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Pesquisa revela mecanismos de formação de nuvens na Amazônia

Aerossóis na Amazônia

Um estudo publicado na edição desta sexta-feira (17/9) da revista Science, realizado na Amazônia, acaba de elucidar uma série de mecanismos de interação entre a floresta e o clima da região Amazônica, por meio da emissão de partículas de aerossóis - partículas sólidas ou líquidas suspensas na atmosfera.

Coordenado por Paulo Artaxo, professor do Instituto de Física da Universidade de São Paulo, o trabalho teve a participação de pesquisadores da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos, do Instituto Max Planck da Alemanha, do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (Inpa) e de outras instituições.

A Amazônia é uma das poucas regiões continentais em que as partículas de aerossóis e seus efeitos climáticos não são dominados por fontes antropogênicas - derivadas da ação humana. Durante a estação chuvosa, as condições atmosféricas da Amazônia lembram as condições limpas pré-industriais do ponto de vista das partículas de aerossóis.

"Foram medidas concentrações ultrabaixas de partículas, de cerca de 200 partículas por centímetro cúbico, enquanto em área continentais no hemisfério Norte esta concentração é de cerca de 20 mil a 30 mil partículas por centímetro cúbico, por causa da poluição sempre presente", explicou Artaxo.

Ciclo hidrológico

O estudo mostra que a Amazônia é um forte reator biogeoquímico, no qual a biosfera e a atmosfera produzem núcleos para a formação de nuvens e sustentam o vigoroso ciclo hidrológico na região. "O regime de interações aerossóis-nuvens-precipitação nesse ambiente natural é muito distinto de regiões poluídas de nosso planeta", disse.

O estudo revelou mecanismos nos quais a floresta emite diretamente partículas que são fundamentais na nucleação das nuvens. As propriedades físico-químicas dessas partículas revelam mecanismos de formação de aerossóis secundários na atmosfera da Amazônia que são muito particulares.

"Cerca de 85% da massa de aerossóis da fração fina das partículas (aerossóis menores que 2,5 micrômetros) é constituída de partículas orgânicas, em forte contraste com áreas oceânicas e áreas continentais poluídas, dominadas por compostos inorgânicos tais como sulfatos e nitratos", disse Artaxo.

O estudo mostrou que a composição das partículas de aerossóis na Amazônia é muito particular e reflete como eram as condições atmosféricas nos ecossistemas terrestres há milhares de anos, antes da poluição generalizada que caracteriza a atmosfera continental atual, em particular no hemisfério Norte.

A Amazônia é uma das poucas regiões continentais (a outra é a Antártica) em que ainda é possível observar condições atmosféricas extremamente limpas durante a estação chuvosa, que foi quando o estudo foi realizado.

Formação das nuvens

O estudo mostra que as partículas submicrométricas, que são a maior parte dos núcleos de condensação de nuvens, são predominantemente compostas de material orgânico secundário formado na atmosfera pela oxidação de compostos biogênicos gasosos emitidos pela vegetação.

"Compostos voláteis gasosos emitidos para a atmosfera pelas plantas são oxidados por reações com ozônio e radicais hidroxila que mudam sua estrutura química adicionando átomos de oxigênio. Isso faz com que estes compostos sejam menos voláteis e condensam formando novas partículas ou se condensando em partículas pré-existentes", disse Artaxo.

Essas partículas servem como núcleos nos quais vapor de água atmosférico condensa e nuvens são formadas. Esses mecanismos são fundamentais para o ciclo hidrológico da Amazônia e no balanço radiativo atmosférico. Por outro lado, as partículas maiores que 1 micrômetro são emitidas diretamente pela vegetação e constituem uma fração majoritária dos núcleos de condensação de gelo, que formam nuvens convectivas profundas e congeladas na Amazônia.

"Núcleos de gelo que são necessários para a formação de nuvens profundas na Amazônia foram observados como sendo originários majoritariamente de processos biológicos, emitidos pela vegetação como partículas primárias", disse o pesquisador que coordena atualmente o Projeto Temático "Aeroclima - Efeitos diretos e indiretos de aerossóis no clima na Amazônia e no Pantanal", apoiado pela FAPESP.

O estudo - que além da FAPESP teve apoio financeiro do CNPq, da National Science Foundation (Estados Unidos) e do Instituto Max Planck, entre outras agências de fomento - mostra também que o número e o tamanho de partículas de aerossóis é mais importante do que as propriedades das partículas de absorver líquidos. Isso tem implicações importantes nos mecanismos de produção de nuvens convectivas sobre a Amazônia.

Ação antropogênica

"As implicações do estudo indicam que as atividades humanas estão definitivamente alterando de modo intenso as propriedades atmosféricas em amplas áreas de nosso planeta, e os mecanismos de formação e desenvolvimento de nuvens estão sendo modificados pela ação do homem", afirmou Artaxo.

"A alta atividade biológica controlando processos atmosféricos da região Amazônica mostra que os seres vivos de nosso planeta de certo modo moldam o meio ambiente de acordo com suas necessidades. Mas, quando a poluição industrial domina, esses mecanismos são suprimidos. Para entender o futuro do clima de nosso planeta, precisamos compreender como o clima era formado antes do advento da revolução industrial e a contaminação atmosférica que ocorreu nos últimos séculos", afirmou.

Segundo o pesquisador, o estudo adiciona mecanismos científicos mais sólidos para entender o papel da floresta amazônica no clima global, e como as alterações no uso do solo em curso na Amazônia podem influenciar o clima da região e do planeta como um todo.

Além de Artaxo, o artigo é assinado pelos brasileiros Theotonio Mendes Pauliquevis, da Universidade Federal de São Paulo, e Antônio Manzi, do Inpa.

Aerossóis atmosféricos

Na mesma edição da Science, um artigo de Antony Clarke e Vladimir Kapustin, da Universidade do Havaí, nos Estados Unidos, descreve estudo feito com aerossóis atmosféricos sobre várias regiões do oceano Pacífico. Os pesquisadores observaram que os tipos de partículas diferem bastante, dependendo de onde têm origem.

O estudo concluiu que a quantidade de aerossóis aumenta grandemente quando são originários de atividades humanas, como a queima de combustíveis fósseis e da biomassa, em comparação com as partículas atmosféricas suspensas observadas sobre as regiões mais remotas e limpas.

Segundo a Science, juntos, os dois estudos destacam diferenças importantes entre aerossóis originados de processos naturais e da ação antropogênica.

Como os aerossóis atmosféricos têm influência tanto no clima global como na saúde humana, os resultados das duas pesquisas deverão ajudar a compreender melhor o processo de formação de nuvens, as diferenças químicas específicas entre ambientais naturais e poluídos e, também, a criar modelos para avaliar como mudanças em regiões como a Bacia Amazônica podem afetar a atmosfera tanto regional como globalmente.

Bibliografia:

Rainforest Aerosols as Biogenic Nuclei of Clouds and Precipitation in the Amazon
U. Pöschl, S. T. Martin, B. Sinha, Q. Chen, S. S. Gunthe, J. A. Huffman, S. Borrmann, D. K. Farmer, R. M. Garland, G. Helas, J. L. Jimenez, S. M. King, A. Manzi, E. Mikhailov, T. Pauliquevis, M. D. Petters, A. J. Prenni, P. Roldin, D. Rose, J. Schneider, H. Su, S. R. Zorn, P. Artaxo, M. O. Andreae
Science
17 September 2010
Vol.: 329. no. 5998, pp. 1513 - 151
DOI: 10.1126/science.1191056

Hemispheric Aerosol Vertical Profiles: Anthropogenic Impacts on Optical Depth and Cloud Nuclei
Antony Clarke, Vladimir Kapustin
Science
17 September 2010
Vol.: 329. no. 5998, pp. 1488 - 1492
DOI: 10.1126/science.1188838




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