A detecção de árvores atrapalha os cálculos climáticos – Ars Technica

Todos os anos, entre setembro e dezembro, Lubna Dada cria nuvens. Dada, um cientista atmosférico, reúne-se com dezenas de colegas para realizar experiências numa câmara de aço inoxidável de 7.000 galões no CERN, na Suíça. “É como um campo de ciências”, diz Dada, que estuda como as emissões naturais interagem com o ozônio para criar aerossóis que afetam o clima.

As nuvens são a maior fonte suspeita Nas previsões climáticas. Dependendo da localização, pode haver cobertura de nuvens Refletir a luz solar de terras e oceanos que absorveriam seu calor, uma característica rara em um mundo em aquecimento. Mas também pode ser retirado armadilha Calor acima do gelo no Ártico e na Antártida. Os cientistas querem saber mais sobre o que causa a formação das nuvens e se esse efeito é o resfriamento ou o aquecimento. Acima de tudo, diz Dada, “queremos saber como nós, humanos, mudamos as nuvens”.

No céu, as partículas de aerossol atraem vapor d’água ou gelo. Quando as bolinhas molhadas ficam grandes o suficiente, elas se tornam… Sementes de nuvem. Metade da cobertura de nuvens da Terra é composta por coisas como areia, sal, fuligem, fumaça e poeira. A outra metade é formada em torno de vapores liberados por organismos vivos ou máquinas, por exemplo Dióxido de enxofre, que surge da queima de combustíveis fósseis.

No CERN, os cientistas repetem esse processo injetando na câmara de aço vapores que representam ambientes específicos. (É chamada de câmara de nuvens, em homenagem às gotículas cósmicas deixadas ao ar livre.) Por exemplo, poderia simular os gases encontrados acima das cidades. Mas Dada, que normalmente trabalha no Instituto Paul Scherrer, na Suíça, foi à Organização Europeia para a Investigação Nuclear (CERN) para olhar para o passado. A sua equipa de cientistas de todo o mundo queria recriar o ar acima das florestas, porque uma atmosfera “pura” refere-se a como era a formação de nuvens antes da industrialização. “Precisamos desta comparação com uma época em que não havia emissões humanas, para que possamos corrigir os nossos modelos climáticos”, diz ela.

Em um artigo publicado Este mês Em Science Advances, a equipe de Dada criou um novo fator poderoso na formação de nuvens: um tipo de produto químico liberado pelas árvores. As árvores emitem Voláteis naturais Como isopreno e monoterpenos, que podem desencadear Formação de nuvens Reações químicas. O novo trabalho de Dada centra-se numa classe negligenciada de voláteis menos abundantes chamados sesquiterpenos, que têm um aroma amadeirado, terroso, ácido ou picante, dependendo da molécula e do tipo de planta ou micróbio que os emite.

A equipe mostra que os sesquiterpenos são mais eficazes do que o esperado na semeadura de nuvens. Apenas uma proporção de 1 para 50 de sesquiterpenos para outros voláteis Duplicado Formação de nuvens.

O papel que as árvores desempenham na formação de nuvens é importante, porque sugere como seria o céu em algumas áreas se os governos pudessem limitar as emissões de enxofre. Num mundo com menos poluição, as plantas e as árvores tornar-se-ão o motor mais dominante da formação de nuvens, um eco do mundo pré-moderno.

Esta pesquisa poderia ajudar a melhorar as estimativas de como era a atmosfera antes da industrialização. Podemos ter subestimado o número de aerossóis no mundo ao ignorar uma grande parte daqueles que vêm das árvores. Se assim for, os modelos climáticos terão de ser reformulados.

“A formação de novas partículas é um tema muito quente neste momento”, diz Paquita Zuidema, cientista atmosférica da Universidade de Miami, que não fez parte do estudo. “Estamos começando a perceber cada vez mais que não sabemos exatamente como é o clima puro.”

Embora as emissões antropogénicas dominem a formação de nuvens em áreas povoadas, os voláteis das plantas dominam as terras imaculadas noutros locais. As ferramentas de laboratório tornaram-se recentemente sensíveis o suficiente para compreender quais contribuem mais.

Muitas descobertas sobre sesquiterpenos são relativamente recentes. Em 2010, Pesquisadores os descobriram Perto do chão da floresta amazônica. No alto da copa, os sesquiterpenos eram difíceis de rastrear. Isto sugere que o ozônio estava convertendo sesquiterpenos em aerossóis que alimentavam nuvens. Dada relatou um sistema semelhante em Florestas e turfeiras finlandesas ano passado. “Estamos vendo cada vez mais porque nossas ferramentas estão muito melhores agora”, diz ela. “Eles não estão apenas na Amazônia.”

Quando Dada e os seus colegas iniciaram o novo estudo, pretendiam testar as capacidades de formação de nuvens dos sesquiterpenos, simulando o ar numa floresta não perturbada pelas emissões humanas. Eles começaram com uma linha de base, medindo o que acontece após a ionização de uma mistura atmosférica dos “bio” voláteis mais comuns: isopreno e alfa-pineno, um monoterpeno. Essa mistura semeou as nuvens, como esperado. Em seguida, a equipe fez a mesma coisa e misturou um sesquiterpeno chamado β-cariofileno. Vem de pinheiros e árvores cítricas e tem cheiro de pimenta moída.

Dada levantou a hipótese de que o beta-cariofileno deveria reagir quimicamente, formando um aerossol e, eventualmente, uma nuvem. Ela e sua equipe ficaram na sala de controle monitorando 15 monitores que exibiam leituras de dados em tempo real, como tamanhos e concentrações de aerossóis. Eles saberiam que ela estava certa se o gráfico do tamanho das partículas mudasse de cor na tela. Ela crescerá e mudará de azul para amarelo banana à medida que o número de sementes de nuvens aumenta.

Na primeira rodada, o gráfico ficou amarelo. Papai estava certo. (“Estávamos todos gritando ‘Banana! Banana! Banana!’”, lembra ela.) A adição de apenas 2% em volume de beta-cariofileno à mistura dobrou a formação de nuvens e fez com que as moléculas crescessem. mais rápido. Este foi o primeiro experimento a mostrar como os sesquiterpenos formam nuvens. Dada diz ter demonstrado que, embora esta seja apenas uma pequena fração dos compostos exalados pelas árvores, “a contribuição é enorme”.

“Adicionar um pouco de sesquiterpeno tem um efeito muito grande”, diz Jiwen Fan, cientista atmosférica do Laboratório Nacional de Argonne que não esteve envolvido no estudo. Mesmo quando os sesquiterpenos produzem “micro” aerossóis que não são suficientemente grandes para formar nuvens, ainda podem influenciar o clima. Em 2018, Fan mostrou que quando enormes nuvens de chuva “engole” aerossóis ultrafinos, elas formam novas gotículas. Ativar tempestades.

Para Fan, os novos dados sugerem que os sesquiterpenos podem ajudar a explicar melhor o fluxo global de aerossóis. Os aerossóis fazem com que as nuvens desviem mais calor da Terra, um efeito conhecido como “forçamento radiativo”. (Essa é a ideia por trás Conspirações Para engenheiro geológico Atmosfera de aerossol: semeadura artificial de nuvens que podem resfriar a Terra.) Mais aerossóis significam nuvens mais refletivas que parecem mais brancas, duram mais e cai menos chuva.

Mas os cientistas têm dificuldade em simular a quantidade de aerossóis que deve ser considerada nos modelos. “É um problema antigo”, diz Fan. “Muitos modelos climáticos superestimam o impacto dos aerossóis induzidos pelo homem.” Talvez isto se deva ao facto de subestimarem a propagação de aerossóis naturais – provenientes de micróbios, plantas e árvores – antes da revolução industrial. “Talvez o que usamos como ponto de referência não seja um aerossol tão baixo quanto pensávamos”, concorda Zuidema.

Ao quantificar como as árvores formam as nuvens, os cientistas podem prever melhor o clima futuro e passado. As emissões industriais reduzem parte do aquecimento através do forçamento radiativo, uma vez que os aerossóis de enxofre podem criar nuvens reflexivas. Mas se os bioaerossóis forem mais abundantes do que o esperado antes A indústria transformadora e as contribuições da indústria são menos importantes.

É difícil prever o que este recálculo nos poderá dizer sobre o aquecimento global, porque há muitas partes móveis num clima dinâmico. Por exemplo, o stress térmico, as condições meteorológicas extremas e a seca provocam o declínio das plantas. Liberação de mais voláteis bioativos– Que cresce mais nuvens. O desmatamento e o estresse térmico são Empurrando linhas de árvores para migrar para altitudes e latitudes mais elevadas. que afeta onde Formam-se nuvens.

“É um ciclo de feedback”, diz Dada. “O clima afeta a formação de nuvens e as nuvens afetam o clima.”

Melhores modelos climáticos ajudarão os cientistas a prever as melhores formas de mitigar: “Se precisarmos de mais nuvens, se precisarmos de menos nuvens”, diz Dada. Mas o dilema aqui é que os modelos climáticos são extremamente exigentes em termos computacionais. Pode não ser fácil incorporar a física de algo tão pequeno como a pulverização de árvores.

Dada retorna ao CERN neste outono para mais testes. A sua equipa quer agora ver como as emissões antropogénicas, como o dióxido de enxofre, afectam a capacidade das plantas de semear nuvens. Eles podem desacelerar um ao outro ou acelerar um ao outro. O seu objetivo é estender as suas conclusões a áreas que não são puras, como as florestas, onde existem muitos tipos de emissões mistas. “Estamos tentando adicionar fatores antropogênicos para obter uma visão mais realista de quase todos os lugares do mundo”, diz ela.

Esta história apareceu originalmente em Wired.com.