Resultados do experimento GoAmazon publicados na revista Nature de 24 de outubro mostram forte produção de partículas em altas altitudes (6 a 15 Km), e o crítico papel da convecção e das nuvens no transporte de partículas entre a superfície da floresta e a alta atmosfera Amazônica. Mecanismos eram desconhecidos e foram procurados por mais de 25 anos.

Há mais de 25 anos cientistas que estudam a população de partículas e núcleos de condensação de nuvens na Amazônia procuravam os mecanismos de produção dessas partículas. Sabia-se que parte delas vinha da própria floresta, pelas emissões biogênicas, mas os números não fechavam. Faltavam partículas. Um estudo divulgado hoje, na revista Nature, solucionou esse mistério que intrigava os pesquisadores. Foi, enfim, descoberta a origem dos aerossóis atmosféricos que alimentam as nuvens da região amazônica em condições livres de poluição, e repõe aqueles que foram retirados pela chuva.

Os aerossóis são fundamentais para a formação das nuvens e para o controle do balanço de radiação solar que atinge a superfície do planeta. Esta radiação fornece ingrediente essencial para a fotossíntese e mantém a temperatura do ecossistema. Elas também são as responsáveis pela formação das gotas de nuvens, atuando como núcleos de condensação. Na Amazônia, as partículas biogênicas primárias emitidas eram insuficientes para nuclear tantas gotículas de nuvens, conforme o estudo. Sem essas gotículas, não há nuvens e não há chuva.

Essa descoberta foi feita no escopo do experimento Green Ocean Amazon Experiment (GoAmazon), desenhado para estudar o efeito da poluição de Manaus nas propriedades da atmosfera amazônica. Contudo, inesperadamente, os cientistas chegaram a esse novo mecanismo de formação de partículas e aos processos convectivos (movimentos verticais de massas de ar) com nuvens que transportam essas partículas de cima para baixo. Por esses mesmos processos, os VOCs (gases conhecidos como compostos orgânicos voláteis, da sigla em inglês) são transportados da superfície da floresta até a alta atmosfera.

A chuva limpa a atmosfera removendo os aerossóis, o mistério era como a atmosfera reestabelecia a concentração de aerossóis rapidamente. Este estudo mostra que as nuvens através de suas correntes descendentes trazem uma grande concentração de nano partículas que foram encontradas em alta concentração em altos níveis, essas nano partículas se combinam com VOCs e crescem rapidamente ao tamanho de núcleos de condensação para auxiliar na formação das nuvens que serão formadas com correntes ascendentes.

Paulo Artaxo, professor do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IF-USP) e coautor do artigo explica que há muito tempo seu grupo vem tentando medir no solo a formação de novas partículas de aerossóis na Amazônia e o resultado era sempre zero. “As novas partículas nanométricas simplesmente não apareciam. As medições eram sempre feitas em solo ou com aviões voando até no máximo três mil metros de altura. Mas a resposta, na verdade, estava ainda muito mais no alto da atmosfera amazônica”, disse o pesquisador.

A floresta, em seu metabolismo, naturalmente emite VOCs, entre eles terpenos e isoprenos. O que a equipe descobriu foi que as nuvens transportam pela forte convecção esses gases da superfície para a alta atmosfera, podendo chegar a 15 mil metros de altitude. Nessa altitude, a temperatura é em torno de 55°C negativos, o que faz com que gases semivoláteis se condensem e formem novas partículas nanométricas (entre 1 a 5 nm).

As medidas foram feitas por dois aviões que participaram do experimento GoAmazon2014/15, um deles americano, o Gulfstream-1, pertencente ao Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), dos Estados Unidos, cujos resultados figuram no paper. Contudo, um segundo avião, o HALO (High Altitude and Long Range Research Aircraft), confirmou essas medidas por meio de voos a altitudes de até 15km.

“Nós ainda estamos analisando o conjunto de dados coletados pelo HALO, que pertence ao Instituto Max Planck e ao DLR (Centro Alemão de Aeronáutica). Mas as análises feitas até o momento confirmaram os achados”, explicou Artaxo.

Medidas em solo

Esse resultado descrito no paper também foi confirmado com medidas em solo realizadas no laboratório Torre Alta de Observação da Amazônia (ATTO, na sigla em inglês), laboratório operado pelo INPA como parte do experimento LBA. Os dados coletados por essa torre, que possui 320 metros de altura e está situada na Reserva Biológica de Uatumã, mostraram que as correntes convectivas descendentes transportam estas nanopartículas até a superfície.

“Essas observações são surpreendentes”, segundo Luiz Augusto Machado do INPE, um dos coordenadores do experimento e co-autor do estudo, porque quando se ultrapassa a chamada camada limite planetária – altitudes superiores a 2500 metros – ocorre uma inversão de temperatura que costuma inibir o transporte vertical de partículas. “O transporte através das nuvens convectivas quebra essa barreira e permite o mecanismo funcionar em regiões tropicais”, acrescenta.

Artaxo esclarece que os VOCs oriundos das plantas fazem parte de um mecanismo fundamental para a produção de aerossóis em áreas continentais. “O conjunto dos VOCs emitidos pela floresta e as nuvens fazem uma dinâmica muito peculiar e produzem enormes quantidades de partículas em altas altitudes, onde acreditava-se que elas não existiriam. São mecanismos biológicos da floresta atuando junto com as nuvens para manter o ecossistema Amazônico em funcionamento”.

Segundo ele, esses gases são jogados para a alta atmosfera, onde a velocidade do vento é muito grande, e são redistribuídos pelo planeta de forma muito eficiente. “Estamos atualmente realizando trabalhos de modelagem para precisar as regiões afetadas pelas emissões de VOCs da Amazônia e transportadas pela circulação atmosférica”, salienta o professor da USP.

Como tais mecanismos eram até agora desconhecidos, essa produção de aerossóis não está contemplada em nenhum modelo climático. “É um conhecimento que terá de ser incluído, pois ajudará a tornar as simulações de chuva na Amazônia mais precisas”, conclui Machado.

A pesquisa foi financiada pela FAPESP e outras fontes. O trabalho foi liderado pelo Dr. Jian Wang, do Brookhaven National Laboratory, e teve participação da Universidade de Harvard, Instituto Max Planck, INPA, UEA, USP e INPE. O artigo “Amazon boundary layer aerosol concentration sustained by vertical transport during rainfall ” foi publicado na revista Nature em 24 de outubro e pode ser acessado através do link:  http://dx.doi.org/10.1038/nature19819

Informações fornecidas pelo Prof. Dr. Paulo Artaxo (artaxo@if.usp.br)