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Estudo revela ligação química entre fumaa§a de incaªndio e destruição da camada de oza´nio
Se os incaªndios florestais se tornarem maiores e mais frequentes, eles podem interromper a recuperaça£o do oza´nio por anos.
Por Jennifer Chu - 02/03/2022


Fumaa§a de incaªndios florestais cobre a costa sudeste da Austra¡lia durante os incaªndios florestais em 2020. Imagem: NASA

Os incaªndios florestais australianos em 2019 e 2020 foram hista³ricos por quanto longe e rápido eles se espalharam e por quanto tempo e com força queimaram. Ao todo, os devastadores incaªndios do “Vera£o Negro” queimaram mais de 43 milhões de acres de terra e extinguiram ou desalojaram quase 3 bilhaµes de animais. Os incaªndios também injetaram mais de 1 milha£o de toneladas departículas de fumaa§a na atmosfera, atingindo até35 quila´metros acima dasuperfÍcie da Terra osuma massa e alcance compara¡veis ​​a  de um Vulcãoem erupção.

Agora, químicos atmosfanãricos do MIT descobriram que a fumaa§a desses incaªndios desencadeou reações químicas na estratosfera que contribua­ram para a destruição do oza´nio, que protege a Terra da radiação ultravioleta. O estudo da equipe, publicado esta semana na revista Proceedings of the National Academy of Sciences , éo primeiro a estabelecer uma ligação química entre a fumaa§a dos incaªndios florestais e a destruição da camada de oza´nio.

Em mara§o de 2020, logo após os incaªndios terem diminua­do, a equipe observou uma queda acentuada no dia³xido de nitrogaªnio na estratosfera, que éo primeiro passo de uma cascata química que éconhecida por terminar na destruição da camada de oza´nio. Os pesquisadores descobriram que essa queda no dia³xido de nitrogaªnio se correlaciona diretamente com a quantidade de fumaa§a que os incaªndios liberaram na estratosfera. Eles estimam que essa química induzida pela fumaa§a esgotou a coluna de oza´nio em 1%.

Para colocar isso em contexto, eles observam que a eliminação progressiva dos gases que destroem a camada de oza´nio sob um acordo mundial para interromper sua produção levou a uma recuperação de cerca de 1% do oza´nio em relação a s diminuições anteriores de oza´nio nos últimos 10 anos oso que significa que os incaªndios florestais cancelaram aqueles difa­ceis -ganhou ganhos diploma¡ticos por um curto período. Se os futuros incaªndios florestais ficarem mais fortes e mais frequentes, como se prevaª que acontea§am com asmudanças climáticas, a recuperação projetada do oza´nio pode ser adiada em anos. 

“Os incaªndios australianos parecem o maior evento atéagora, mas a  medida que o mundo continua aquecendo, hátodos os motivos para pensar que esses incaªndios se tornara£o mais frequentes e mais intensos”, diz a principal autora Susan Solomon, professora de Lee e Geraldine Martin. Estudos Ambientais do MIT. “a‰ mais um alerta, assim como o buraco na camada de oza´nio da Anta¡rtida, no sentido de mostrar como as coisas podem realmente ser ruins.”

Os coautores do estudo incluem Kane Stone, pesquisador do Departamento de Ciências da Terra, Atmosfanãricas e Planeta¡rias do MIT, juntamente com colaboradores de várias instituições, incluindo a Universidade de Saskatchewan, a Universidade de Jinan, o Centro Nacional de Pesquisa Atmosfanãrica e a Universidade de Colorado em Boulder.

Traa§o qua­mico

Incaªndios florestais macia§os são conhecidos por gerar pirocumulonimbus osnuvens altas de fumaa§a que podem atingir a estratosfera, a camada da atmosfera que fica entre cerca de 15 e 50 quila´metros acima dasuperfÍcie da Terra. A fumaa§a dos incaªndios florestais da Austra¡lia atingiu bem a estratosfera, chegando a 35 quila´metros.

Em 2021, o coautor de Solomon, Pengfei Yu, da Universidade de Jinan, realizou um estudo separado dos impactos dos incaªndios e descobriu que a fumaa§a acumulada aqueceu partes da estratosfera em até2 graus Celsius osum aquecimento que persistiu por seis meses. . O estudo também encontrou inda­cios de destruição de oza´nio no Hemisfanãrio Sul após os incaªndios.

Solomon se perguntou se a fumaa§a dos incaªndios poderia ter esgotado o oza´nio por meio de uma química semelhante aos aerossãois vulca¢nicos. Grandes erupções vulcânica s também podem atingir a estratosfera e, em 1989, Solomon descobriu que aspartículas nessas erupções podem destruir o oza´nio por meio de uma sanãrie de reações químicas. Amedida que aspartículas se formam na atmosfera, elas acumulam umidade em suassuperfÍcies. Uma vez molhadas, aspartículas podem reagir com produtos químicos circulantes na estratosfera, incluindo o penta³xido de dinitrogaªnio, que reage com aspartículas para formar a¡cido na­trico.

Normalmente, o penta³xido de dinitrogaªnio reage com o sol para formar várias espanãcies de nitrogaªnio, incluindo dia³xido de nitrogaªnio, um composto que se liga a produtos químicos contendo cloro na estratosfera. Quando a fumaa§a vulcânica converte o penta³xido de dinitrogaªnio em a¡cido na­trico, o dia³xido de nitrogaªnio cai e os compostos de cloro tomam outro caminho, transformando-se em mona³xido de cloro, o principal agente humano que destra³i o oza´nio.

“Essa química, uma vez que vocêpassa desse ponto, estãobem estabelecida”, diz Solomon. “Uma vez que vocêtem menos dia³xido de nitrogaªnio, vocêprecisa ter mais mona³xido de cloro, e isso esgotara¡ o oza´nio.”

Injeção de nuvem

No novo estudo, Solomon e seus colegas analisaram como as concentrações de dia³xido de nitrogaªnio na estratosfera mudaram após os incaªndios na Austra¡lia. Se essas concentrações caa­ssem significativamente, isso sinalizaria que a fumaa§a dos incaªndios florestais esgota o oza´nio atravanãs das mesmas reações químicas que algumas erupções vulcânica s.

A equipe analisou observações de dia³xido de nitrogaªnio feitas por três satanãlites independentes que pesquisaram o Hemisfanãrio Sul por períodos variados de tempo. Eles compararam o registro de cada satanãlite nos meses e anos que antecederam e seguiram os incaªndios australianos. Todos os três registros mostraram uma queda significativa no dia³xido de nitrogaªnio em mara§o de 2020. Para o registro de um satanãlite, a queda representou uma baixa recorde entre as observações nos últimos 20 anos.

Para verificar se a diminuição do dia³xido de nitrogaªnio foi um efeito qua­mico direto da fumaa§a dos incaªndios, os pesquisadores realizaram simulações atmosfanãricas usando um modelo global tridimensional que simula centenas de reações químicas na atmosfera, desde asuperfÍcie atéa estratosfera .

A equipe injetou uma nuvem departículas de fumaa§a no modelo, simulando o que foi observado nos incaªndios florestais australianos. Eles assumiram que aspartículas, como aerossãois vulca¢nicos, acumulavam umidade. Eles então executaram o modelo várias vezes e compararam os resultados com simulações sem a nuvem de fumaa§a.

Em todas as simulações que incorporam fumaa§a de incaªndio florestal, a equipe descobriu que, a  medida que a quantidade departículas de fumaa§a aumentava na estratosfera, as concentrações de dia³xido de nitrogaªnio diminua­am, correspondendo a s observações dos três satanãlites.

“O comportamento que vimos, de mais e mais aerossãois e cada vez menos dia³xido de nitrogaªnio, tanto no modelo quanto nos dados, éuma impressão digital fanta¡stica”, diz Solomon. “a‰ a primeira vez que a ciência estabelece um mecanismo qua­mico que liga a fumaa§a dos incaªndios florestais a  destruição da camada de oza´nio. Pode ser apenas um mecanismo qua­mico entre va¡rios, mas estãoclaramente la¡. Isso nos diz que essaspartículas estãomolhadas e devem ter causado alguma destruição da camada de oza´nio”.

Ela e seus colaboradores estãoinvestigando outras reações desencadeadas pela fumaa§a dos incaªndios florestais que podem contribuir ainda mais para a remoção do oza´nio. Por enquanto, o principal fator de destruição da camada de oza´nio continua sendo os clorofluorcarbonos, ou CFCs osprodutos químicos como refrigerantes antigos que foram proibidos pelo Protocolo de Montreal, embora continuem a permanecer na estratosfera. Mas como o aquecimento global leva a incaªndios florestais mais fortes e frequentes, sua fumaa§a pode ter um impacto sanãrio e duradouro no oza´nio.

“Fumaa§a de incaªndio florestal éuma mistura ta³xica de compostos orga¢nicos que são feras complexas”, diz Solomon. “E temo que o oza´nio esteja sendo atacado por toda uma sanãrie de reações que agora estamos trabalhando furiosamente para desvendar.”

Esta pesquisa foi apoiada em parte pela National Science Foundation e pela NASA.

 

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