p Árvores, safras e outras vegetações no meio-oeste dos Estados Unidos atuam como grandes sumidouros de carbono durante o verão, absorvendo dióxido de carbono (CO ₂ ) e limitar a quantidade de gás de efeito estufa que entra na atmosfera. O que acontece com o dióxido de carbono quando uma frente fria se move permanece em grande parte um mistério, mas a pesquisa conduzida pela Penn State está oferecendo novos insights que podem ajudar a melhorar os modelos globais de carbono. p "O foco desta pesquisa é entender e quantificar como os sistemas de baixa pressão transportam dióxido de carbono na atmosfera, "disse Ken Davis, professor de ciências atmosféricas e climáticas na Penn State. "Isso é parte de um esforço maior, o projeto Atmospheric Carbon and Transport-America (ACT-America), aprender como interpretar as medições do dióxido de carbono na atmosfera para inferir adequadamente as fontes e sumidouros de dióxido de carbono na superfície da Terra. Para fazer isso, precisamos saber como o dióxido de carbono é misturado pela atmosfera, e não houve muito foco no passado sobre como os sistemas de baixa pressão se espalham em torno desse gás de efeito estufa. "

p A maioria dos modelos que lidam com carbono atmosférico tende a se concentrar em tendências globais, em vez de regionais, ele adicionou, e pode não representar adequadamente as mudanças no dióxido de carbono atmosférico que ocorrem durante esses sistemas.

p Para entender melhor o fenômeno, os pesquisadores estudaram os níveis de dióxido de carbono em Lincoln, Nebraska, antes, durante e após uma frente fria que passou pela área em agosto de 2016. Frentes frias ocorrem quando uma massa de ar frio empurra para uma massa de ar mais quente, e podem causar a formação de tempestades e a queda dramática das temperaturas. A equipe de pesquisa fez medições em dois aviões. A aeronave cruzou o limite frontal do sistema - onde as massas de ar quente e frio se encontram - várias vezes. Eles também voaram em várias altitudes, entre aproximadamente 1, 000 e 26, 000 pés, e registrou as mudanças nos níveis de dióxido de carbono nos setores quentes e frios do sistema.

p Os cientistas inseriram os dados em um modelo de computador que analisou os níveis de dióxido de carbono em três resoluções diferentes. As resoluções variaram de nove a 1, Resolução de área 600 vezes maior do que a usada em modelos globais, dando aos pesquisadores uma visão mais precisa do que acontece com o dióxido de carbono à medida que o sistema passa. Eles também se concentraram em três categorias de fontes e sumidouros de dióxido de carbono - fluxos biogênicos, ou dióxido de carbono absorvido e respirado pelas plantas, bactérias e animais, incluindo humanos; fontes de combustível fóssil como carros e fábricas; e fluxos de fronteira, ou, neste caso, fontes e sumidouros de dióxido de carbono além do continente norte-americano. Eles relataram suas descobertas na edição de maio da Atmosferas JGR .

p "Encontramos uma enorme faixa de dióxido de carbono presa ao redor do sistema frontal, "disse Arkayan Samaddar, candidato a doutorado no Departamento de Meteorologia e Ciências Atmosféricas da Penn State. O estudo faz parte da tese de doutorado de Samaddar. "Ao analisá-lo em alta resolução, vemos que não é apenas uma faixa uniforme de dióxido de carbono. Vemos muito mais estrutura e obtemos mais informações do que faríamos se olhássemos globalmente. Analisar o dióxido de carbono em uma escala regional nos ajuda a determinar melhor as fontes e sumidouros. "

p Os pesquisadores descobriram que durante esta frente de verão, fontes e sumidouros biológicos foram responsáveis ​​pelas maiores mudanças no dióxido de carbono atmosférico, o que não é surpreendente, já que as plantas, animais e humanos continuamente absorvem e respiram dióxido de carbono e picos de atividade biológica no verão, de acordo com Davis.

p "Com as plantas você não pode dizer facilmente a diferença entre a fotossíntese, quando eles absorvem dióxido de carbono, e respiração, quando eles o liberam. O dióxido de carbono atmosférico responde à troca líquida, "Davis disse.

p A diferença entre as categorias de combustível biogênico e fóssil, Davis acrescentou, é que a primeira categoria atua como uma fonte e um grande sumidouro que ajuda a mitigar as emissões de combustíveis fósseis, enquanto a categoria de combustível fóssil é uma fonte contínua de dióxido de carbono.

p Os cientistas notaram que as fontes e sumidouros criaram um padrão consistente de dióxido de carbono na atmosfera. À noite, os níveis de dióxido de carbono perto da superfície da terra aumentaram para mais de 410 partes por milhão antes de cair para 380 partes por milhão durante o dia devido à fotossíntese pelas plantas. Níveis do gás na camada limite atmosférica, que é a parte mais baixa da atmosfera e pode se estender a uma altitude de aproximadamente 16, 400 pés, permaneceu relativamente consistente, variando de 380 partes por milhão na parte inferior da camada limite a aproximadamente 395 partes por milhão nas camadas superiores. Níveis de dióxido de carbono acima da camada limite atmosférica, até uma altitude de aproximadamente 28, 000 pés, variou de 400 a 405 partes por milhão.

p Os pesquisadores descobriram que quando o sistema frontal se moveu, ventos horizontais interromperam esse padrão e agitaram a atmosfera, mover dióxido de carbono para a alta atmosfera.

p “Quando passa o setor quente da frente, vemos este campo quase constante de alto dióxido de carbono que se estende desde a superfície da terra até 28, 000 pés, "Samaddar disse." Nunca vimos isso antes.

p Os cientistas acham que o alto teor de dióxido de carbono no setor quente veio dos ecossistemas da região da Costa do Golfo. Os ecossistemas podem ter respirado mais do que fotossintetizaram quando os dados foram coletados, enquanto colheitas e florestas no meio-oeste dos EUA e no Canadá parecem ter sido sumidouros líquidos de dióxido de carbono, disse Davis.

p O setor quente é imediatamente seguido pelo setor frio, que é uma massa de ar frio com níveis mais baixos de dióxido de carbono que vem do Canadá. O setor frio reduz os níveis de dióxido de carbono na camada limite atmosférica até a superfície da terra, e então o padrão regular de dióxido de carbono entra em ação, disse Samaddar.

p "Esta informação é útil não apenas para cientistas que tentam descobrir fontes e sumidouros de dióxido de carbono, mas também para modeladores verem se o movimento do dióxido de carbono em seus modelos globais de carbono está correto, " ele disse.

p Os pesquisadores agora estão tentando medir quanto dióxido de carbono é empurrado para a alta atmosfera por esses sistemas frontais.