O Oceano Antártico tem o ar mais limpo da Terra – os cientistas acabam de descobrir porquê

Uma imagem em cores reais do satélite geoestacionário Himawari-8 mostrando a área de estudo e um exemplo de nuvens MCC fechadas e abertas em forma de favo de mel (convecção celular de mesoescala) sobre o Oceano Antártico. Crédito:Tahereh Alinejadtabrizi / npj Ciência Climática e Atmosférica

O Oceano Antártico é conhecido por ter o ar mais limpo da Terra. Mas as razões precisas permaneceram um mistério até agora.

Há mais do que apenas falta de atividade humana. Sim, há menos pessoas lá em baixo a utilizar produtos químicos industriais e a queimar combustíveis fósseis. Mas também existem fontes naturais de partículas finas, como o sal da água do mar ou a poeira levantada pelo vento.

Independentemente da origem, partículas sólidas finas ou gotículas líquidas suspensas no ar são conhecidas como “aerossóis”. Consideramos que o ar limpo tem baixos níveis de aerossóis, sem discriminar entre fontes naturais ou industriais.

Nossa pesquisa recente, publicada em npj Climate and Atmospheric Science , descobriu que as nuvens e a chuva desempenham um papel crucial na limpeza da atmosfera.

Compreender o papel das nuvens e da chuva

Os níveis de aerossóis no Oceano Antártico são influenciados por uma série de fatores. Isso inclui a quantidade de névoa salina e a variação sazonal no crescimento de minúsculos organismos semelhantes a plantas chamados fitoplâncton, que são uma fonte de partículas de sulfato transportadas pelo ar.

Menos sulfatos são produzidos durante o inverno, quando o ar sobre o Oceano Antártico é mais puro.

Mas essa não é a história completa. O Oceano Antártico também é o lugar mais nublado da Terra. Ele experimenta chuvas esporádicas e de curta duração como em nenhum outro lugar. Queríamos compreender o papel das nuvens e da chuva na limpeza do ar.

A maior barreira para a compreensão destes processos sempre foi a falta de observações de alta qualidade de nuvens, chuvas e aerossóis nesta região do mundo pouco observada.

Felizmente, uma nova geração de satélites permite-nos estudar imagens de nuvens com detalhes sem precedentes. Desenvolvemos um programa de computador para reconhecer diferentes padrões de nuvens numa vasta área do Oceano Antártico.

Em particular, estávamos à procura de padrões distintos em forma de favo de mel no campo de nuvens. Estas nuvens semelhantes a favos de mel são de grande interesse porque desempenham um papel importante na regulação do clima.

Quando a célula do favo de mel está cheia de nuvens ou "fechada", ela fica mais branca e brilhante, refletindo mais luz solar de volta ao espaço. Então, essas nuvens ajudam a manter a Terra fria.

Células em favo de mel vazias ou "abertas", por outro lado, permitem a entrada de mais luz solar.

Estas complexidades continuam a ser uma fonte de erros na modelação do clima da Terra porque não estão a ser devidamente incluídas. É importante obter o equilíbrio correto entre células abertas e fechadas, ou os resultados podem ser muito errados.

O fato de as células do favo de mel estarem abertas ou fechadas também está relacionado à quantidade de chuva que podem produzir.

A mundialmente famosa estação de monitoramento de gases atmosféricos em Kennaook/Cape Grim, no extremo noroeste da Tasmânia. Crédito:CSIRO

As células são grandes o suficiente para serem vistas do espaço, com cerca de 40-60 km de diâmetro. Assim podemos estudá-los usando imagens de satélite.

Nossa pesquisa é particularmente oportuna devido ao lançamento deste mês de um experimento de nuvens e precipitação em Kennaook/Cape Grim, na Tasmânia. O objetivo é obter dados de maior resolução sobre nuvens, chuva e luz solar.

Esfregando aerossóis do céu

Comparamos os padrões de nuvens em favo de mel com medições de aerossóis do observatório Kennaook/Cape Grim e também com observações de chuva do Bureau of Meteorology de um pluviômetro próximo.

Nossos resultados mostraram que os dias com ar mais limpo estavam associados à presença de nuvens abertas em forma de favo de mel. Acreditamos que isso ocorre porque essas nuvens geram pancadas de chuva esporádicas, mas intensas, que parecem “lavar” as partículas de aerossol do ar.

É um tanto contra-intuitivo, mas acontece que as células abertas contêm mais umidade e produzem mais chuva do que as células fechadas brancas e fofas cheias de nuvens. Descobrimos que as nuvens abertas em favo de mel produzem seis vezes mais chuva do que as fechadas.

Então, o que parece ser um tempo menos nublado por satélite, na verdade desencadeia pancadas de chuva mais eficazes para eliminar os aerossóis. Já o padrão de favo de mel preenchido ou fechado, que parece mais turvo, é menos eficaz. Esse foi um dos aspectos mais surpreendentes de nossas descobertas.

Descobrimos que os favos de mel vazios são muito mais comuns durante os meses de inverno, quando o ar está mais limpo.

Também queríamos saber o que faz com que os campos de nuvem tenham a aparência que têm. Nossa análise sugere que sistemas meteorológicos em grande escala controlam o padrão do campo de nuvens. À medida que tempestades indisciplinadas atravessam o Oceano Antártico, elas produzem essas células abertas e fechadas.

Ar fresco e melhores modelos climáticos

Nossa pesquisa adicionou uma nova peça ao quebra-cabeça de por que o Oceano Antártico tem o ar mais limpo do mundo. A chuva é a chave, especialmente a chuva proveniente dessas nuvens claras e abertas do tipo célula em forma de favo de mel. Fomos os primeiros a descobrir que eles são os verdadeiros responsáveis pela limpeza de todo o ar que flui sobre o Oceano Antártico.

Esses padrões de favo de mel também são encontrados nas regiões do Atlântico Norte e do Pacífico Norte durante o inverno. Portanto, o nosso trabalho também ajudará a explicar como estas nuvens removem aerossóis, incluindo poeira e poluição, nestes locais. E as nossas descobertas ajudarão a melhorar os modelos climáticos, permitindo previsões mais precisas.

A chuva elimina os aerossóis do céu da mesma forma que uma máquina de lavar age para limpar roupas.

Depois que a frente fria passa, o ar fica limpo. Se você estiver passando o inverno na costa sul da Austrália, poderá aproveitar os benefícios do ar fresco que vem do Oceano Antártico.

Gostaríamos de reconhecer as valiosas contribuições do CSIRO, ANSTO e do Bureau of Meteorology para esta pesquisa.

Mais informações: T. Alinejadtabrizi et al, Deposição úmida em convecção rasa sobre o Oceano Antártico, npj Clima e Ciência Atmosférica (2024). DOI:10.1038/s41612-024-00625-1
Informações do diário: npj Ciência Climática e Atmosférica

Fornecido por The Conversation

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.