Última primavera, Universidade do Colorado, A cientista pesquisadora de Boulder Jessie Creamean passou algumas semanas no frio e ventoso Oliktok Point, Alasca. À vista das plataformas de petróleo e refinarias do Mar de Beaufort e North Slope, ela montou um sistema de amostragem de aerossol para um projeto de partículas de nucleação de gelo (INPs).

INPs são um fator mal compreendido nas nuvens árticas de fase mista, que desempenham um papel significativo no controle de quanta energia chega ao vulnerável gelo marinho da região.

Creamean trabalha no Instituto Cooperativo de Pesquisa em Ciências Ambientais (CIRES) e faz parte de uma equipe altamente qualificada de pesquisadores de Boulder trabalhando em um projeto de quatro anos destinado a promover a compreensão da atmosfera ártica.

É financiado pelo programa de Pesquisa do Sistema Atmosférico (ASR) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) e liderado por outro cientista do CIRES, investigador principal Gijs de Boer.

O projeto está centrado em Oliktok Point, um observatório atmosférico de curto prazo financiado pelo Centro de Pesquisa de Medição de Radiação Atmosférica (ARM) do DOE e lar do terceiro ARM Mobile Facility (AMF3). Fica a cerca de 260 quilômetros (162 milhas) a sudeste de Utqiaġvik (anteriormente conhecido como Barrow), onde a ARM mantém seu observatório atmosférico fixo North Slope of Alaska (NSA).

As habilidades certas

Toda a equipe ASR é composta por cientistas físicos, mas cada um tem um conjunto diversificado de habilidades para impulsionar o projeto. Creamean, para um, é especializada em aerossóis (pequenas partículas formadoras de nuvens no ar) e química de aerossóis. De Boer, o líder da equipe ASR para os esforços da ARM em Oliktok Point, é um especialista em sensoriamento remoto e sistemas aéreos não tripulados (UAS) —o vôo baixo, aeronaves de vôo lento sendo prometidamente testadas como plataformas para observações atmosféricas.

Juntando-se a eles no projeto Oliktok estão outros especialistas do CIRES, cada um listado com uma dica abreviada da experiência que eles trazem:Matthew Shupe (processos em nuvem); Amy Solomon (simulações de grande turbilhão e modelagem regional); Christopher Cox (orçamentos de sensoriamento remoto e radiação de superfície); Sergey Matrosov (varredura de radares e propriedades de precipitação); Christopher Williams (sensoriamento remoto, dinâmica da nuvem, e microfísica); Maximilian Maahn (sensoriamento remoto, nuvens polares); e o estudante de doutorado Matthew Norgren (interações aerossol-nuvem).

Juntando-se ao grupo de projeto do Laboratório de Pesquisa do Sistema Terrestre da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional em Boulder estão Allison McComiskey (interações aerossol-nuvem) e Dave Turner (evolução de nuvem e transferência radiativa de onda longa).

Missões árticas

Quando o projeto ASR foi lançado em março de 2015, abraçou um ambicioso conjunto de questões científicas relacionadas às condições de rápida evolução no Ártico, onde a cobertura de gelo do mar está diminuindo, permafrost está aquecendo, e os ecossistemas estão mudando.

Essas mudanças rápidas estão ocorrendo dentro de um regime atmosférico que tem efeitos cada vez mais claros sobre o clima em altitudes mais baixas e sobre os sistemas terrestres em geral.

De Boer e seus colaboradores buscaram lacunas de conhecimento em alguns processos atmosféricos árticos fundamentais, com o objetivo de reduzir as incertezas nos modelos projetados para simular as condições presentes e prever as futuras.

Juntos, eles participaram de 13 jornais até agora, publicado ou aceito.

"Há muito mais a ser feito, "diz de Boer, anotando uma lista de tarefas no quadro branco atrás dele. Ele espera que eles sejam resolvidos antes do encerramento do projeto em fevereiro de 2019.

Progresso, em algumas manchetes

Em termos gerais, o projeto já lançou luz sobre a influência atmosférica da indústria local próxima ao local. Também implantou novas formas de medir a atmosfera, incluindo UAS e balões presos. "Eles fornecem perspectivas que não tínhamos no passado, "diz de Boer.

O projeto também adicionou informações sobre o que de Boer chama de "variabilidade espacial". Em vez de Utqiaġvik ser a única fonte de dados atmosféricos para aquela parte do Ártico, agora existem dois observatórios para avaliar hipóteses.

As missões oficiais do projeto começam com uma investigação das transições entre os estados atmosféricos claro e nublado nas altas latitudes. "Capturamos novas informações, "diz de Boer. Novas simulações estão em andamento.

Os investigadores do projeto também estão investigando a precipitação em altas latitudes. No Ártico, é muito difícil representar com precisão a forma e a massa dos flocos de neve, em parte porque é difícil distinguir neve soprada de neve nova. Para resolver esta dificuldade, a equipe usa dados de instrumentação avançada, incluindo a varredura de radares em nuvem.

Muito do trabalho pesado aqui vem do trabalho em microfísica da nuvem por Matrosov, que usa varredura e radares de comprimento de onda mais longo para desvendar propriedades de precipitação, e por Salomão, um especialista no uso de simulações de grande turbilhão de alta resolução e modelagem regional para compreender os principais processos físicos.

Antes do projeto Oliktok, poucos dados foram arquivados sobre aquela porção do Ártico, disse Shupe, um veterano em campanhas de clima frio. "Passamos de quase nada saindo de lá para alguns produtos de dados importantes, estudos, e papéis. "

Ele apontou para estudos de Maahn, Creamean, de Boer, Matrosov, e Williams (que trabalhou em organizar matematicamente os sinais de radar no local, onde o brilho dos dutos de refinaria é um fator de confusão).

Shupe também está trabalhando com Turner para modificar seu algoritmo Shupe-Turner para recuperar as propriedades da nuvem do Ártico (com base em dados microfísicos de Utqiaġvik) para as condições em Oliktok. Em breve será liberado para o Data Center da ARM.

O projeto também tem a missão de caracterizar aerossóis e as interações entre tais partículas e nuvens. É aqui que o trabalho de Creamean, suportado por ARM, assume significado. Ela está medindo as temperaturas e concentrações de congelamento do INP em Oliktok Point, uma pesquisa primeiro.

Durante março de 2017, e com a ajuda dos técnicos do local que cuidaram de seus instrumentos até maio, A Creamean coletou amostras diárias (poeira, bactérias, e outras partículas) para um projeto que em breve renderá um papel. Suas perguntas:De onde vêm essas sementes para gotículas de nuvem e cristais de gelo, e como eles afetam as propriedades das nuvens árticas?

A equipe também está explorando como os aerossóis se espalham e absorvem a radiação na atmosfera ao longo da encosta norte do Alasca; como essas partículas formadoras de nuvens se comportam dentro de ciclos sazonais; e como essas partículas são diferentes em Oliktok, à vista de campos de petróleo, em comparação com o ar relativamente puro de Utqiaġvik.

Um artigo de 2017, liderado por Maahn, examinou como os tamanhos de gotículas de nuvem são afetados por insumos industriais locais em Oliktok.

A tarefa mais ambiciosa da equipe de pesquisa pode ser a investigação das nuvens árticas e sua influência climatológica. Naquela região e em outros lugares, as nuvens são uma das maiores fontes de incerteza nos modelos.

Este verão vai ajudar nisso, quando de Boer liderar uma campanha ARM, ele espera que faça de Oliktok Point um centro de atividades durante o Ano da Previsão Polar (YOPP), um período intensivo de observações árticas internacionais coordenadas.

De Boer diz Perfis em Oliktok Point to Enhance YOPP Experiments (POPEYE), programado para 1º de julho a 30 de setembro, irá adicionar UAS aprimorado, balão amarrado, e medições de radiossonda (balão meteorológico) para aqueles que já estão sendo coletados pelo AMF3.