A tendência da precipitação aumenta a contribuição da deposição reduzida de nitrogênio seco

npj Climate and Atmospheric Science volume 6, Número do artigo: 62 (2023) Citar este artigo

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Dado o nivelamento das emissões de nitrogênio oxidado em todo o mundo, a deposição atmosférica de nitrogênio reduzido (NHx = NH3 + NH4+) tornou-se progressivamente crítica, especialmente a deposição seca, que apresenta grandes ameaças ao crescimento das plantas. Uma combinação de dados históricos de deposição de NHx úmido medido e NHx seco modelado na China sugere que a deposição de NHx seco tem aumentado substancialmente (4,50% ano-1, p < 0,05) desde 1980. Aqui, resultados do modelo de transporte químico (WRF-EMEP) indicam que a variação nas emissões de NH3 não é um fator dominante, resultando em tendências crescentes contínuas de deposição seca de NHx, enquanto tendências induzidas por mudanças climáticas nos padrões de precipitação com chuva leve menos frequente e eventos consecutivos de chuva mais frequentes (com ≥2 dias chuvosos consecutivos) contribuem para o aumento da deposição seca de NHx. Isso continuará a mudar a deposição de NHx da forma úmida para a seca a uma taxa de 0,12 e 0,23% ano-1 (p < 0,05) para o período de 2030–2100 na China sob os cenários RCP4.5 e RCP8.5, respectivamente. Uma análise mais aprofundada para a América do Norte e Europa demonstra resultados semelhantes aos da China, com um aumento consistente na contribuição da deposição seca de NHx impulsionada pela mudança nos padrões de precipitação de ~30% para ~35%. Nossas descobertas, portanto, revelam que a mudança nos padrões de precipitação tem uma influência crescente na mudança da deposição de NHx da forma úmida para a seca no Hemisfério Norte e destacam a necessidade de mudar de estratégias de controle baseadas na deposição total de NHx para controles de emissão de NH3 mais rigorosos visando a deposição seca de NHx para mitigar os potenciais impactos ecológicos negativos.

A deposição de nitrogênio, um componente importante do ciclo global do nitrogênio, dobrou nos últimos 100 anos globalmente1 e em 60% de 1980 a 2010 na China2, como resultado das emissões reativas de nitrogênio associadas à rápida expansão da agricultura e ao aumento da combustão de combustíveis fósseis3 . Essas espécies reativas de nitrogênio incluem compostos reduzidos (NHx = NH3 + NH4+) e oxidados (NOy = NOx (NO + NO2) + seus produtos de oxidação). Dadas as reduções contínuas nas emissões de NOx, a deposição de NHx tornou-se cada vez mais importante, com sua contribuição atingindo atualmente 60-85% da deposição total de nitrogênio nos Estados Unidos e na Europa4,5,6. A deposição aprimorada de NHx é favorável para a produção agrícola e o crescimento de plantas em regiões com limitação de nitrogênio7, enquanto a deposição excessiva de NHx causa maiores danos a ecossistemas sensíveis ao nitrogênio, incluindo perda de biodiversidade global e eutrofização, em comparação com a deposição de NOy8.

A remoção de NHx da atmosfera pode ocorrer por via seca ou úmida1,9,10. A deposição úmida ocorre principalmente pela eliminação por chuva, granizo, nevoeiro, neve e granizo2,11, enquanto a deposição seca ocorre por transferência turbulenta vertical para a superfície terrestre8,9. A deposição seca de NHx (geralmente dominada por NH3 gasoso) é um processo contínuo que impulsiona a mudança na composição das espécies de plantas e reduz a cobertura e a diversidade de espécies muito mais rapidamente, e inflige maiores ameaças ao crescimento das plantas em comparação com a mesma unidade de deposição úmida de NHx12,13. Estudos anteriores caracterizaram a variação espaço-temporal e os efeitos ecológicos da deposição de NHx; no entanto, o foco principal desses estudos tem sido a deposição úmida de NHx, porque é relativamente fácil de medir nas redes existentes2,11, enquanto a deposição seca de longo prazo e em larga escala de NHx foi menos estudada devido à dificuldade técnica em medir diretamente e monitoramento da deposição seca. Foi relatado que a deposição seca de NHx tem sido um componente crítico da deposição total de NHx nos últimos anos14,15. Com base em uma combinação de deposição de NHx úmido com base em medição histórica e dados de deposição de NHx seco com base em modelo, Yu et al.16 sugeriram que houve uma mudança nas contribuições relativas de deposição úmida e seca para a deposição total de NHx na China a partir de 1980 até 2015; a deposição úmida anteriormente dominava a deposição total de NHx, mas a proporção modelada de deposição seca para úmida de NHx (\({R}_{{\rm{NH}}x({\rm{seco/úmido}})}\)) gradualmente aumentou de 1980 a 2015, até o ponto em que a deposição úmida e seca agora têm uma contribuição aproximadamente igual à deposição total de NHx (Fig. 1). Assim, há uma necessidade urgente de entender melhor por que a deposição de NHx seco e \({R}_{{\rm{NH}}x({\rm{seco/úmido}})}\) aumentaram na China durante o últimas décadas de acordo com a deposição modelada, especialmente quando as emissões de NH3 permaneceram estáveis ​​desde 200516.