O clima da Terra está a mudar globalmente, mas as mudanças mais rápidas ocorrem perto dos pólos. A nova investigação da Penn State fornece uma visão detalhada de como as reações químicas se desenrolam na atmosfera do Ártico, revelando que vários processos distintos estão a interagir ao mesmo tempo e a remodelar o clima da região.
Os cientistas usaram duas aeronaves de pesquisa especialmente equipadas e instrumentos terrestres durante a expedição de campo de dois meses. O seu objectivo era comparar a química atmosférica das duas regiões do Árctico, bem como daquelas próximas dos maiores campos de petróleo da América do Norte, com as áreas circundantes. A partir desses esforços, os pesquisadores identificaram três descobertas principais. A abertura do gelo marinho – conhecido como chumbo – influencia fortemente a química atmosférica e o desenvolvimento das nuvens. A poluição proveniente das operações nos campos petrolíferos altera de forma mensurável a composição da atmosfera regional. Juntos, estes factores criam um ciclo de feedback que acelera a perda de gelo marinho e intensifica o aquecimento do Árctico.
PROJETO CHACHA E SEUS OBJETIVOS AMPLOS
Os resultados do estudo foram publicados recentemente Boletim da Sociedade Meteorológica Americana E parte de uma colaboração maior conhecida como Química do Ártico: Nuvens, Halogênios e Aerossóis, ou Chacha. Este projecto multi-institucional, liderado por cinco organizações de investigação, centra-se na forma como as alterações químicas ocorrem à medida que o ar próximo da superfície sobe para a baixa atmosfera. Essas mudanças impulsionam interações entre gotículas de água, nuvens baixas e poluição.
“Esta expedição de campo é uma oportunidade sem precedentes para explorar mudanças químicas na camada limite – a camada atmosférica mais próxima da superfície do planeta – e para entender como a influência humana está mudando o clima nesta importante região”, disse José D. Fuentes, professor de meteorologia no Departamento de Meteorologia e Ciências Atmosféricas e autor do artigo “Os conjuntos de dados resultantes estão criando uma melhor compreensão das interações entre novos aerossóis de pulverização marítima do Ártico, nuvens ligadas à superfície, emissões de campos de petróleo e halogênio multifásico química.”
Para examinar a atividade química na camada limite do Ártico, a equipe de pesquisa coletou amostras de ar sobre gelo marinho coberto de neve e recentemente congelado nos mares de Beaufort e Chukchi. As medições foram feitas em e através de pistas abertas na tundra coberta de neve da encosta norte do Alasca, incluindo áreas próximas ao campo de petróleo e gás da Baía de Prudhoe. A campanha ocorreu de 21 de fevereiro a 16 de abril de 2022 em Utkiavik, Alasca. Este período segue-se ao solstício polar – o período de luz diurna contínua após meses de escuridão – quando a luz ultravioleta intensifica as reações químicas na superfície e na baixa atmosfera.
Como a quebra do gelo marinho acelera o aquecimento
Os pesquisadores descobriram que as plumas, que podem variar de apenas alguns metros de largura a vários quilômetros de diâmetro, criam fortes correntes de vento ascendentes e nuvens. Estas plumas elevam produtos químicos potencialmente nocivos, poluentes aerossóis e vapor de água a centenas de metros de altura – todos factores que podem aumentar o aquecimento. Segundo Fuentes, esse processo aumenta a transferência de calor e umidade, acelera a perda de gelo marinho e estimula a formação de mais chumbo, reforçando o ciclo.
Outro ciclo de feedback foi identificado ao longo da costa do Ártico, onde os produtos químicos presentes na neve salina interagem com as emissões provenientes das operações nos campos petrolíferos. Durante a campanha CHACHA, os cientistas observaram a produção de bromo nestas camadas de neve salgada – um processo único nos ambientes polares. O bromo remove rapidamente o ozônio da camada limite, permitindo que mais luz solar alcance a superfície. Essa luz solar extra aquece a neve, liberando mais bromo e fortalecendo o ciclo de feedback.
Poluição e poluição atmosférica em áreas remotas
As operações de campo também revelaram grandes mudanças na camada limite acima do campo petrolífero de Prudhoe Bay. As plumas de gás das operações de extração reagem na baixa atmosfera, aumentando a acidez e produzindo compostos nocivos e poluição atmosférica, disse Fuentes. Os pesquisadores também descobriram que os halogênios interagem com as emissões dos campos petrolíferos para formar radicais livres, que então se tornam compostos mais estáveis, capazes de viajar longas distâncias. Estas substâncias podem contribuir para alterações ambientais para além dos campos petrolíferos.
Fuentes observou que os cientistas estão agora a estudar como estas reacções químicas afectam o ambiente mais vasto do Árctico. Uma área de preocupação é a formação de plumas de smog que, embora ocorram numa área muitas vezes considerada intocada, podem atingir níveis de poluição semelhantes aos de grandes cidades como Los Angeles. Durante a campanha, as concentrações de dióxido de azoto atingiram cerca de 60-70 partes por mil milhões, o que está normalmente associado ao smog urbano.
Melhorar os modelos climáticos
A próxima fase da investigação centrar-se-á na criação de conjuntos de dados detalhados que os modeladores climáticos possam utilizar para compreender melhor como estes processos localizados no Ártico podem afetar os padrões climáticos globais no futuro.
A equipe CHACHA também incluiu pesquisadores da Stony Brook University, da University at Albany, da University of Michigan e da University of Alaska Fairbanks. O financiamento para o projeto foi fornecido pela National Science Foundation dos EUA.
