O clima global está a mudar, mas as mudanças estão a acontecer mais rapidamente perto dos pólos. A nova pesquisa da Penn State detalha como as reações químicas se desenrolam na atmosfera do Ártico, revelando que vários processos diferentes interagem simultaneamente para remodelar o clima da região.
Durante a viagem de campo de dois meses, os cientistas usaram duas aeronaves de pesquisa especialmente equipadas, bem como instrumentos terrestres. O objetivo deles era comparar a química atmosférica em duas regiões do Ártico e dentro e ao redor do maior campo petrolífero da América do Norte. Através deste esforço, os pesquisadores descobriram três descobertas principais. As aberturas no gelo marinho, chamadas de chumbo, influenciam fortemente a química atmosférica e o desenvolvimento de nuvens. A poluição proveniente das operações nos campos petrolíferos altera significativamente a composição da atmosfera regional. Juntos, estes factores criam um ciclo de feedback que acelera a perda de gelo marinho e agrava o aquecimento do Árctico.
Projeto CHACHA e seus objetivos mais amplos
As descobertas foram publicadas recentemente em Boletim da Sociedade Meteorológica Americana e faz parte de uma colaboração mais ampla chamada Arctic Chemistry: Clouds, Halogens and Aerosols (CHACHA). O projecto multi-institucional, liderado por cinco organizações de investigação, centra-se na forma como o ar próximo da superfície muda quimicamente à medida que sobe para a baixa atmosfera. Essas mudanças impulsionam interações entre gotículas de água, nuvens baixas e poluição.
“Esta viagem de campo é uma oportunidade sem precedentes para explorar as mudanças químicas na camada limite, a camada da atmosfera mais próxima da superfície da Terra, e para compreender como os impactos humanos estão a mudar o clima nesta importante região”, disse Jose D. Fuentes, professor de meteorologia no Departamento de Meteorologia e Ciências Atmosféricas e autor correspondente do artigo. “O conjunto de dados resultante fornece uma melhor compreensão das interações entre aerossóis de ondas neoárticas, nuvens acopladas à superfície, emissões de campos petrolíferos e química multifásica de halogênio.”
Para examinar a atividade química na camada limite do Ártico, a equipe coletou amostras de ar sobre gelo marinho coberto de neve e recentemente congelado nos mares de Beaufort e Chukchi. As medições também foram realizadas em pistas abertas e na tundra coberta de neve da encosta norte do Alasca, incluindo áreas próximas ao campo de petróleo e gás da Baía de Prudhoe. O evento acontece de 21 de fevereiro a 16 de abril de 2022 em Utqiagvik, Alasca. Este período ocorre após o nascer do sol polar – um período de luz diurna sustentada após meses de escuridão – quando o aumento da luz ultravioleta intensifica as reações químicas na superfície e na baixa atmosfera.
Como as fendas do gelo marinho aceleram o aquecimento
Os pesquisadores descobriram que os condutores, que variam em largura de alguns metros a vários quilômetros, criam fortes correntes 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 contribuem para o aumento do aquecimento. Fuentes disse que este processo aumenta a transferência de calor e umidade, acelera a perda de gelo marinho e promove a formação de mais chumbo, melhorando assim a circulação.
Outro ciclo de feedback foi descoberto ao longo da costa do Ártico, onde os produtos químicos presentes na neve salgada interagem com as emissões das operações nos campos petrolíferos. Durante o evento CHACHA, os cientistas observaram a produção de bromo nestas nevascas de água salgada – um processo único nos ambientes polares. O bromo remove rapidamente o ozônio da camada limite, permitindo que mais luz solar alcance a superfície. A luz solar extra aquece a neve, liberando mais bromo e reforçando o ciclo de feedback.
Poluição e poluição atmosférica em áreas remotas
As operações de campo também revelaram mudanças significativas na camada limite acima do campo de Prudhoe Bay. Fuentes disse que as plumas de gás das atividades de extração reagem na baixa atmosfera, aumentando a acidez e produzindo compostos nocivos e fumaça. Os investigadores também descobriram que os halogéneos interagem com as emissões dos campos petrolíferos para formar radicais livres, que depois se transformam em compostos mais estáveis que podem viajar longas distâncias. Os impactos ambientais destas substâncias vão muito além dos próprios campos petrolíferos.
Fuentes observou que os cientistas do CHACHA estão actualmente a estudar como estas reacções químicas afectam o ambiente mais amplo do Árctico. Uma área de preocupação é a formação de plumas de smog, que podem atingir níveis de poluição semelhantes aos de grandes cidades como Los Angeles, apesar de ocorrerem numa área geralmente considerada intocada. Durante a campanha, os níveis de dióxido de azoto atingiram cerca de 60-70 partes por mil milhões, frequentemente associados ao smog urbano.
Melhorar os modelos climáticos
A próxima fase da investigação centrar-se-á na geração de conjuntos de dados detalhados que os modeladores climáticos possam utilizar para compreender melhor como estes processos locais do Ártico influenciam os padrões climáticos globais futuros.
A equipe CHACHA também inclui pesquisadores da Stony Brook University, da University at Albany, da University of Michigan e da University of Alaska Fairbanks. O financiamento para este projeto é fornecido pela National Science Foundation.
