Como o clima afeta os aerossóis atmosféricos

Aerossóis e nuvens

Os cientistas trabalham há décadas para melhorar nossa compreensão dos processos atmosféricos. Grandes avanços foram feitos, o que nos permite prever os futuros desenvolvimentos do clima da Terra. Mas ainda temos alguns pontos cegos, que são responsáveis ​​por variações dentro das diferentes previsões do modelo. Nuvens e aerossóis são mais incertos. Há muito se sabe que os aerossóis, de forma direta e indireta, afetam as nuvens, o clima e a precipitação. Um fator importante é que os aerossóis fornecem núcleos de condensação para a formação de nuvens. Mas muito poucos estudos se concentraram no oposto: a questão de como as nuvens modificam as propriedades dos aerossóis.

Por isso, Luiz Machado e seus colegas analisaram esse processo no ATTO. Em termos específicos, estudaram como os eventos climáticos influenciaram a distribuição de tamanho das partículas de aerossol. Os pesquisadores queriam aprender mais sobre os ciclos diários e sazonais de tamanhos de partículas de aerossol. Além disso, também queriam investigar os efeitos de eventos climáticos, como tempestades com raios.

Uma nuvem escura fica diretamente atrás da torre alta da ATTO, com chuva forte caindo ao chão.
Luiz Machado e seus colegas investigaram como eventos climáticos como trovoadas afetam os aerossóis na atmosfera. © Nabig Alberto Castro Souza / INPA

Variabilidade cíclica

Luiz e sua equipe encontraram uma sazonalidade pronunciada em suas medições de aerossóis. De acordo com estudos anteriores, os investigadores observaram uma concentração muito maior de partículas de aerossol na estação das secas do que na estação das chuvas. Isso provavelmente se deve ao aumento de aerossóis relacionados ao fogo (natural e antropogênico) e a uma mudança na direção do vento, trazendo mais ar poluído para o local do ATTO.

Ademais, os pesquisadores também encontraram um ciclo diário típico nos tamanhos das partículas. A concentração máxima em partículas ultrafinas (menores que 50 nanômetros) ocorre ao nascer do sol. Como método de comparação, é menor que um único coronavírus, cujo tamanho varia de 50 a 140 nanômetros. À medida que o sol nasce, as partículas crescem. Por conseguinte, a concentração de partículas ultrafinas diminui de forma gradativa e a de partículas maiores aumenta. Essa tendência dura até a tarde. Esta é a hora do dia em que costuma chover nos trópicos, e a chuva, entre outros processos, remove as partículas maiores da atmosfera e aumenta a concentração de partículas pequenas.

Clima: trovoadas e aerossóis

Embora a maioria das chuvas caia durante a estação das chuvas, as trovoadas ocorrem com mais frequência durante a transição da estação das chuvas para a das secas e vice-versa. E essas tempestades com muita atividade de raios parecem afetar de maneira significativa as partículas de aerossol na atmosfera. Os cientistas observaram que o número de partículas ultrafinas aumenta por volta do início de uma tempestade, cerca de 100 minutos antes que a atividade dos raios no ATTO atinja seu ápice. As partículas maiores, por outro lado, diminuem, caindo ao mínimo durante o auge da tempestade. Duas a três horas depois, essa tendência se inverte mais uma vez.

A figura mostra a abundância de partículas ultrafinas (gráfico superior) e partículas maiores (gráficos inferiores) ao longo de um evento de trovoada. 0 minutos marca o tempo de intensidade máxima do relâmpago.
Figura de Machado et al. (2021). Mostra a afluência de partículas ultrafinas (gráfico superior) e partículas maiores (gráficos inferiores) através de um evento de trovoada. 0 minutos marca o tempo de intensidade máxima do relâmpago.

A razão para esse comportamento ainda não está clara e a equipe não consegue explicá-la com a configuração deste estudo. Porém, Luiz e seus colegas levantam a hipótese de que a tempestade convectiva pode trazer o ar das camadas mais altas da atmosfera com correntes descendentes. Esse ar contém de certo modo mais dessas partículas ultrafinas e menos partículas maiores. Outra possibilidade adicional é que as próprias descargas de raios possam produzir partículas ultrafinas. E como as tempestades estão associadas a chuvas fortes, há indícios de que ela lave as partículas da atmosfera e, em particular, as maiores e mais pesadas.

No entanto, será necessário realizar mais estudos para explicar de forma minuciosa o que Luiz e sua equipe encontraram em seus dados observacionais.

Luiz Machado et al. publicaram o estudo “How weather events modify aerosol particle size distributions in the Amazon boundary layer“ Open Access em Atmospheric Chemistry and Physics.

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