Dinâmica e controle dos ciclos de emissão de CO2 em ondas de calor no norte da Europa e nos diferentes biomas do Brasil: resiliência climática e mecanismos de mitigação

Abstract

As mudanças climáticas vêm intensificando eventos extremos, como as ondas de calor, que impactam diretamente os ciclos de carbono e a estabilidade dos ecossistemas. Simultaneamente, existe uma crescente preocupação com o aumento da temperatura global e seus efeitos sobre os estoques de carbono no solo, especialmente em regiões tropicais e subtropicais. Diante desse cenário, esta tese teve como objetivo avaliar os efeitos das ondas de calor sobre as emissões de dióxido de carbono em florestas temperadas na Europa e investigar os fatores que controlam os estoques de carbono no solo e as concentrações atmosféricas de dióxido de carbono nos principais biomas do Brasil. O primeiro estudo foi conduzido na região norte da Europa, onde foram analisados dados de concentração atmosférica de dióxido de carbono, fluxos de carbono entre o ecossistema e a atmosfera, variáveis relacionadas ao crescimento da vegetação, umidade e temperatura do solo, além de parâmetros climáticos como temperatura do ar, vento e precipitação. As análises integraram dados de satélites, sensores remotos e medições de campo em torres micrometeorológicas. O segundo estudo foi realizado nos biomas Cerrado, Caatinga, Mata Atlântica e Pampa, utilizando dados climáticos, atributos do solo e indicadores de vegetação, combinados com ferramentas de geoprocessamento e modelagem estatística multivariada. Os resultados do primeiro estudo indicaram que as ondas de calor aumentaram significativamente as emissões de dióxido de carbono, principalmente em função do aumento da respiração microbiana do solo, enquanto a capacidade fotossintética da vegetação permaneceu ativa e, em alguns casos, até aumentou. No segundo estudo, a temperatura média anual se destacou como o principal fator associado à redução dos estoques de carbono no solo, evidenciando que o avanço do aquecimento global pode comprometer a capacidade dos solos brasileiros de atuar como sumidouros de carbono. Os resultados reforçam a necessidade urgente de adoção de estratégias de mitigação, como a intensificação sustentável, o manejo conservacionista do solo, a restauração de áreas degradadas e a implementação de soluções baseadas na natureza, contribuindo para a resiliência dos sistemas produtivos e o enfrentamento das mudanças climáticas.

Climate change has been intensifying extreme events, such as heatwaves, which directly impact carbon cycles and ecosystem stability. At the same time, there is growing concern about the rise in global temperatures and its effects on soil carbon stocks, especially in tropical and subtropical regions. In this context, this thesis aimed to assess the effects of heatwaves on carbon dioxide emissions in temperate forests in Europe and to investigate the factors that control soil carbon stocks and atmospheric carbon dioxide concentrations in the main Brazilian biomes. The first study was conducted in northern Europe, where data on atmospheric carbon dioxide concentration, carbon fluxes between the ecosystem and the atmosphere, vegetation growth variables, soil moisture and temperature, as well as climate parameters such as air temperature, wind, and precipitation, were analyzed. The analyses integrated satellite data, remote sensing products, and field measurements from micrometeorological towers. The second study was carried out in the Cerrado, Caatinga, Atlantic Forest, and Pampa biomes, using climate data, soil attributes, and vegetation indicators, combined with geoprocessing tools and multivariate statistical modeling. The results of the first study indicated that heatwaves significantly increased carbon dioxide emissions, mainly due to the increase in microbial respiration in the soil, while the photosynthetic capacity of vegetation remained active and, in some cases, even increased. In the second study, the average annual temperature stood out as the main factor associated with the reduction of soil carbon stocks, highlighting that the advancement of global warming may compromise the ability of Brazilian soils to act as carbon sinks. These findings reinforce the urgent need to adopt mitigation strategies such as sustainable intensification, conservation-oriented soil management, restoration of degraded areas, and the implementation of nature-based solutions, contributing to the resilience of productive systems and the fight against climate change.