Não é apenas o quão quente o fogo queima - é também onde eles queimam que importa. Durante a recente temporada de incêndios extremos na Austrália, que começou em 2019 e durou até 2020, milhões de toneladas de partículas de fumaça foram lançadas na atmosfera. A maioria dessas partículas seguiu um padrão típico, assentando no chão após um dia ou semana; no entanto, os criados em incêndios em um canto do país conseguiram cobrir todo o hemisfério sul por meses. Dois cientistas israelenses conseguiram rastrear picos intrigantes de janeiro e fevereiro de 2020 em uma medida de névoa carregada de partículas para esses incêndios, e então, em um artigo publicado recentemente em Ciência , eles descobriram a "tempestade perfeita" de circunstâncias que varreu as partículas emitidas por esses incêndios para a atmosfera superior e as espalhou por todo o hemisfério sul.

As partículas que atingem a estratosfera - a camada superior da atmosfera - geralmente chegam lá por meio de erupções vulcânicas. As cinzas emitidas nas erupções mais extremas escurecem o sol e esfriam o planeta, além de produzir pores do sol espetaculares. Prof. Ilan Koren do Departamento de Ciências Planetárias e Terrestres do Instituto Weizmann de Ciência, que conduziu o estudo junto com seu ex-aluno, Dr. Eitan Hirsch, agora chefe da Divisão de Ciências Ambientais do Instituto de Pesquisa Biológica de Israel em Ness Tziona, tinha notado um aumento extremo em uma medida baseada em satélite de carga de partículas na atmosfera chamada AOD - ou profundidade óptica do aerossol. Em janeiro de 2020, essas medidas, plotados em desvios padrão, mostrou um desvio três vezes o normal - algumas das leituras mais altas já obtidas, mais alto ainda do que aqueles do Monte Pinatubo em 1991. Mas o momento não coincidiu com nenhuma atividade vulcânica. Eles se perguntaram se os incêndios podem ser os culpados, embora seja raro a fumaça de incêndios escapar da camada inferior da atmosfera conhecida como troposfera em quantidades significativas. A troposfera se estende do solo a uma altura de vários quilômetros, e se as partículas de fumaça conseguirem subir tão alto, eles atingem uma camada de inversão chamada tropopausa, que atua como uma espécie de teto entre a troposfera e a estratosfera.

Trabalhando retroativamente e usando dados de vários satélites, Incluindo, além de AOD, Leituras LIDAR que revelaram como as partículas foram distribuídas verticalmente em "fatias" da atmosfera, os dois conseguiram provar que a origem dos picos eram os incêndios florestais - especificamente os que queimavam no sudeste da Austrália. Uma análise mais aprofundada dos dados de satélite revelou a ampla banda de neblina na estratosfera se espalhando para cobrir o hemisfério sul, com pico de janeiro a março e persistindo até julho; alcançando todo o caminho ao redor e de volta à costa oeste da Austrália.

Como essas partículas de fumaça penetraram no teto da tropopausa e por que vieram desses incêndios e não dos outros? Uma pista, diz Hirsch, deitar em outro, incêndio florestal distante ocorrido vários anos atrás no Canadá. Então, também, altos níveis de AOD foram registrados. Ambos os incêndios ocorreram em altas latitudes, longe do equador.

A altura da troposfera diminui nessas latitudes:nos trópicos, seu teto superior pode atingir até 18 km acima da superfície, enquanto em algum lugar acima do paralelo 45 - Norte e Sul, ele desce repentinamente para cerca de 8-10 km de altura. Portanto, o primeiro elemento que possibilitou o voo trans-camadas das partículas foi simplesmente ter menos atmosfera para cruzar.

Nuvens pirocúmulos - nuvens alimentadas pela energia do fogo - eram consideradas um meio de transporte de fumaça para a estratosfera. Contudo, ao inspecionar os dados de satélite, Hirsch e Koren notaram que as nuvens pirocúmulos se formaram apenas durante uma pequena fração da duração dos incêndios, e eles foram vistos principalmente sobre fogueiras queimando na parte central da costa. Em outras palavras, essas nuvens não poderiam explicar as grandes quantidades encontradas para serem transportadas para a estratosfera, e um mecanismo adicional para levantar a fumaça a favor do vento das fontes estava faltando.

Isso traz o segundo elemento:os padrões climáticos na faixa conhecida como cinturão de ciclones de latitude média que atravessa o extremo sul da Austrália, uma das regiões mais tempestuosas do planeta. A fumaça foi primeiro advectada (movida horizontalmente) pelos ventos predominantes na baixa atmosfera para o Oceano Pacífico, e então parte dele convergiu para as nuvens convectivas profundas e foi elevado no núcleo das nuvens para a estratosfera. Um mecanismo de feedback interessante conhecido como "fortalecimento das nuvens por aerossóis" pode aprofundar ainda mais as nuvens. Em um estudo anterior, os autores mostraram que em condições como o ambiente primitivo sobre o Oceano Antártico, as nuvens convectivas são "limitadas por aerossol". Os níveis elevados de fumaça poderiam, portanto, atuar como núcleos de condensação de nuvens, permitindo que as nuvens se desenvolvam mais profundamente e assim aumentando o número de nuvens que conseguem penetrar na tropopausa e injetar a fumaça na estratosfera.

Na estratosfera, as partículas se encontraram em um mundo diferente daquele que tinham acabado de deixar. Se abaixo estivessem à mercê de misturar e agitar correntes de ar, no topo, o ar se move de forma constante, forma linear. Isso é, havia uma forte corrente, e estava movendo-os para o leste sobre o oceano para a América do Sul e de volta para o Oceano Índico em direção à Austrália, e lentamente estabelecendo-se em todo o hemisfério. “As pessoas no Chile respiravam as partículas dos incêndios australianos, "diz Hirsch. Ao navegar em uma corrente de ar sem fim, essas partículas permaneceram no ar por muito mais tempo do que as partículas de fumaça da atmosfera mais baixa.

"Para as pessoas no terreno, o ar pode ter parecido um pouco mais turvo ou o pôr do sol um pouco mais vermelho. Mas um AOD tão alto - muito, muito mais alto do que o normal, significa que a luz do sol estava sendo bloqueada, assim como acontece após erupções vulcânicas, "diz Koren." Então, o efeito final dessa fumaça na atmosfera foi o resfriamento, embora ainda não saibamos quanta influência esse resfriamento e escurecimento podem ter tido no ambiente marinho ou nos padrões climáticos.

"Sempre há incêndios acesos na Califórnia, na Austrália e nos trópicos, ", acrescenta." Podemos não ser capazes de parar todas as queimadas, mas precisamos entender que as localizações precisas desses incêndios podem conceder-lhes efeitos muito diferentes em nossa atmosfera. "