Os seres humanos vêm alterando o planeta de várias maneiras, desde a clima extremo de mudança climática à destruição do habitat e dos ecossistemas da vida selvagem. Agora, a atividade humana está afetando a química do atmosferae poderia mudar quando e como as nuvens se formam, mesmo nos locais mais remotos.

Um novo estudo da Universidade de Utah estudo descobriu que novos partículas de aerossol estão se formando no topo de uma montanha do Colorado a cada dois dias, em média, informou um comunicado à imprensa da Universidade de Utah. Os cientistas e seus colegas acreditam que essas partículas são provenientes de gases emitidos por usinas elétricas próximas ao Storm Peak Laboratory (SPL), onde o estudo foi realizado, e que elas são grandes o suficiente para que o água pode se condensar ao redor delas, resultando na formação de nuvens.

Gannet Hallar, professor de ciências atmosféricas da Universidade de Utah, disse que não há razão para que a formação de nuvens a partir de partículas de aerossol ocorra no SPL e em nenhum outro lugar.

“Só porque medimos apenas lá, não significa que isso não esteja acontecendo em todos os outros locais remotos do Oeste Intermountain”, disse Hallar, de acordo com o comunicado à imprensa.

O estudo, “Seasonal significance of new particle formation impacts on cloud condensation nuclei at a mountaintop location”, foi publicado na revista Química e Física da Atmosfera.

Para modelar com precisão o papel que os aerossóis e as nuvens desempenham nas mudanças climáticas, foi necessário que os cientistas conectassem o crescimento dos aerossóis com as medições dos núcleos de condensação de nuvens (CCN) usando novos métodos estatísticos.

Os CCN são as minúsculas partículas de sal ou sujeira – com cerca de um décimo do diâmetro da seda de uma teia de aranha – no ar que são as sementes da formação de nuvens. O vapor de água se condensa ao redor delas para formar as nuvens.

Mais nuvens – incluindo as que são reflexivas – se formam quando há aumento de aerossóis na atmosfera, mas será que as novas partículas de aerossol provenientes de emissões causadas pelo homem e muito menores do que as CCN podem crescer e se tornar CCN? A resposta a essa pergunta ainda não é conhecida, e ainda não foram desenvolvidos modelos climáticos que integrem a relação entre nuvens e aerossóis, diz o comunicado à imprensa.

“Um instrumento diferente chamado contador de núcleos de condensação de nuvens pode expor o aerossol a um ambiente saturado que imita o ambiente que o aerossol ativará como um CCN. Podemos então determinar se uma partícula está ou não agindo como um CCN avaliando o número total de CCN”, disse o recém-formado da Universidade de Utah Noah Hirshorn ao EcoWatch por e-mail. “Descobrimos que a concentração de CCN após [new particle formation (NPF)] eventos na primavera e no inverno aumentava em comparação com os períodos sem NPF, o que nos ajudou a determinar que o aerossol do NPF estava aumentando as concentrações de CCN.”

As nuvens movem a água, refletem energia solar e, em geral, desempenham um papel importante no clima da Terra. A capacidade de modelar as nuvens poderia ajudar os modelos que preveem mudanças em nosso clima a se tornarem mais precisos.

Para compreender a relação entre a formação de novas partículas de aerossol e o CCN, Hallar, Hirshorn e seus colegas examinaram um registro de medições de aerossol no SPL que remonta a 15 anos. O laboratório está localizado na estação de esqui Steamboat, no Colorado, a uma altitude de mais de 3.500 metros.

Os autores do estudo escreveram que, devido à sua localização remota, “condições atmosféricas limpas são comuns no laboratório”, diz o comunicado à imprensa.

A contra vento do laboratório a história é diferente, com dióxido de enxofre expelido por várias usinas elétricas. Na atmosfera, o dióxido de enxofre se transforma em ácido sulfúrico, que tem a capacidade de se formar em partículas.

As medições anteriores do NPF usaram gráficos tridimensionais com medições de partículas de aerossol durante um longo período. Para identificar a formação de novas partículas, os cientistas procuram padrões nas erupções de novas partículas e no crescimento persistente das partículas.

“Trabalhos anteriores no Storm Peak Laboratory… e em outros locais no topo de montanhas observam eventos de formação de novas partículas de aerossol… fazendo medições diretas de aerossóis e observando-os diretamente à medida que crescem para tamanhos maiores ao longo do tempo”, disse Hirshorn à EcoWatch. “O ácido sulfúrico, que pode ser formado a partir de emissões antropogênicas, é importante para a NPF na atmosfera, conforme observado em pesquisas anteriores. Como parte de nosso estudo, descobrimos que os eventos de NPF que atingiram tamanhos relevantes para a CCN ocorreram com mais frequência na primavera e no inverno. No SPL, o ácido sulfúrico é mais proeminente nessas duas estações, conforme observado em pesquisas anteriores, o que nos levou a determinar que o dióxido de enxofre das usinas elétricas próximas é importante para permitir que os eventos de NPF atinjam tamanhos em que possam ser ativados como núcleos de condensação de nuvens.”

Agora, Hallar, Hirshorn e seus colegas, incluindo os graduados da Universidade de Utah Lauren Zuromski e Christopher Rapp, desenvolveram um novo método de classificação de eventos de NPF. O novo método, baseado em estatísticas, melhorou a eficiência e a precisão da detecção desses eventos e é compatível com os métodos manuais.

Os pesquisadores usaram o novo método e descobriram que os eventos de NPF ocorreram na SPL em metade dos dias entre 2006 e 2021. Os pesquisadores também descobriram que os eventos de NPF aumentaram a quantidade de CCN no inverno por um fator de 1,36 e por um fator de 1,54 na primavera.

“Dia sim, dia não, vemos gases que estão se condensando em nanopartículas, que estão crescendo o suficiente para absorver água e se tornar gotículas de nuvem”, disse Hallar no comunicado à imprensa.

“Isso proporciona uma conexão clara entre um novo evento de formação de partículas e os núcleos de condensação de nuvens. O maior benefício direto disso provavelmente será para os modeladores climáticos, que poderão conectar um ao outro. Isso preenche muitas lacunas”, acrescentou Hirshorn.

No SPL, as usinas elétricas localizadas a favor do vento criaram uma química atmosférica específica, mas os pesquisadores dizem que é possível que a NPF esteja ocorrendo em taxas semelhantes em outros locais remotos do mundo. A equipe está trabalhando para usar seu novo método estatístico nos observatórios de topo de montanha da América do Sul e da Europa, disse Hirshorn.

“[T]há muitos trabalhos de modelagem que mostram que os aerossóis da NPF acabam se tornando CCN. O trabalho de observação também mostra que o aerossol atinge tamanhos relevantes para o CCN em diferentes locais do mundo. Nosso estudo é único porque conseguimos acompanhar as partículas de aerossol do NPF e observá-las se ativando como CCN, não apenas atingindo tamanhos relevantes para o CCN”, disse Hirshorn à EcoWatch.

Na Frente Wasatch de Utah, onde está localizada a Universidade de Utah, a química atmosférica é afetada por emissões que ficam presas em eventos de inversão de temperatura no inverno, degradando a qualidade do ar da região.

“Cerca de 70% do aerossol medido durante fortes eventos de inversão é nitrato de amônio“, disse Hallar no comunicado à imprensa, referindo-se a um estudo de 2014 realizado pelo Departamento de Qualidade do Ar de Utah e pela Universidade Brigham Young. “Isso é formado por meio desse mesmo processo de formação de novas partículas.”

Como os seres humanos podem diminuir a quantidade de aerossóis no ar?

“Isso depende. Os aerossóis antropogênicos emitidos diretamente pela fumaça e pelas emissões industriais podem ser reduzidos abordando diretamente a fonte das emissões. É muito mais difícil controlar os aerossóis naturais, como o sal marinho e a poeira, porque essas partículas podem entrar na atmosfera por vias naturais”, disse Hirshorn à EcoWatch.

É provável que as usinas elétricas a barlavento da SPL sejam desativadas dentro de 10 a 15 anos, o que a torna um bom lugar para estudar como a NPF pode ser afetada por reduções nas emissões globais de gases de efeito estufa. emissões globais de gases de efeito estufa.

“Em cerca de 20 anos, talvez tenhamos uma resposta para isso”, disse Hirshorn no comunicado à imprensa. “Minha hipótese é que o senhor veria uma diminuição na frequência de eventos de formação de novas partículas. Isso não eliminaria totalmente a formação de novas partículas, mas a frequência diminuiria.”