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Uma nova pesquisa, baseada em dados de duas décadas, mostra que nos dez anos após seu início em 2000, a megaseca do sudoeste da América do Norte (SWNA) causou uma mudança de 30% na atividade das ondas de gravidade na atmosfera superior da Terra.
Há mais de 30 anos, Chester Gardner, do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da UIUC, e Chiao-Yao She, do Departamento de Física da Colorado State University, se uniram para estudar a atmosfera média da Terra. Usando radar de laser de ressonância de sódio (lidar), Gardner e She desenvolveram e demonstraram uma nova técnica importante para medir perfis de temperatura na atmosfera superior da Terra. Posteriormente, eles foram capazes de observar mudanças nas ondas de gravidade da atmosfera superior em dois locais (Albuquerque, Novo México e Ft. Collins, Colorado) durante um período de 20 anos. Seus resultados, descrevendo como as ondas mudaram após o início da seca, foram agora publicados na Cartas de Pesquisa Geofísica.
Em 1994, uma equipe liderada por Gardner instalou um sistema lidar em um grande telescópio no Starfire Optical Range fora de Albuquerque, NM na Kirtland Air Force Base. O sistema lidar mediu a temperatura e os ventos na atmosfera superior, usando sódio atômico como espécie-alvo até o final de 2000. Partículas de poeira cósmica que são vaporizadas na atmosfera da Terra são a fonte desse sódio atômico. Usando um feixe de laser, o sódio atômico pode ser excitado, fazendo com que brilhe. Um telescópio no solo coleta a luz retroespalhada da fluorescência de sódio e os computadores processam essa informação para derivar perfis de densidade de sódio, temperatura e velocidade radial do vento. A equipe dela na CSU fez observações semelhantes em Ft. Collins, CO, eventualmente compilando um extenso conjunto de dados que durou 20 anos, de 1990 a 2010.
A descoberta de mudanças na atividade das ondas durante a megaseca foi um feliz subproduto de outras pesquisas. Os pesquisadores estavam estudando como a temperatura e os ventos flutuavam na atmosfera superior por causa das ondas geradas na atmosfera inferior e ficaram surpresos ao encontrar mudanças consideráveis na atividade das ondas gravitacionais após o início da seca.
“Nunca esperávamos fazer observações que pudessem fornecer algumas informações sobre como uma seca poderia afetar a atmosfera superior da Terra”, diz Gardner.
Depois de dar uma olhada nos dados de Gardner em Albuquerque e nos dados de She em Ft. Collins, o que eles descobriram foi uma redução significativa (~30%) na atividade das ondas após o início da seca. As mudanças na atividade das ondas de gravidade podem estar relacionadas à geração reduzida de ondas por tempestades troposféricas durante a megaseca e a uma distribuição geográfica alterada de eventos de precipitação no oeste e meio-oeste dos Estados Unidos. Simplificando, menos precipitação significa menos tempestades, então menos ondas estão sendo geradas pelas tempestades.
O que é uma Megaseca?
Uma megaseca é um período prolongado de seca que dura duas décadas ou mais. A megaseca do sudoeste da América do Norte começou em 2000 e ainda persiste 22 anos depois, sem fim à vista.
Gardner e She dizem que a megaseca SWNA é significativa não apenas por causa de sua duração, mas também por causa do tamanho da região geográfica impactada, que se estende do norte do México até as fronteiras do norte de Oregon e Wyoming, e da costa do Pacífico até o fronteiras orientais de Wyoming, Colorado e Novo México. Acredita-se que esta megaseca em particular seja o período de 22 anos mais seco na região desde 800 EC. Tem sido argumentado que o aquecimento induzido pelo homem da atmosfera da Terra pode ter contribuído com mais de 40% da gravidade da megaseca.
Ondas Gravitacionais (Não Ondas Gravitacionais)
Ondas de gravidade — não confundir com ondas gravitacionais associados a fenômenos cosmológicos como buracos negros – ocorrem na interface entre dois meios quando a gravidade ou a flutuabilidade tentam restaurar o equilíbrio. Gardner explica que esse efeito é como deixar cair uma pedra em um lago com água. A pedra desloca a superfície da lagoa, empurrando a água para baixo; a flutuabilidade restaura a água, que então oscila, gerando um anel de ondas que se propaga para fora. Estas são as ondas de gravidade.
Uma maneira pela qual as ondas são geradas na baixa atmosfera é por convecção de tempestade, que desencadeia ondas de gravidade causando movimento vertical que resulta em oscilação. As ondas também podem ser geradas pelo ar que flui sobre características topográficas, como montanhas, que deslocam o ar para cima.
Enquanto as ondas em uma lagoa se propagam apenas ao longo da interface ar-água, as ondas de gravidade na atmosfera se propagam em todas as direções. Essas ondas impulsionam a circulação global da atmosfera superior e podem afetar o clima espacial e as órbitas dos satélites.
Resultados impactantes
Gardner e She dizem que este trabalho é importante porque demonstra que as mudanças regionais na atmosfera inferior também podem afetar a atmosfera superior. Eles acreditam que esta é a primeira vez que um efeito climático regional foi observado na atmosfera superior.
Os resultados podem ser usados para testar e validar a próxima geração de modelos de computador atmosférico regional de alta resolução que podem resolver as ondas de pequena escala observadas pelo lidar.
Gardner explica: “Os modelos atmosféricos atuais não podem ver as ondas porque a resolução, mesmo nos modelos de computador mais rápidos, não é suficiente para ver a escala dessas ondas. Agora, os cientistas estão desenvolvendo modelos regionais em resolução muito alta para que os modelos podemos ver as ondas em grande escala. Nossas observações podem ser usadas para testar a precisão desses modelos e validá-los.”
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