Eram duas da manha£ em Fairbanks, Alasca, e Peter DeCarlo ainda não havia superado o jet lag.

Com a previsão prometendo boas condições, ele vestiu camadas e mais camadas de roupas sob um pesado casaco de inverno para enfrentar as temperaturas noturnas abaixo de zero que o esperavam do lado de fora. Caminhando para um campo vazio perto de seu hotel, ele olhou para cima. Tons verdes brilhantes dançavam no claro canãu noturno acima dele, complementados por milhares de estrelas cintilantes.

a‰ uma visão inspiradora, a aurora boreal, e DeCarlo ficou grato pela experiência. Mas não era por isso que ele estava no Alasca.

Fairbanks tem na­veis consistentemente altos de poluição do ar no inverno, muitas vezes classificando-se entre os locais de pior qualidade do ar nopaís. A comunidade cienta­fica atmosfanãrica osincluindo DeCarlo, professor associado de saúde ambiental e engenharia da Universidade Johns Hopkins osgeralmente se concentra em questões de qualidade do ar no vera£o nos Estados Unidos e em outros lugares. Nesses lugares, o aumento das temperaturas e a luz solar impulsionam a química na atmosfera que produz na­veis mais altos de oza´nio e partículas Mas em Fairbanks e em outras cidades do artico, os na­veis perigosos de qualidade do ar são, em vez disso, impulsionados por temperaturas amargas e poluentes. Uma equipe multidisciplinar de engenheiros e cientistas embarcou em uma missão de pesquisa para entender o porquaª.

O projeto Alaskan Layered Pollution and Chemical Analysis, ou ALPACA, envolve mais de 40 pesquisadores, incluindo o grupo de pesquisa de DeCarlo, de mais de 15 universidades nacionais e internacionais que trabalham com a Universidade do Alasca Fairbanks para investigar os tipos de poluentes no ar, seu impacto sobre a qualidade do ar e o que faz com que os poluentes fiquem presos na atmosfera do artico. O estudo de sete semanas éfinanciado pela National Science Foundation, a National Oceanic and Atmospheric Administration e outras agaªncias internacionais de financiamento.

Na maior parte dopaís, a qualidade do ar melhora a  medida que as temperaturas diminuem. Em Fairbanks, quando as temperaturas caem para na­veis extremamente baixos, alguns moradores precisam complementar o aquecimento domanãstico prima¡rio com aquecimento adicional, como fogaµes a lenha e fogaµes a pellets, causando um aumento da carga de poluição durante os invernos. Essa carga éamplificada por peculiaridades na meteorologia e na química atmosfanãrica da regia£o. Por causa das poucas horas de luz solar no inverno, as reações fotoquímicas que podem reduzir a poluição atmosfanãrica são muito limitadas em Fairbanks, diz DeCarlo. Além disso, quando a luz solar aquece a terra e o ar aoníveldasuperfÍcie, a poluição na atmosfera énormalmente dilua­da pela convecção natural e pelo movimento do ar que ocorre. Esse ar misturado sobe então para umnívelna atmosfera chamado de camada limite. Em áreas fora do artico, essenívellimite pode ser de alguns milhares de panãs ou mais, mas em Fairbanks, a camada limite estãomuito mais próxima do solo - em um caso ilustrado por um local de teste da ALPACA, apenas a altura de alguns andares de um edifa­cio - criando menos espaço para a circulação do ar e a dissipação dos poluentes. Localizada em um vale de rio sem muito vento e com uma camada limite baixa, a poluição do ar da cidade atinge na­veis perigosos.

Ellis Robinson, pesquisador de pa³s-doutorado no laboratório de DeCarlo que visitou Fairbanks para o estudo, diz que essas condições resultam em "ar estagnado agrupado" ao redor da cidade.

Robinson estãotrabalhando em uma casa que a equipe alugou em um subaºrbio de Fairbanks para servir como local de teste para o estudo. Com uma variedade de instrumentos na casa, a equipe teve que fazer alguns ajustes para seu projeto (com total cooperação do proprieta¡rio), incluindo a religação do sistema elanãtrico da casa para maior capacidade. Seus instrumentos estãolocalizados principalmente na garagem, então eles equiparam uma porta falsa com orifa­cios para ventilação e para direcionar seus instrumentos para fora, permitindo que eles mea§am a qualidade do ar externo a partir do relativo conforto da garagem.

Cada pesquisador éresponsável por pelo menos um instrumento, e o foco principal de Robinson éo espectra´metro de massa em aerossol, ou AMS. O instrumento pode identificar a composição química daspartículas atmosfanãricas minuto a minuto, oferecendo insights poderosos sobre os na­veis dia¡rios de qualidade do ar. Por exemplo, um carro pode passar pelo local do teste, produzindo uma explosão de emissaµes por um curto período de tempo que o AMS pode medir. Diferentes fontes departículas tem impressaµes digitais químicas únicas, e as medições de composição do AMS podem distinguir entre tipos departículas, fornecendo informações importantes sobre sua fonte e a contribuição relativa de cada tipo de parta­cula para os na­veis gerais de poluição atmosfanãrica. Em última análise, essas informações podem ser usadas pelos formuladores de políticas para regular as causas da poluição com base na prevalaªncia de suas emissaµes.

Além das questões cienta­ficas que a equipe tem, eles também estãointeressados ​​no efeito da poluição do ar sobre aqueles que vivem em Fairbanks. Em um webinar aberto apresentando o projeto ao paºblico em 3 de fevereiro, a equipe ouviu moradores que descreveram suas experiências com os na­veis extraordina¡rios de poluição na cidade. Liz Greig, uma moradora que trabalha no centro de Fairbanks, andou de a´nibus na manha£ do webinar. Ela disse que, ao sair do a´nibus, tirou a ma¡scara facial, que usava para evitar a propagação do COVID-19. Mas ela o colocou de volta depois de um momento por causa do cheiro pungente e percepta­vel no ar. Bill Simpson, lider do projeto e professor da Universidade do Alasca Fairbanks, disse que onívelde qualidade do ar havia sido elevado naquela manha£ ose nos últimos dias.

Esses trechos de dias de baixa qualidade do ar são de particular preocupação para as gerações futuras, como observou o residente Mike Craft quando agradeceu a  equipe por seu trabalho no projeto. Ele mora na regia£o há41 anos e tem seis netos, cuja saúde preocupa, pois a qualidade do ar continua sendo um problema.

Uma questãochave entre os residentes éa correlação entre a qualidade do ar interior e exterior. DeCarlo diz que este éum aspecto importante para o projeto, já que a maioria das pessoas em Fairbanks passa a maior parte do tempo dentro de casa durante o inverno. Quando estão-30 graus Fahrenheit do lado de fora e 65 graus do lado de dentro, essa diferença gritante de temperatura pode alterar a composição departículas e gases entre Espaços internos e externos, diz DeCarlo. A equipe cienta­fica maior da casa estãoestudando o que acontece quando o ar externo osincluindopartículas e gases poluentes osentra. A equipe também estãointeressada em como atividades internas regulares, como cozinhar e operar um foga£o a pellets, podem aumentar as emissaµes na qualidade do ar externo, bem como em como essas emissaµes afetam a qualidade do ar interno da casa de teste em geral.

Todas essas medições e dados sera£o usados ​​para melhorar a caracterização dos problemas de poluição do ar em Fairbanks e potencialmente ajudar a regular as emissaµes futuras na área. Embora Fairbanks seja um estudo de caso interessante, os resultados do estudo também podem ser aplicados a outras áreas do artico.

"Muitas das manifestações dasmudanças climáticas estãoacontecendo em ritmo acelerado nas áreas do artico", diz DeCarlo. “Entender a situação agora nos permite ver o que pode estar acontecendo no futuro e tentar nos preparar para algumas dessasmudanças também”.

Para Robinson, que éde Pittsburgh, onde a qualidade do ar também éconhecida como um problema, a pesquisa de campo representa uma nova oportunidade profissional.

"Todo o meu trabalho de qualidade do ar foi feito em Pittsburgh, ou em um lugar como Pittsburgh", diz Robinson. "Tem sido interessante ter que realmente sair disso e interpretar padraµes e dados de uma maneira diferente da estrutura a que estou acostumado."

Embora o projeto ALPACA esteja em vigor hávários anos, este estudo atual deveria ocorrer inicialmente em janeiro de 2021. O atraso de um ano ofereceu oportunidades para mais planejamento, diz DeCarlo, mas também colocou todos os que foram contratados para o estudo em um padrãode retenção. Quando eles começam a planejar uma data de ini­cio em janeiro de 2022, eles se sentiram empolgados, mas o aumento da variante omicron do coronava­rus ameaa§ou adiar o estudo mais uma vez.

Enfrentando uma decisão de "ir, não ir" em novembro de 2021, DeCarlo diz que a equipe implementou protocolos de segurança e todos conseguiram chegar a Fairbanks com segurança. Por causa dos protocolos, no entanto, os pesquisadores tem interações limitadas entre si. Quando estãojuntos, estãomascarados e realizando experimentos. Simpson, o lider do projeto da Universidade do Alasca Fairbanks, diz que esta éuma decisão operacional essencial para o projeto; cada pesquisador éo especialista em seu instrumento e, se adoecessem, haveria uma perda significativa de coleta de dados importantes durante o estudosensívelao tempo.

Por estar tão frio la¡ fora (como DeCarlo descobriu quando saiu para passear e pingentes de gelo se formaram em seus ca­lios), os pesquisadores também não tem muitas oportunidades de se reunir do lado de fora. Em vez disso, Robinson assumiu seu sonho de esqui cross-country, o que raramente consegue fazer quando estãoem casa. Agora, ele diz, pode sair para participar da atividade que gosta.

Embora a camaradagem entre os pesquisadores não seja a mesma neste projeto como seria em tempos não-pandaªmicos, DeCarlo diz que ganhar experiência étipicamente um dos melhores aspectos da realização de pesquisas de campo, que ele sentiu em primeira ma£o. Dois dos outros pesquisadores do projeto, Kerri Pratt da Universidade de Michigan e Brent Williams da Universidade de Washington em St. Louis, fizeram parte de um projeto similar de qualidade do ar com DeCarlo em Riverside, Califa³rnia, em 2005. Ele descreve a experiência de trabalhando com eles há17 anos como alunos, para agora treinar seus pra³prios alunos juntos, como uma "evolução da geração que élegal de ver".

Nas próximas semanas, a equipe trabalhara¡ para garantir resultados calibrados e com qualidade garantida, que devem estar disponí­veis em cerca de seis meses, já que as medições minuto a minuto oferecem uma quantidade substancial de dados para filtrar.

A equipe tem planos para uma reunia£o de dados durante o vera£o para analisar os resultados preliminares, onde DeCarlo espera que a equipe possa compensar parte de sua camaradagem perdida ose fazaª-lo em um clima muito mais quente.