Cientistas descobrem nova maneira pela qual a agitação do ar global produz partículas

Você pode pensar em nossa atmosfera como um grande conjunto químico, uma agitação global de moléculas gasosas e partículas que constantemente ricocheteiam e mudam umas às outras de maneiras complicadas. Embora as partículas sejam muito pequenas, geralmente menores que 1% da espessura de um cabelo humano, elas têm impactos descomunais. Por exemplo, as partículas são as sementes de gotículas de nuvens, e a abundância das partículas muda a refletividade e a quantidade de nuvens, precipitação e clima.

Agora, pesquisadores da Universidade de Washington em St. Louis descobriram algo novo no céu, um mecanismo que produz uma grande porção de partículas na atmosfera da Terra.

A pesquisa, publicada em Ciência este mês, foi liderado por Jian Wang, professor e diretor do Centro de Ciência e Engenharia de Aerossóis da WashU. A equipe de pesquisa inclui Lu Xu, professor assistente no Departamento de Energia, Engenharia Ambiental e Química da WashU na McKelvey School of Engineering e cientistas da NASA, NOAA, NCA e universidades europeias.

O pensamento convencional era que a maior parte da formação de partículas ocorre em regiões de saída de nuvens, onde as nuvens flutuam para a troposfera superior e eventualmente evaporam. Nesse processo, as nuvens são espremidas e a maioria das partículas é removida pela chuva. Como resultado, o ar nas regiões de saída é claro e limpo, deixando algumas moléculas gasosas sem ter para onde ir, a não ser formar novas partículas.

“No entanto, usando os dados coletados pelas medições de aeronaves em escala global da NASA, descobrimos que a maioria das novas partículas não são formadas nas regiões de saída, como se pensava anteriormente”, disse Wang.

Enquanto refletiam sobre essa observação surpreendente, Wang e seus colegas acabaram descobrindo um mecanismo totalmente diferente que ocorre quando a mistura do ar estratosférico e troposférico resulta em condições propícias para a formação de partículas.

“O ar da estratosfera frequentemente mergulha na troposfera devido à corrente de jato sinuosa. À medida que o ar estratosférico rico em ozônio e o ar troposférico mais úmido se misturam, isso leva a uma alta concentração de radical hidroxila (OH), um oxidante importante que ajuda a produzir o tipo de moléculas que nucleiam e formam novas partículas”, disse Jiaoshi Zhang, primeiro autor do estudo e cientista pesquisador no laboratório de Wang.

“Descobrimos que esse fenômeno é generalizado ao redor do globo e provavelmente ocorre com mais frequência do que a formação de partículas nas saídas de nuvens”, acrescentou.

Futuras observações de campo e estudos de modelagem serão necessários para confirmar e quantificar ainda mais a importância desse mecanismo recém-descoberto de formação de partículas. Obviamente, os humanos contribuem com suas próprias partículas na forma de poluição do ar, mas Wang disse que o que foi descoberto nessa pesquisa é um processo natural que ocorre ao redor do globo, mesmo em regiões remotas e intocadas.

Há também algumas evidências de que o ar estratosférico mergulhará na troposfera com mais frequência no clima futuro, então esse mecanismo pode se tornar ainda mais importante, disse Wang. Incluir esse processo previamente desconhecido pode melhorar os modelos climáticos e pode ajudar a simular melhor as mudanças climáticas e prever o clima futuro.

“Embora inicialmente tenhamos ficado intrigados com a observação, depois que juntamos tudo, não foi tão surpreendente”, disse Wang.

“É bem sabido que moléculas que formam novas partículas são geradas por oxidação na atmosfera. Quando o ar da estratosfera e da troposfera se misturam, a concentração de OH é muito alta, e está preparada para a formação de partículas.”