Os incêndios florestais de 2019/20 na Austrália transportaram mais fumaça para a atmosfera do que o observado em qualquer lugar do mundo. No chamado Verão Negro, três vezes mais partículas atingiram altas camadas de ar do que nos incêndios florestais recordes anteriores no Canadá durante o verão de 2017. Duas análises lideradas pelo Instituto Leibniz de Pesquisa Troposférica (TROPOS) agora revelam o impacto climático desses enormes Incêndios:Partículas de fumaça com uma massa total de cerca de um milhão de toneladas se espalharam pelo Hemisfério Sul e afetaram o clima por cerca de um ano e meio, aquecendo a atmosfera superior e resfriando a atmosfera inferior perto da superfície da Terra.
Dos subtrópicos à Antártida, a luz do sol diminuiu ainda mais do que durante a erupção do vulcão Pinatubo em 1991. A fumaça provavelmente também contribuiu para o buraco recorde de ozônio sobre a Antártida em 2020, formando um vórtice de 1.000 quilômetros de diâmetro que passou sobre o sul Hemisfério por várias semanas, o que é considerado a primeira evidência de que a fumaça de incêndios florestais também pode alterar os ventos de alta altitude na estratosfera. Como se espera que esses incêndios extremos se tornem mais frequentes devido às mudanças climáticas, é muito importante considerar a fumaça e seus efeitos no balanço energético da Terra em cenários climáticos, escrevem os pesquisadores na revista Atmospheric Chemistry and Physics eu> (ACP ).

Registre incêndios florestais na Austrália

Entre setembro de 2019 e janeiro de 2020, quase duas vezes mais área queimada do que em qualquer outro incêndio extremo na Austrália documentado até o momento. Os incêndios atingiram o pico entre 29 de dezembro de 2019 e 4 de janeiro de 2020, e é por isso que agora são referidos na literatura científica como o Super Surto do Ano Novo Australiano (ANYSO) e coloquialmente conhecidos como os incêndios florestais do Verão Negro.

Devido ao alto calor, formaram-se 38 nuvens de fogo (Pyrocumulonimbus, PyroCb para abreviar), que transportaram a fumaça a grandes alturas a dez vezes a velocidade de um elevador. Mais da metade dessas nuvens PyroCb transportaram as partículas de fumaça diretamente até uma altura de 14 a 16 quilômetros na estratosfera inferior. Tal como acontece com uma erupção vulcânica, o mesmo se aplica a incêndios florestais:quanto mais alto as partículas atingem, mais elas se espalham e mais duradouro é o seu efeito sobre o clima. As partículas nas camadas atmosféricas mais baixas geralmente são lavadas rapidamente pela precipitação (dentro de dias a algumas semanas) e, portanto, têm pouco efeito sobre o clima.

Os incêndios florestais no sudeste da Austrália emitiram cerca de 1 milhão de toneladas de partículas de fumaça na atmosfera na virada do ano 2019/20. Isso é cerca de quatro vezes mais do que nos incêndios florestais dos anos anteriores. As partículas de fumaça se dispersaram pelas latitudes médias do Hemisfério Sul em poucos dias devido aos ventos de alta altitude e contêm, entre outras coisas, aerossol de fuligem.

Essas partículas escuras absorvem a energia solar e estão entre as forças climáticas de curta duração mais fortes do aquecimento. No entanto, a fumaça desses incêndios florestais extremos ainda não foi adequadamente representada em modelos climáticos de aerossóis. Uma equipe de pesquisa internacional liderada pela TROPOS analisou, portanto, os incêndios florestais do Black Summer para entender melhor o impacto de tais eventos no clima.

Muitas medições no Hemisfério Sul fornecem uma imagem intrigante

Para o estudo, os pesquisadores usaram dados de satélite da espessura óptica das camadas de aerossol (AVHRR da Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA) e o LIDAR espacial CALIOP). Eles compararam a opacidade atmosférica com as medições de fotômetros solares da rede internacional AERONET, que opera estações em Punta Arenas (Chile), Ilha de Amsterdã (Oceano Índico), Marambio (próximo à Península Antártica), Colina Vechernaya (Antárctida Oriental) e na Pólo Sul, entre outros. Além disso, as observações de longo prazo realizadas com dois lidars Raman terrestres em Punta Arenas (Chile) e Río Grande (Argentina) no extremo sul da América do Sul foram decisivas.

Essas medições podem ser consideradas representativas da parte sul do Hemisfério Sul e também permitiram comparações com outros incêndios florestais extremos no Hemisfério Norte. Ambas as medições originalmente tinham objetivos científicos diferentes:as observações lidar em Punta Arenas ocorreram como parte da campanha DACAPO-PESO (Dynamics, Aerosol, Cloud And Precipitation Observations in the Pristine Environment of the Southern Ocean) de novembro de 2018 a novembro de 2021. O principal objetivo desta campanha de medição da Universidade de Magallanes (UMG), TROPOS e Universidade de Leipzig foi estudar os processos de interação aerossol-nuvem sob as condições limpas do Hemisfério Sul.

As observações do LIDAR em Río Grande fizeram parte da missão HALO SOUTHTRAC-GW (Southern Hemisphere Transport, Dynamics, and Chemistry-Gravity Waves), na qual uma grande equipe internacional liderada pelo Centro Aeroespacial Alemão (DLR) investigou as ondas de gravidade atmosférica no sul America com a aeronave de pesquisa HALO em setembro de 2019. Também foi usado o Compact Rayleigh Autonomous Lidar (CORAL) do DLR, fornecendo dados importantes sobre as propriedades ópticas da fumaça entre 15 e 30 quilômetros de altitude. A grande quantidade de dados permitiu observar um novo fenômeno, comparar os incêndios florestais com incêndios florestais recordes anteriores na América do Norte e também estabelecer conexões com o buraco de ozônio:

Um vórtice de fumaça único

Há muito se sabe que os incêndios florestais praticamente criam seu próprio clima, mas um novo fenômeno foi observado em conexão com os incêndios do Black Summer em janeiro-março de 2020:um vórtice autossustentável com um diâmetro de cerca de 1.000 km e uma extensão vertical de cerca de 5km. Esse vórtice extremamente estável persistiu na estratosfera por mais de 13 semanas, cruzou o Pacífico para leste em duas semanas e pairou sobre a ponta da América do Sul por mais de uma semana.

Isso foi seguido por uma jornada de 10 semanas ao redor do mundo na direção oeste que poderia ser rastreada por mais de 66.000 km no início de abril de 2020. O vórtice transportou fumaça e umidade até uma altitude de 35 km - uma altitude não alcançada pela troposférica aerossóis desde a erupção do vulcão Pinatubo. Este vórtice prendeu as partículas de fumaça, evitando que fossem dispersas e diluídas. A absorção da radiação solar pela fumaça no centro levou ao aquecimento e à circulação no sentido anti-horário, como uma área de alta pressão no Hemisfério Sul.

"Nada assim foi observado antes. Esta é a primeira evidência de que a fumaça também causa mudanças nos ventos na estratosfera e abre uma nova direção de pesquisa científica. A influência dos incêndios florestais na atmosfera pode ser muito maior do que pensávamos anteriormente. ," sublinha o Dr. Albert Ansmann da TROPOS.

ANYSO como o novo detentor do recorde

As medições do Lidar por TROPOS de anos anteriores permitiram comparar os incêndios florestais na Austrália com dois outros grandes incêndios:Os incêndios florestais recordes no Canadá (Pacific Northwest Event, PNE) em agosto de 2017 transportaram apenas cerca de um terço da massa de aerossol para o estratosfera superior em comparação. Durante este evento, a fumaça de cinco nuvens de fogo sobre a Colúmbia Britânica pode ser observada na Europa até janeiro de 2018.

Incêndios extremamente fortes também ocorreram em julho/agosto de 2019 na Sibéria ao norte e nordeste do Lago Baikal (Evento do Lago Baikal na Sibéria, SILBE), onde não foram observadas nuvens de fogo. A fumaça, portanto, provavelmente subiu lentamente para altas altitudes através da radiação solar em uma semana. Por meio de medições lidar no quebra-gelo de pesquisa Polarstern, a fumaça desses incêndios pode ser observada na região ao redor do Pólo Norte durante a expedição internacional MOSAiC entre outubro de 2019 e maio de 2020.

A fumaça dos incêndios florestais canadenses de 2017 (PNE) compreendia cerca de 0,3 milhão de toneladas de material, formou uma camada de cerca de 1 a 4 quilômetros de espessura, subiu a uma altitude de 20 quilômetros e pairou na atmosfera por cerca de 8 meses. A fumaça dos incêndios florestais na Sibéria de 2019 (SILBE) formou uma camada com cerca de 7 a 10 quilômetros de espessura, subiu para uma altitude de 18 quilômetros e permaneceu suspensa na atmosfera por cerca de 5 meses.

A fumaça dos incêndios florestais australianos de 2019/20 (ANYSO) compreendia cerca de 1 milhão de toneladas de material, formou uma camada com cerca de 10 a 14 quilômetros de espessura, subiu a uma altitude de 24 quilômetros e pairou na atmosfera por cerca de 20 meses.

"Os incêndios florestais australianos de 2019/20 são definitivamente os incêndios florestais com maior impacto na atmosfera e no clima global até hoje. As dimensões são comparáveis ​​à erupção do Pinatubo nas Filipinas em 1991. Naquela época, as partículas atingiram alturas de 25 quilômetros e pairou na atmosfera por cerca de 14 meses. Apenas o tamanho das partículas difere significativamente:as partículas de cinzas do vulcão, com um diâmetro de cerca de 1 micrômetro, eram cerca de duas vezes maiores que as partículas de fumaça dos incêndios florestais australianos", relata Albert Ansmann da TROPOS.

Fumaça como catalisador do buraco na camada de ozônio?

Em 2020/21, três eventos com destruição recorde de ozônio foram observados:um buraco de ozônio extremamente forte formado sobre o Ártico central em março/abril de 2020 e outros extremos sobre a Antártida em setembro a novembro de 2020 e 2021, respectivamente. Durante todos os três eventos, uma quantidade incomumente grande de fumaça flutuou na atmosfera das regiões polares, como mostrado pelas medições do LIDAR.

Do ponto de vista dos pesquisadores, esta é uma clara indicação de correlações, pois eles observaram uma clara correspondência entre a camada com maior destruição de ozônio acima das estações das sondas de ozônio (14–25 km de altitude), a camada com maior concentração da superfície de partículas acima de Punta Arenas (10–24 km de altitude) e a faixa de altitude na qual os dados do satélite CALIOP detectaram nuvens estratosféricas polares (principalmente acima da Antártida a 13–26 km de altitude).

"As nuvens estratosféricas polares (PSCs) são conhecidas por terem processos químicos em suas superfícies que aceleram a destruição do ozônio. Portanto, suspeitamos fortemente que a fumaça levou a essas nuvens altas e que essas nuvens, por sua vez, levaram à destruição severa do ozônio. não será uma boa notícia para as pessoas dentro e ao redor das regiões polares. Se, como esperado, as mudanças climáticas levarem a incêndios florestais mais frequentes e mais graves, os buracos de ozônio se espalhariam pelo Ártico e Antártica e, com eles, o risco de câncer de pele, " explica Kevin Ohneiser da TROPOS.

Efeito de resfriamento como uma grande erupção vulcânica

Os dados também foram usados ​​para uma simulação com o moderno modelo climático global de aerossóis ECHAM6.3-HAM2.3. Este modelo usa um modelo microfísico de aerossóis para descrever o desenvolvimento de diferentes tipos de aerossóis. Isso permite estimar sua influência no balanço de radiação da atmosfera:as simulações do modelo determinaram um efeito de aquecimento na atmosfera superior (TOA) de +0,5 watts por metro quadrado no Hemisfério Sul e +0,25 watts por metro quadrado globalmente. Na superfície da Terra (parte inferior da atmosfera, BOA), o forçamento radiativo solar foi estimado em cerca de -0,75 watts por metro quadrado sob céu claro. Isso corresponde ao efeito de resfriamento causado por uma grande erupção vulcânica.

"Ficamos surpresos com o quanto os incêndios florestais no sudeste da Austrália aumentaram a opacidade das camadas de ar superiores do Hemisfério Sul, alterando o balanço de radiação. Essas mudanças influenciaram o clima no Hemisfério Sul por um ano e meio. eles podem essencialmente ser atribuídos a apenas quatro dias de fumaça de piroconvecção", diz o Dr. Bernd Heinold da TROPOS.

Os incêndios florestais se tornam mais importantes para os modelos climáticos

O impacto do aerossol de incêndio florestal no balanço de energia de incêndios com nuvens de fogo de alto nível provavelmente foi subestimado nos modelos até agora, pois a distribuição vertical de fumaça é crucial para o efeito radiativo, mas há pouco conhecimento sobre essa propriedade de incêndio florestal. "Tais melhorias são essenciais para qualquer estimativa do balanço energético e do estado climático da Terra. Portanto, está se tornando cada vez mais importante permitir que os modelos climáticos lidem melhor com o impacto dos incêndios florestais na atmosfera, pois espera-se que eles aumentem em frequência e gravidade. em todo o mundo em resposta ao aquecimento climático antropogênico", explica a Prof. Ina Tegen da TROPOS.

"O aumento do risco de incêndios florestais graves está relacionado à seca extrema. Extremos climáticos mais frequentes e intensos também aumentam a probabilidade de que essas nuvens de fogo de alcance muito alto se formem com mais frequência no futuro". Incêndios recordes como o da Austrália em 2019/20 podem se repetir em outras regiões do mundo nos próximos anos e ter um impacto crescente no clima global. + Explorar mais

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