Medições de linha de base de gases traço inorgânicos na Amazônia

A floresta amazônica é uma das últimas regiões selvagens remanescentes da Terra. É, portanto, um laboratório natural ímpar para o estudo das interações superfície-atmosfera. Embora já sejam estudadas há tempos, ainda resta muito a aprender e diversas lacunas de conhecimento significativas a preencher. Uma necessidade específica diz respeito à medições de linha de base de gases e aerossóis na atmosfera amazônica. Eles são importantes para que possamos discernir o impacto das mudanças antropogênicas e climáticas. Robbie Ramsay e seus co-autores abordaram isso em um novo estudo de gases traço inorgânicos na Amazônia.

A equipe de pesquisa fez medições no ATTO ao longo de um mês durante a estação das secas de 2017. Foram coletadas amostras do ar acima do dossel da floresta em 42 e 60 metros de altura na torre de 80 metros. De hora em hora o grupo realizava medições de vários gases inorgânicos (como amônia e ácido nítrico) e aerossóis. Isso permitiu a medição não apenas da concentração dos gases, mas também de seu fluxo vertical na coluna de ar.

Unidade de detecção GRAEGOR no contêiner do laboratório. © Robbie Ramsay / University of Edinburgh
Unidade de detecção GRAEGOR no contêiner do laboratório. © Robbie Ramsay / University of Edinburgh

Transporte de longo alcance de gases traço

O ATTO está localizado em um local bastante remoto da Floresta Amazônica central. Apesar disso, as massas de ar que chegam ao local nem sempre são inteiramente intocadas. Em particular na estação das secas, em que vemos intrusões de ar poluído com mais frequência. Robbie e seus colegas também fizeram essa observação. Durante as quatro semanas, houve vários períodos em que notaram concentrações elevadas de aerossóis contendo sulfato e amônia. Juntamente com o carbono negro, eles são um claro indicador de emissões antropogênicas.

Ao analisar a direção e a velocidade do vento, a equipe rastreou o caminho das massas de ar antes de chegarem ao ATTO. E o grupo também viajou por grandes áreas urbanas ao sul e sudeste além de áreas que registraram incêndios. Aprofundando ainda mais o rastreamento, Ramsay e os outros pesquisadores descobriram que algumas dessas massas de ar se originaram no Sudoeste da África. A queima de biomassa ocorre com certa constância na região durante essa época do ano. Sendo assim, os gases provavelmente se originaram parcialmente na África e parcialmente em outras partes da Amazônia brasileira.

Fungos que expelem sal?

A equipe de pesquisadores também estimou a velocidade de deposição. Ela descreve a velocidade vertical na qual os gases traço e os aerossóis medidos são depositados na superfície a partir da atmosfera. Esses valores são importantes para estimar a taxa na qual gases e aerossóis são removidos da atmosfera por meio de deposição seca. Isso é fundamental para calcular a vida útil de gases e partículas na atmosfera.

Além disso, a equipe encontrou uma quantidade de íons cloreto e íons nitrato significativamente mais elevada do que anteriormente estimado. As fontes comuns deles podem ser a queima de biomassa local ou o ar com sal marinho originário do Oceano Atlântico. No entanto, também é possível que materiais biogênicos de crosta, como esporos de fungos, sejam a fonte desses íons. Em relação aos fungos, os cientistas sabem que eles liberam seus esporos de forma ativa por meio de jatos de líquidos. Análises em outros estudos mostraram que 40-60% dos fragmentos de esporos de fungos contêm íons cloreto na forma de sal.

O estudo é um primeiro passo para decifrar os processos de troca de gases traço inorgânicos entre a floresta amazônica e a atmosfera. Uma próxima etapa pode ser replicar este estudo durante a estação das chuvas. Isso ofereceria uma visão mais ampla e completa do padrão anual de gases traço inorgânicos e da troca de aerossol grosso da biosfera-atmosfera sobre as florestas tropicais.

Ramsay et al. publicaram o estudo “Concentrations and biosphere-atmosphere fluxes of inorganic trace gases and associated ionic aerosol counterparts over the Amazon rainforest” Open Access em Atmos. Chem. Phys.

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Unidade de detecção GRAEGOR no contêiner do laboratório. © Robbie Ramsay / University of Edinburgh

Ramsay et al. desenvolveram um novo modelo para avaliar a troca de nitrogênio entre a atmosfera e a biosfera com base em observações na ATTO. Este modelo inclui parâmetros que controlam tanto a deposição de nitrogênio quanto as emissões nas florestas tropicais.

A fuligem e outros aerossóis da queima de biomassa podem influenciar o clima e a meteorologia regional e global. Lixia Liu e seus colegas estudaram como isso afeta a Bacia Amazônica durante a estação seca. Embora haja muitas interações diferentes entre os aerossóis da queima de biomassa e o clima, eles descobriram que em geral levam a menos e mais fracos eventos de chuva na floresta tropical amazônica.

Quando as florestas queimam esses incêndios produzem muita fumaça. E essa fumaça geralmente contém fuligem, também chamada de "carbono preto". As partículas de carbono negro são aerossóis que absorvem a radiação e como tal podem aquecer a atmosfera e o clima da Terra. Mas ainda temos muito a aprender sobre aerossóis, suas propriedades e distribuição na atmosfera. Uma dessas coisas é a questão de como o carbono negro emitido pela queima de biomassa na África (ou seja, florestas, pastagens, savanas, etc.) é transportado através do Atlântico e para a bacia amazônica, e que papel ele desempenha lá. Bruna Holanda e seus co-autores abordaram esta questão em seu novo estudo publicado na ACP.

As emissões de esporos de fungos são um fator importante que contribui para os aerossóis biogênicos, mas ainda precisamos entender em que condições os fungos liberam seus esporos. Nina Löbs e coautores desenvolveram uma nova técnica para medir emissões de organismos isolados e fizeram testes no ATTO e experimentos controlados em laboratório. Os autores publicaram os resultados na revista "Atmospheric Measurement Techniques" do Open Access.

Tempestades convectivas costumam ocorrer nos trópicos e têm o potencial de perturbar a parte inferior da atmosfera. Elas podem até melhorar a saída de gases vestigiais do dossel da floresta para a atmosfera acima. Para entender melhor esses processos, Maurício Oliveira e coautores usaram a infraestrutura do ATTO para estudar os fluxos de tempestades durante a noite. Eles publicaram os resultados em um novo artigo na revista Atmospheric Chemistry and Physics do Open Access.

Felipe Souza e coautores agora coletaram bioaerossóis no local onde se situa o ATTO. Depois, extraíram e analisaram o DNA para determinar as comunidades presentes. Este foi o primeiro estudo que descreveu a comunidade de microrganismos em aerossóis na Amazônia. Eles encontraram muitos tipos diferentes de bactérias e fungos. Alguns eram distribuição cosmopolita, mas também identificaram muitos que são particulares a determinados ambientes, como o solo ou a água. Isso sugere que a atmosfera pode atuar como um importante portal de troca de bactérias entre plantas, solo e água.

Pfannerstill et al. compararam as emissões de COV na ATTO entre um ano normal e um caracterizado por um El Nino forte com secas severas na Amazônia. Não encontraram grandes diferenças, exceto na hora do dia em que as plantas liberam os COVs. Eles publicaram seus resultados na revista Frontiers in Forest and Global Change.

Wu et al. coletaram e analisaram aerossóis em dois locais: a cidade de Manaus, uma grande área urbana no Brasil, e o local da ATTO no coração da floresta. As composições dos aerossóis variavam muito. Na ATTO a maioria dos aerossóis era emitida pela própria floresta, enquanto em Manaus, os aerossóis antropogênicos eram muito comuns. Os resultados foram publicados na ACP.

Saturno et al. analisaram a concentração de carbono preto e castanho na atmosfera sobre a Amazónia. Verificaram que a estação seca é caracterizada por muitas queimadas de biomassa, que produzem muito carbono preto e castanho. Mas também soam a variações interanuais significativas. Os resultados foram publicados nos países ACP.

Mira Pöhlker e a sua equipa mediram continuamente os aerossóis e as suas propriedades na atmosfera na torre de 80 m da ATTO, criando assim o primeiro registo a longo prazo deste tipo na Amazónia. Analisaram os dados em dois documentos subsequentes. O segundo foi agora publicado na ACP.