As observações da atmosfera terrestre mostram que as tempestades são frequentemente mais fortes na presença de altas concentrações de aerossãois -partículas suspensas no ar muito pequenas para serem vistas a olho nu.

Por exemplo, rela¢mpagos são mais frequentes ao longo das rotas de navegação, onde os cargueiros emitempartículas para o ar, em comparação com o oceano circundante. E as tempestades mais intensas nos tra³picos crescem sobre a terra, onde os aerossãois são elevados tanto por fontes naturais quanto por atividades humanas.

Embora os cientistas tenham observado uma ligação entre aerossãois e tempestades por décadas, a razãopara essa associação não bem compreendida.

Agora, os cientistas do MIT descobriram um novo mecanismo pelo qual os aerossãois podem intensificar tempestades em regiaµes tropicais. Usando simulações idealizadas da dina¢mica das nuvens, os pesquisadores descobriram que altas concentrações de aerossãois podem aumentar a atividade das tempestades, aumentando a umidade do ar ao redor das nuvens.

Este novo mecanismo entre aerossãois e nuvens, que a equipe apelidou de mecanismo de “arrastamento de umidade”, poderia ser incorporado em modelos de tempo e clima para ajudar a prever como a atividade de tempestades de uma regia£o pode variar com a mudança dos na­veis de aerossol.

“a‰ possí­vel que, ao limpar a poluição, os lugares sofram menos tempestades”, diz Tim Cronin, professor assistente de ciência atmosfanãrica do MIT. “No geral, isso fornece uma maneira que os humanos podem ter uma pegada no clima que não ta­nhamos valorizado no passado.”

Cronin e seu coautor Tristan Abbott, um estudante graduado do Departamento de Ciências da Terra, Atmosfanãricas e Planeta¡rias do MIT, publicaram seus resultados hoje na revista Science .

Um aerossol équalquer coleção departículas finas em suspensão no ar. Aerossãois são gerados por processos antropogaªnicos, como a queima de biomassa e combustão em navios, fa¡bricas e escapamentos de automa³veis, bem como por fena´menos naturais como erupções vulcânica s, borrifos do mar e tempestades de poeira. Na atmosfera, os aerossãois podem atuar como sementes para a formação de nuvens. Aspartículas suspensas servem comosuperfÍcies suspensas no ar nas quais o vapor de águaao redor pode se condensar para formar gotas individuais que ficam juntas como uma nuvem. As gota­culas dentro da nuvem podem colidir e se fundir para formar gota­culas maiores que eventualmente caem como chuva.

Mas quando os aerossãois são altamente concentrados, as muitaspartículas minaºsculas formam gota­culas de nuvem igualmente minaºsculas que não se fundem facilmente. Exatamente como essas nuvens carregadas de aerossãois geram tempestades éuma questãoem aberto, embora os cientistas tenham proposto várias possibilidades, que Cronin e Abbott decidiram testar em simulações de nuvens de alta resolução.

Para suas simulações, eles usaram um modelo idealizado, que simula a dina¢mica das nuvens em um volume que representa a atmosfera da Terra em um quadrado de oceano tropical de 128 quila´metros de largura. A caixa édividida em uma grade e os cientistas podem observar como parametros como a umidade relativa mudam em células individuais da grade a  medida que ajustam certas condições no modelo.

No caso deles, a equipe fez simulações de nuvens e representou os efeitos do aumento das concentrações de aerossãois, aumentando a concentração de gota­culas de águanas nuvens. Eles então suprimiram os processos que se pensavam impulsionar dois mecanismos propostos anteriormente, para ver se as tempestades ainda aumentavam quando aumentavam as concentrações de aerossol.

Quando esses processos foram desligados, a simulação ainda gerava tempestades mais intensas com maiores concentrações de aerossãois.

“Isso nos disse que essas duas ideias propostas anteriormente não eram as que estavam produzindomudanças na convecção em nossas simulações”, disse Abbott.

Em outras palavras, algum outro mecanismo deve estar funcionando.

A equipe vasculhou a literatura sobre a dina¢mica das nuvens e encontrou trabalhos anteriores que apontavam para uma relação entre a temperatura da nuvem e a umidade do ar circundante. Esses estudos mostraram que, a  medida que as nuvens sobem, elas se misturam ao ar puro ao seu redor, evaporando parte de sua umidade e, como resultado, resfriando as próprias nuvens.

Se o ar ao redor estiver seco, ele pode absorver mais umidade da nuvem e diminuir sua temperatura interna, de modo que a nuvem, carregada de ar frio, émais lenta para subir na atmosfera. Por outro lado, se o ar circundante for relativamente aºmido, a nuvem ficara¡ mais quente a  medida que evapora e aumentara¡ mais rapidamente, gerando uma corrente ascendente que pode se transformar em uma tempestade.

Cronin e Abbott questionaram se esse mecanismo poderia estar em ação no efeito dos aerossãois em tempestades. Se uma nuvem contiver muitaspartículas de aerossol que suprimem a chuva, ela podera¡ evaporar mais águapara o ambiente. Por sua vez, isso poderia aumentar a umidade do ar circundante, proporcionando um ambiente mais favora¡vel para a formação de tempestades. Essa cadeia de eventos, portanto, poderia explicar a ligação dos aerossãois com a atividade das tempestades.

Eles colocaram sua ideia em teste usando a mesma simulação da dina¢mica das nuvens, desta vez observando a temperatura e a umidade relativa de cada canãlula da grade dentro e ao redor das nuvens a  medida que aumentavam a concentração de aerossol na simulação. As concentrações que eles estabeleceram variaram de condições de baixo aerossol semelhantes a regiaµes remotas sobre o oceano, a ambientes de alto aerossol semelhantes a ar relativamente polua­do perto de áreas urbanas. 

Eles descobriram que nuvens baixas com altas concentrações de aerossol tinham menos probabilidade de chover. Em vez disso, essas nuvens evaporaram a águapara seus arredores, criando uma camada aºmida de ar que tornou mais fa¡cil para o ar subir rapidamente atravanãs da atmosfera como fortes correntes ascendentes em forma de tempestade.

“Depois de estabelecer essa camada aºmida relativamente baixa na atmosfera, vocêtem uma bolha de ar quente e aºmido que pode atuar como uma semente para uma tempestade”, diz Abbott. “Essa bolha tera¡ mais facilidade em ascender a altitudes de 10 a 15 quila´metros, que éa profundidade que as nuvens precisam crescer para agir como tempestades”.

Este mecanismo de "arrastamento de umidade", em que nuvens carregadas de aerossol se misturam e mudam a umidade do ar circundante, parece ser pelo menos uma explicação para como os aerossãois conduzem a formação de tempestades, particularmente em regiaµes tropicais onde o ar em geral érelativamente aºmido.

“Fornecemos um novo mecanismo que deve dar uma razãopara prever tempestades mais fortes em partes do mundo com muitos aerossãois”, diz Abbott.

Esta pesquisa foi apoiada, em parte, pela National Science Foundation.