As intrusões de ar estratosférico na troposfera promovem a formação de novas partículas à escala global

Podemos pensar na nossa atmosfera como um vasto laboratório químico, um redemoinho global de moléculas e partículas gasosas que saltam constantemente e se modificam umas às outras de formas complicadas. Embora as partículas sejam muito pequenas, muitas vezes com menos de 1% da espessura de um fio de cabelo humano, têm um impacto enorme. Por exemplo, as partículas são as sementes das gotículas de nuvens e a abundância de partículas altera a refletividade e a quantidade de nuvens, a chuva e o tempo.

A investigação, publicada este mês na revista Science, foi liderada por Jian Wang, professor e diretor do Centro de Ciência e Engenharia de Aerossóis da Universidade de Washington. A equipa de investigação inclui Lu Xu, professor assistente no Departamento de Energia, Engenharia Ambiental e Química da Escola de Engenharia McKelvey da UW, e cientistas da NASA, NOAA, NCA e universidades europeias.

Intrusões estratosféricas na troposfera e a criação de novas partículas

A sabedoria convencional era que a maior parte da formação de partículas ocorre nas regiões de saída das nuvens, onde as nuvens flutuam para a troposfera superior e acabam por se evaporar. Nesse processo, as nuvens são espremidas e a maioria das partículas é removida pela chuva. Como resultado, o ar nas regiões de saída é claro e limpo, deixando algumas moléculas de gás sem ter para onde ir, exceto para formar novas partículas.

“No entanto, utilizando dados recolhidos a partir de medições aéreas à escala global da NASA, descobrimos que a maioria das novas partículas não se forma nas regiões de saída, como se pensava anteriormente”, disse Wang.

Enquanto refletiam sobre esta surpreendente observação, Wang e os seus colegas acabaram por descobrir um mecanismo completamente diferente que ocorre quando a mistura de ar estratosférico e troposférico produz condições propícias à formação de partículas.

“O ar da estratosfera desce frequentemente para a troposfera devido às correntes de jato sinuosas. Quando o ar estratosférico, rico em ozono, e o ar troposférico, mais húmido, se misturam, produz-se uma elevada concentração de radicais hidroxilo (OH), um oxidante importante que ajuda a produzir o tipo de moléculas que nucleia e forma novas partículas”, afirmou Jiaoshi Zhang, primeiro autor do estudo e investigador no laboratório de Wang. “Descobrimos que este fenómeno está generalizado em todo o mundo e ocorre provavelmente com mais frequência do que a formação de partículas nas saídas das nuvens”, acrescentou.

Descobrir o mecanismo subjacente à formação de partículas

Serão necessárias futuras observações no terreno e estudos de modelização para confirmar e quantificar a importância deste mecanismo de formação de partículas recentemente descoberto. Obviamente, os seres humanos contribuem com as suas próprias partículas sob a forma de poluição atmosférica, mas Wang afirmou que o que foi descoberto nesta investigação é um processo natural que ocorre em todo o mundo, mesmo em regiões remotas e pristinas.

Há também alguns indícios de que o ar estratosférico descerá para a troposfera com maior frequência no clima futuro, pelo que este mecanismo poderá tornar-se ainda mais importante, disse Wang. A inclusão deste processo anteriormente desconhecido pode melhorar os modelos climáticos e ajudar a simular melhor as alterações climáticas e a prever o clima futuro.

“Apesar de termos ficado perplexos com a observação no início, quando juntámos tudo, deixou de ser tão surpreendente”, disse Wang. É bem sabido que as moléculas que formam novas partículas são geradas através da oxidação na atmosfera. Quando o ar da estratosfera e da troposfera se mistura, a concentração de OH é muito elevada e favorece a formação de partículas”.

Referência da notícia:

Jiaoshi Zhang et al, Stratospheric air intrusions promote global-scale new particle formation, Science (2024). DOI: 10.1126/science.adn2961