Porque o Oceano Antártico tem o ar mais limpo da Terra

O Oceano Antártico é conhecido por ter o ar mais limpo da Terra. Porém, as razões exactas para isso continuaram a ser um mistério - até agora.

A explicação não se resume à reduzida actividade humana. É verdade que há menos pessoas nesta região a utilizar químicos industriais e a queimar combustíveis fósseis. Ainda assim, existem também fontes naturais de partículas finas, como o sal transportado pelos salpicos do mar ou o pó levantado pelo vento.

Independentemente da sua origem, as partículas sólidas finas ou as gotículas líquidas que permanecem suspensas no ar são designadas por «aerossóis». Consideramos que o ar é limpo quando apresenta baixos níveis de aerossóis, sem distinguir entre fontes naturais e industriais.

A nossa investigação recente revelou que as nuvens e a chuva desempenham um papel essencial na limpeza da atmosfera.

Compreender o papel das nuvens e da chuva

Os níveis de aerossóis sobre o Oceano Antártico são afectados por vários factores. Entre eles contam-se a quantidade de sal projectado pelo mar e a variação sazonal do crescimento de minúsculos organismos semelhantes a plantas, denominados fitoplâncton, que constituem uma fonte de partículas de sulfato transportadas pelo ar.

No inverno são produzidos menos sulfatos, precisamente a época em que o ar sobre o Oceano Antártico está mais puro.

Mas esta não é toda a explicação. O Oceano Antártico é também a região mais nublada da Terra e regista aguaceiros breves e irregulares como em nenhum outro lugar. Queríamos perceber de que modo as nuvens e a chuva contribuem para limpar o ar.

O principal obstáculo à compreensão destes processos tem sido sempre a escassez de observações de elevada qualidade sobre nuvens, precipitação e aerossóis nesta região do mundo, pouco monitorizada.

Felizmente, uma nova geração de satélites permite-nos analisar imagens de nuvens com um detalhe sem precedentes. Desenvolvemos um programa informático capaz de identificar diferentes padrões de nuvens numa vasta área do Oceano Antártico.

Em especial, procurámos padrões característicos em forma de favo de mel no campo de nuvens. Estas nuvens semelhantes a favos de mel suscitam grande interesse, pois desempenham um papel importante na regulação do clima.

Quando uma célula do favo de mel está cheia de nuvens, ou «fechada», apresenta-se mais branca e brilhante, reflectindo mais luz solar de volta para o espaço. Assim, estas nuvens ajudam a manter a Terra fresca.

Em contrapartida, as células de favo de mel vazias, ou «abertas», deixam entrar mais luz solar.

Estas particularidades continuam a ser uma fonte de erro na modelização do clima terrestre, porque não estão devidamente incorporadas. É fundamental acertar no equilíbrio entre células abertas e fechadas; caso contrário, os resultados podem ficar muito afastados da realidade.

O facto de as células do favo de mel serem abertas ou fechadas está também relacionado com a quantidade de chuva que conseguem produzir.

As células têm dimensões suficientes para serem observadas do espaço, com cerca de 40–60 km de diâmetro. Por isso, podemos estudá-las através de imagens de satélite.

A nossa investigação é particularmente oportuna, tendo em conta o lançamento, este mês, de uma experiência sobre nuvens e precipitação em Kennaook/Cape Grim, na Tasmânia. O projecto pretende obter dados de maior resolução sobre nuvens, chuva e luz solar.

Remover os aerossóis do céu

Comparamos os padrões de nuvens em favo de mel com as medições de aerossóis do observatório de Kennaook/Cape Grim e também com as observações de precipitação do Bureau of Meteorology, recolhidas por um pluviómetro próximo.

Os resultados mostraram que os dias com o ar mais limpo estavam associados à presença de nuvens abertas em favo de mel. Consideramos que isto acontece porque estas nuvens geram aguaceiros irregulares, mas intensos, que parecem «lavar» as partículas de aerossóis presentes no ar.

Pode parecer contra-intuitivo, mas as células abertas contêm mais humidade e produzem mais chuva do que as células fechadas, brancas e fofas, preenchidas por nuvens. Verificámos que as nuvens abertas em favo de mel produzem seis vezes mais chuva do que as fechadas.

Assim, aquilo que, visto por satélite, parece ser tempo menos nublado desencadeia, na realidade, os aguaceiros mais eficazes para remover aerossóis do ar. Já o padrão de favos preenchidos ou fechados, que aparenta ser mais nublado, é menos eficaz. Este foi um dos aspectos mais surpreendentes das nossas conclusões.

Descobrimos que os favos vazios são muito mais frequentes durante os meses de inverno, quando o ar é mais limpo.

Também quisemos saber o que determina o aspecto dos campos de nuvens. A nossa análise indica que os sistemas meteorológicos de grande escala controlam o padrão do campo de nuvens. À medida que tempestades turbulentas atravessam o Oceano Antártico, formam estas células abertas e fechadas.

Ar fresco e melhores modelos climáticos

A nossa investigação acrescentou uma nova peça ao puzzle que explica por que motivo o Oceano Antártico tem o ar mais limpo do mundo. A precipitação é a chave, sobretudo a chuva proveniente destas nuvens claras, de células abertas em favo de mel. Fomos os primeiros a descobrir que são realmente elas as responsáveis por limpar todo o ar que circula sobre o Oceano Antártico.

Estes padrões em favo de mel também surgem nas regiões do Atlântico Norte e do Pacífico Norte durante o inverno. Por isso, o nosso trabalho ajudará igualmente a explicar como estas nuvens removem aerossóis, incluindo pó e poluição, nestes locais. As nossas conclusões contribuirão ainda para melhorar os modelos climáticos, permitindo previsões mais precisas.

A chuva remove os aerossóis do céu de forma muito semelhante à maneira como uma máquina de lavar limpa a roupa.

Depois da passagem de uma frente fria, o ar fica limpo. Se passar o inverno na costa sul da Austrália, poderá respirar os benefícios deste ar fresco que chega do Oceano Antártico.

Gostaríamos de reconhecer os valiosos contributos da CSIRO, da ANSTO e do Bureau of Meteorology para esta investigação.

Tahereh Alinejadtabrizi, estudante de doutoramento, Monash University; Steven Siems, Professor de Microfísica das Nuvens, Monash University; e Yi Huang, Professora Auxiliar de Ciência do Clima, The University of Melbourne

Este artigo é republicado de The Conversation ao abrigo de uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.