Cientistas descobriram um perigoso ciclo de feedback que acelera o aquecimento do Ártico

Os cientistas usaram duas aeronaves de pesquisa especialmente equipadas, juntamente com instrumentos terrestres, durante uma campanha de campo de dois meses. O objetivo deles era comparar a química atmosférica em duas regiões do Ártico, bem como perto do maior campo de petróleo da América do Norte, com áreas vizinhas próximas. A partir desse esforço, os pesquisadores identificaram três descobertas principais. As aberturas no gelo marinho – conhecidas como leads – afetam fortemente a química atmosférica e o desenvolvimento de nuvens. A poluição proveniente das operações nos campos petrolíferos altera de forma mensurável a composição da atmosfera regional. Juntos, estes factores formam um ciclo de feedback que acelera a perda de gelo marinho e intensifica o aquecimento do Árctico.

O Projeto CHACHA e seus objetivos mais amplos

As descobertas foram publicadas recentemente no Boletim da Sociedade Meteorológica Americana e fazem parte de uma colaboração mais ampla conhecida como Química no Ártico: Nuvens, Halogênios e Aerossóis, ou CHACHA. Este projecto multi-institucional, liderado por cinco organizações de investigação, centra-se na forma como ocorrem as alterações químicas quando o ar próximo da superfície sobe para a baixa atmosfera. Essas mudanças impulsionam interações entre gotículas de água, nuvens baixas e poluição.

“Esta campanha 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 compreender como a influência humana está a alterar o clima nesta importante região”, disse Jose D. Fuentes, professor de meteorologia no Departamento de Meteorologia e Ciência Atmosférica e autor correspondente do artigo. “Os conjuntos de dados resultantes estão produzindo uma melhor compreensão das interações entre aerossóis de pulverização marítima, nuvens acopladas à superfície, emissões de campos petrolíferos e química multifásica de halogênio no novo Ártico.”

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 também foram feitas em pistas abertas e na tundra coberta de neve da encosta norte do Alasca, incluindo áreas próximas aos campos de petróleo e gás da Baía de Prudhoe. A campanha operou em Utqiaġvik, Alasca, de 21 de fevereiro a 16 de abril de 2022. Este período seguiu-se ao nascer do sol polar – um período de luz contínua do dia após meses de escuridão – quando o aumento da luz ultravioleta intensifica as reações químicas na superfície e na baixa atmosfera.

Como as rachaduras no gelo marinho aceleram o aquecimento

Os pesquisadores descobriram que os condutores, que podem variar de apenas alguns metros de largura a vários quilômetros de diâmetro, geram fortes correntes de ar ascendentes e formação de nuvens. Estas plumas elevam produtos químicos potencialmente nocivos, poluentes em aerossol 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 promove a formação de ainda mais chumbo, reforçando o ciclo.

Outro ciclo de feedback foi identificado ao longo da costa do Ártico, onde os produtos químicos presentes nas camadas de neve salgada 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 salina – um processo único nos ambientes polares. O bromo remove rapidamente o ozônio da camada limite, permitindo que mais luz solar atinja a superfície. Esta luz solar adicional aquece a neve, libertando ainda mais bromo e fortalecendo o ciclo de feedback.

Poluição e poluição atmosférica em uma região remota

A campanha de campo também revelou grandes mudanças na camada limite acima dos campos petrolíferos da Baía de Prudhoe. As plumas de gás das atividades de extração reagiram na baixa atmosfera, aumentando a acidez e produzindo compostos nocivos e poluição atmosférica, disse Fuentes. Os investigadores também descobriram que os halogéneos interagem com as emissões dos campos petrolíferos para formar radicais livres, que mais tarde se tornam compostos mais estáveis, capazes de viajar longas distâncias. Estas substâncias podem contribuir para alterações ambientais muito para além dos próprios campos petrolíferos.

Fuentes observou que os cientistas do CHACHA estão agora a estudar como estas reações químicas afetam o ambiente mais amplo do Ártico. Uma área de preocupação é a formação de plumas de smog que, apesar de ocorrerem numa região 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, níveis normalmente associados ao smog urbano.

Melhorando os modelos climáticos

A próxima fase da investigação centrar-se-á na produção de conjuntos de dados detalhados que os modeladores climáticos possam utilizar para compreender melhor como estes processos localizados no Ártico podem influenciar 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.