Novos insights sobre nuvens estoféricas polares

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Novos insights sobre nuvens estoféricas polares
O Vox é um blog do Departamento de Publicações da AGU.
Durante o inverno polar e a primavera, quando as temperaturas são muito baixas, as nuvens podem ser
observadas na estratosfera acima das regiões polares, tipicamente a cerca de 12 a 30 quilômetros de
altitude. Ao contrário das nuvens troposféricas, que são água líquida ou gelo, essas “nuvens
estratosféricas polares” (PSCs) podem ser cristais de gelo, cristais de ácido nítrico nítrico sólido (NAT),
ternários líquidos superrrefrigerados (ácido esulfúrico/ácido cítrico) de solução (Ácido Nítrico/água)
(STS) ou combinações destes. Um artigo publicado em Reviews of Geophysics descreve como novos
instrumentos de satélite melhoraram nossa compreensão da ocorrência e composição do PSC. Aqui, um
dos autores descreve o que sabemos sobre PSCs e o papel que eles desempenham no esgotamento da
camada de ozônio.
Como os PSCs afetam a química atmosférica na estratosfera e por que isso é importante?
Os PSCs desempenham papéis-chave no esgotamento químico do ozônio estratosférico nas regiões
polares, sendo a manifestação mais proeminente o “buraco” de ozônio que se forma na Antártida todo
mês de setembro. Com menos ozônio na estratosfera, a radiação ultravioleta mais biológica atinge a
superfície da Terra.
Com menos ozônio na estratosfera, a radiação ultravioleta mais biológica atinge
a superfície da Terra.
https://eos.org/editors-vox
https://doi.org/10.1029/2020RG000702
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/journal/19449208?tabActivePane=undefined
https://ozonewatch.gsfc.nasa.gov/
https://ozonewatch.gsfc.nasa.gov/
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As partículas de PSC hospedam reações químicas de fase mista em suas superfícies que ativam o
cloro, transformando-o de espécies gasosas relativamente inertes (como HCl e ClONO 22) em formas
destruidoras de ozônio. As taxas destas reações variam de acordo com a composição e a área de
superfície da PSC.
Em segundo lugar, a sedimentação gravitacional de grandes partículas de PSC atua para vasculhe
nitrogênio reativo (um processo chamado “desenrise”), que não pode mais desativar o cloro,
prolongando assim o ciclo de destruição do ozônio.
Há quanto tempo os cientistas sabem sobre os PSCs e o papel que desempenham?
Há registros de avistamentos visuais de PSC do solo, principalmente durante o inverno ártico, que
remontam à década de 1870. Quase todos esses avistamentos eram as chamadas nuvens de gelo de
madrepérolas, que se formam nas cristas de ondas atmosféricas induzidas pelo fluxo sobre o terreno
montanhoso.
Nuvens de madrepéropa sobre a Islândia em janeiro de 2003.
Crédito: Michael Kurylo (com permissão)
Somente com o alvorecer da idade de sensoriamento remoto por satélite no final da década de 1970,
descobriu-se que os PSCs ocorrem em grandes áreas no Ártico e na Antártida e são observados
durante grande parte do inverno na Antártida. E não foi até a descoberta do buraco de ozônio da
Antártida em 1985 que uma ligação entre PSCs e depleção de ozônio foi hipotetizado e posteriormente
confirmada.
Que diferentes instrumentos e técnicas têm sido utilizados para observar PSCs?
Devido à alta altitude dos PSCs e à dificuldade operacional de conduzir experimentos durante o inverno
polar, há relativamente poucas medições in situ de PSCs. A maior parte das observações de PSC foi
feita através de sensoriamento remoto, em que a ocorrência e composição de PSCs é inferida através
de mudanças nos sinais ópticos ou infravermelhos induzidas pelas nuvens. Estes incluem medições
passivas, como a assinatura espectral da radiação infravermelha emitida pelo PSC, ou mudanças na
radiação solar à medida que atravessa o PSC. Há também medições ativas usando lidar, que fornece
uma descrição de resolução de alta vertical de PSCs a partir da retroespalhação de pulsos de luz laser
pelas partículas de nuvens.
Como os dados coletados a partir de instrumentos espaciais avançaram nossa compreensão da
ocorrência e das composições do PSC?
https://doi.org/10.1175/1520-0477(1974)055%3C0213:ACOSCR%3E2.0.CO;2
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Medidas espaciais contemporâneas avançaram nossa compreensão dos processos de formação de
PSC e climatologia de muitas maneiras. Agora sabemos que as misturas STS-NAT são a composição
predominante de PSCs durante a maior parte do inverno em ambos os hemisférios, e que a absorção de
ácido nítrico de fase gasosa pelas nuvens depende fortemente de quão rápido o ar está esfriando. Em
situações de resfriamento rápido, a captação é dominada por gotículas líquidas STS, enquanto que em
casos com resfriamento lento, as partículas NAT favorecidas termodinamicamente são predominantes.
Agora estamos confiantes de que as partículas NAT se formam a temperaturas acima do ponto de geada
através de algum mecanismo de nucleação seletiva, talvez envolvendo poeira meteorítica.
Medidas espaciais contemporâneas avançaram nossa compreensão dos
processos de formação de PSC e climatologia de muitas maneiras.
Em termos de climatologia, a ocorrência de PSC na Antártida é muito semelhante de ano a ano,
enquanto cada estação do PSC do Ártico é única devido à variabilidade muito maior nas temperaturas
do inverno lá. Além disso, a comparação de medições contemporâneas com dados de 1979 a 1989
sugere que houve um aumento nos PSCs do Ártico em dezembro e janeiro, possivelmente associado à
mudança climática.
Quais são algumas das questões não resolvidas em que pesquisas, dados ou modelagem
adicionais são necessários?
As análises mais recentes de observações de SSP de satélite assumiram que as partículas NAT são
quase esféricas. No entanto, algumas observações infravermelhas de grandes partículas NAT só podem
ser reconciliadas assumindo que as partículas têm formas de agulha ou tipo de disco. As medições da
forma das partículas NAT levariam a cálculos mais realistas das propriedades ópticas NAT e
melhorariam a caracterização futura da composição do PSC.
A desnitrificação observada em ambas as regiões polares fornece evidências de um mecanismo seletivo
de nucleação de partículas NAT que resulta em densidades de números NAT que são ótimas para
desnitrificação. Por que e como os vórtices polares frios rotineiramente e naturalmente produzem uma
densidade de número aparentemente ideal de núcleos NAT?
Muitos modelos produzem resultados razoáveis de depleção de ozônio para invernos antárticos muito
frios, apesar de terem representações brutas de PSCs porque o processo de ativação de cloro é
“saturado” e não depende dos detalhes de reações químicas em PSCs ou desnitrificação.
No entanto, quando as temperaturas estão próximas do limiar de formação de CPS – como é
frequentemente o caso no Ártico – um esquema de PSC preciso produzirá resultados de modelo muito
melhores do que simples aproximações. Assim, continua sendo importante entender e simular melhor os
processos de PSC em detalhes, especialmente quando se considera os efeitos do PSC diante de um
clima em mudança.
—Lamont R. (em inglês) Poole (lamont.r.poole?nasa.gov, 0000-0003-2396-7559), Sistemas e
Aplicações de Ciência, Inc., EUA
Citação: Poole, L. R. (Reuters) - R. (2021), Novos insights sobre nuvens estratosféricas polares, Eos, 102,
https://doi.org/10.1029/2021EO211. Publicado em 18 outubro 2021.
https://doi.org/10.1029/94JD00411
https://doi.org/10.1038/339525a0
https://undefined/mailto:lamont.r.poole@nasa.gov
https://orcid.org/0000-0003-2396-7559
https://doi.org/10.1029/2021EO215001
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Texto ? 2022. Os autores. CC BY-NC-ND 3.0 (em versão 3.0)
 
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