Como a frequência e o tamanho dos incêndios florestais continuam a aumentar em todo o mundo, Uma nova pesquisa de cientistas da Carnegie Mellon University mostra como o envelhecimento químico das partículas emitidas por esses incêndios pode levar à formação de nuvens mais extensas e ao desenvolvimento de tempestades intensas na atmosfera. A pesquisa foi publicada online hoje no jornal Avanços da Ciência .

"A introdução de grandes quantidades de partículas de nucleação de gelo desses incêndios pode causar impactos substanciais na microfísica das nuvens, se as gotículas de nuvem super-resfriadas congelam ou permanecem líquidas, e a propensão das nuvens a precipitar, "disse Ryan Sullivan, professor associado de química e engenharia mecânica. Compreender esses impactos é um fator chave para modelar com precisão o clima da Terra e como ele pode continuar a mudar.

Com base na pesquisa da equipe de Sullivan no Centro de Estudos de Partículas Atmosféricas publicado no ano passado, os autores coletaram uma variedade de materiais vegetais diferentes, queimou-os e analisou as partículas emitidas na fumaça. Em particular, a equipe estava interessada em partículas de nucleação de gelo, tipos raros de partículas que podem catalisar a formação de cristais de gelo na atmosfera em temperaturas mais altas do que as usuais e, assim, afetar significativamente os processos climáticos, incluindo a formação de nuvens e se uma nuvem precipita ou não. Na verdade, a maior parte da precipitação sobre a terra começa a partir de nuvens contendo gelo.

Embora já fosse amplamente conhecido que partículas recém-emitidas pela queima de biomassa, como gramíneas altas, arbustos, e árvores - podem impactar bastante a nucleação do gelo, A equipe de Sullivan estava interessada em descobrir os efeitos dessas partículas enquanto viajavam por dias e semanas na atmosfera e experimentavam o envelhecimento químico. Com um reator de câmara especializado, espectrômetros de massa, microscópio eletrônico, e uma técnica inovadora de congelamento de gotículas microfluídicas, os pesquisadores analisaram as partículas emitidas pela queima de vários tipos de material vegetal, como ocorre em incêndios florestais e queimadas prescritas, e simularam os processos de envelhecimento por que essas partículas seriam submetidas na atmosfera.

Um diagrama que mostra os vários processos de envelhecimento do aerossol de queima de biomassa na atmosfera.

Tipicamente, as partículas de nucleação de gelo perdem sua potência à medida que envelhecem na atmosfera, mas neste estudo, os pesquisadores descobriram que a capacidade de nucleação de gelo das partículas emitidas pela queima de biomassa na verdade aumentava à medida que experimentavam o envelhecimento atmosférico simulado. Isso representa uma estrutura muito diferente para considerar como as propriedades de forçar o clima de uma importante fonte episódica de partículas evoluem na atmosfera.

"Isso ocorre porque o envelhecimento atmosférico impulsiona a perda de revestimentos de partículas inicialmente presentes nas partículas de fumaça que ocultam os locais de superfície ativa de gelo, "Sullivan explicou." Esses locais são as partículas minerais produzidas pela própria combustão de combustível de biomassa que relatamos no ano passado no Proceedings of the National Academy of Sciences . "

Os dados deste estudo podem ter um grande impacto em pesquisas futuras sobre incêndios florestais e mudanças climáticas, disse Lydia Jahl, que recentemente recebeu seu Ph.D. em química pela Carnegie Mellon no grupo de Sullivan.

"Estimamos que a queima de apenas um metro quadrado de pastagem poderia influenciar a concentração de partículas de nucleação de gelo em centenas de milhares de quilômetros cúbicos da atmosfera, "Jahl disse." Os modeladores climáticos podem usar nossos dados para determinar como as emissões de incêndios florestais influenciam o equilíbrio da radiação solar que chega e da radiação terrestre que sai, entre outras propriedades da nuvem. "