Enormes incêndios florestais no Canadá destruíram milhões de hectares de floresta, deslocaram mais de 100.000 residentes e afetaram a qualidade do ar de milhões de pessoas na América do Norte. Os vestígios dessa catástrofe ecológica também podem ser sentidos na atmosfera da Alemanha.

Desde meados de maio, pesquisadores do Instituto Leibniz de Pesquisa Troposférica (TROPOS) registram finas camadas de fumaça em altitudes entre 3 e 12 quilômetros acima de Leipzig. A comprovação de que as partículas são fumaça de incêndios florestais foi possível graças a uma nova técnica: as partículas de fumaça são de origem biológica e brilham quando iluminadas com luz ultravioleta de um laser.

Isso permite que eles sejam claramente distinguidos de outras partículas, como partículas vulcânicas ou poeira do Saara. A origem das camadas de fumaça pode ser rastreada até a América do Norte com base nas correntes de ar. Pesquisas relacionadas foram publicadas em três artigos diferentes, um sobre o tema EGUSphere Servidor de pré-impressão, um em Técnicas de Medição Atmosféricae um em Química e Física Atmosférica.

“É impressionante e assustador ao mesmo tempo ver as dimensões que esses incêndios florestais atingiram: quando as florestas queimam por semanas no Canadá e nos EUA, não são apenas as pessoas que sofrem com essa catástrofe. A atmosfera sobre a Europa também é afetada: nas camadas de ar altas, normalmente sem nuvens, nuvens de véu fino parecem se formar devido às partículas de fumaça”, relata Benedikt Gast da TROPOS, que está supervisionando e avaliando as medições atuais como parte de uma tese de doutorado.

Ao contrário da América do Norte, onde, entre outras coisas, as metrópoles da costa leste ficaram envoltas em fumaça por dias e um alarme de partículas foi acionado, a fumaça da América do Norte certamente não representa um risco à saúde na Europa. depositado em grandes altitudes e agora está muito diluído. No entanto, tem um impacto na atmosfera e no clima: a radiação solar é espalhada nas partículas e, como resultado, a luz é ligeiramente reduzida.

Semelhante à poeira do Saara, o céu também pode parecer ligeiramente nublado. Além disso, a fumaça pode afetar a formação de nuvens nas camadas mais altas da atmosfera. Pelo menos é o que sugerem os resultados da pesquisa atual: durante a expedição MOSAiC no Ártico em 2020, os pesquisadores do TROPOS conseguiram medir uma quantidade incomumente grande de fumaça na atmosfera ao redor do Pólo Norte e observar a formação de nuvens cirros nesses ambientes de fumaça. .

Um estudo recente do Chipre mostra que, sob certas condições, as partículas de fumaça podem servir como núcleos para a formação de cristais de gelo. Para esse fim, pesquisadores do Centro de Excelência de Eratóstenes, da Universidade Técnica de Chipre e da TROPOS analisaram dados de Limassol no outono de 2020, quando a fumaça de incêndios florestais graves na América do Norte estava sendo transportada por toda a região do Mediterrâneo de Portugal para Chipre.

As medições da época forneceram indicações claras de que as partículas de fumaça envelhecidas em torno de -50 ° C desencadearam a formação de gelo na transição entre a troposfera úmida e a estratosfera seca e, portanto, levaram à formação de nuvens de gelo.

“Nossas observações atuais sobre Leipzig também mostram evidências dessa conexão. Durante várias medições nas últimas semanas, pudemos observar camadas de fumaça e nuvens de gelo (também chamadas de cirros) em suas proximidades em altitudes de 10 a 12 km. Tais camadas de fumaça com forte presença de cirros foram observadas não apenas em Leipzig, mas também em várias estações da Europa: Do sudoeste em Évora (Portugal) via Varsóvia (Polônia) até Kuopio (Finlândia) no nordeste.

“A fumaça que causa mais nuvens pode abrir um novo caminho de ação no contexto das mudanças climáticas, pois as nuvens podem ter um efeito de resfriamento ou aquecimento dependendo de sua espessura óptica, fase e propriedades microfísicas. Quanto mais intensos e frequentes forem os incêndios florestais.” podem afetar o balanço de radiação atmosférica em uma extensão ainda desconhecida. Esse potencial nos motiva a investigar mais a fundo a interação da fumaça dos incêndios florestais e a formação de nuvens”, disse Benedikt Gast, da TROPOS.

Devido às mudanças climáticas, o número e a intensidade dos incêndios florestais estão aumentando e, com eles, a quantidade de aerossóis liberados na atmosfera quando a biomassa é queimada. Essas partículas de aerossol podem não apenas ser distribuídas na troposfera, mas também atingir a estratosfera sobrejacente e afetar o balanço de radiação da Terra e a cobertura de nuvens por longos períodos de tempo e em grandes áreas.

“Desde o início da temporada de incêndios florestais de 2023 no hemisfério norte, vimos fumaça em quase todas as camadas da atmosfera, incluindo a estratosfera inferior. Do ponto de vista da ciência atmosférica, essa é uma tendência preocupante: não apenas o aquecimento global aparece, como os incêndios podem levar à queima de grandes florestas ao redor do Círculo Ártico, mas esses incêndios são mais graves e frequentes. Eles também alteram significativamente nossa atmosfera e, por sua vez, afetam o clima. Além disso, há novas descobertas que indicam que a fumaça também destrói a camada de ozônio e, portanto, representa um risco à saúde de milhões de pessoas”, explica o Dr. Albert Ansmann da TROPOS.

Para entender e quantificar completamente o impacto dos aerossóis no clima, a tipagem precisa dos aerossóis é crucial. Nesse sentido, os lidars de polarização de comprimento de onda múltiplo, como os operados pelo TROPOS em vários locais, são ferramentas muito poderosas para a detecção e classificação de aerossóis com parâmetros como a relação lidar, a relação de despolarização e o expoente de Ångstrom. No entanto, tem sido difícil distinguir a fumaça estratosférica do aerossol de sulfato vulcânico.

Estudos recentes mostraram que o lidar de fluorescência tem grande potencial para melhorar a classificação de aerossóis, pois fornece outro parâmetro – a chamada capacidade de fluorescência (razão de retroespalhamento de fluorescência para coeficientes de retroespalhamento elástico). Portanto, os pesquisadores expandiram seu grande lidar atmosférico estacionário no TROPOS em Leipzig: em agosto de 2022, o Multiwavelength Atmospheric Raman Lidar for Temperature, Humidity, and Aerosol Profiling (MARTHA) recebeu um canal receptor adicional que pode medir a retroespalhamento de fluorescência no espectro variam de 444 a 488 nanômetros.

As experiências com as observações de fluorescência no TROPOS mostram que ele não só tem grande potencial para tipagem de aerossóis, mas também para detectar camadas de fumaça em geral. “Como o novo canal é sensível apenas à dispersão de partículas, ele é excelente para perfis de aerossóis. Vários casos provaram isso. Um canal de fluorescência no lidar é como uma lupa para camadas de aerossol”, relata o Dr. Cristofer Jimenez da TROPOS. “Especialmente em baixas concentrações de partículas, a nova abordagem pode fornecer resultados interessantes e completamente novos. Há muito o que explorar e esperar da tecnologia.”

Um laser mais poderoso deve ser lançado nos próximos meses, com o qual camadas mais altas da atmosfera e concentrações mais baixas também podem ser examinadas. Tanto a estação de Leipzig quanto a de Limassol pertencem à PollyNet, uma rede de sistemas lidar que usa feixes de laser para estudar a atmosfera a partir do solo. Faz parte da infraestrutura de pesquisa europeia ACTRIS, que estuda aerossóis, nuvens e gases residuais.