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As nuvens são um dos maiores curingas nas previsões de quanto e com que rapidez o Ártico continuará a aquecer no futuro. Dependendo da época do ano e das mudanças no ambiente em que se formam e existem, as nuvens podem atuar tanto para aquecer quanto para resfriar a superfície abaixo delas.
Por décadas, os cientistas presumiram que as perdas na cobertura de gelo do mar Ártico permitiriam a formação de mais nuvens perto da superfície do oceano. Agora, uma nova pesquisa da NASA mostra que, ao liberar calor e umidade através de um grande buraco no gelo marinho conhecido como polynya, o oceano exposto alimenta a formação de mais nuvens que prendem o calor na atmosfera e impedem o recongelamento de novo gelo marinho.
As descobertas vêm de um estudo sobre uma seção ao norte da Baía de Baffin, entre a Groenlândia e o Canadá, conhecida como North Water Polynya. A pesquisa está entre as primeiras a sondar as interações entre a polynya e as nuvens com sensores ativos em satélites, o que permitiu aos cientistas analisar nuvens verticalmente em níveis mais baixos e mais altos da atmosfera.
A abordagem permitiu aos cientistas detectar com mais precisão como a formação de nuvens mudou perto da superfície do oceano sobre a polynya e o gelo marinho circundante, explicou Emily Monroe, uma cientista atmosférica do Langley Research Center da NASA em Hampton, Virgínia, que liderou o estudo.
“Em vez de depender da saída do modelo e da reanálise meteorológica para testar nossa hipótese, somos capazes de extrair dados de varredura de satélite quase instantâneos da área perto da polynya”, disse Monroe. “Uma vez que cada varredura é coletada em uma escala de tempo da ordem de cerca de 10 segundos, é mais provável que a polynya e o gelo próximo estejam experimentando as mesmas condições climáticas em grande escala, para que possamos distinguir com mais precisão o efeito da mudança do gelo superfície à superfície da água está tendo nas nuvens sobrejacentes”.
Uma visualização simplificada que mostra as respostas das nuvens antes, durante e depois da abertura de um grande buraco cercado por gelo marinho conhecido como polynya. O efeito isolante do gelo marinho é visto, pois a abertura do polynya facilita as trocas de calor (vermelho) e umidade (amarelo). O calor emitido pelas nuvens (roxas) sobre o buraco no gelo ajuda a manter a polynya aberta e permanece após o novo gelo do mar fechar o buraco no gelo.
Créditos: Laboratório de imagens conceituais do Goddard Space Flight Center da NASA / Jenny McElligott
O gelo marinho age como uma tampa em uma panela de água fervente, explicou Linette Boisvert , uma cientista do gelo marinho do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, que fez parte do estudo. Quando a tampa é removida, o calor e o vapor escapam para o ar.
“Estamos recebendo mais calor e umidade do oceano indo para a atmosfera porque o gelo marinho atua como uma tampa ou uma barreira entre a superfície relativamente quente do oceano e a atmosfera fria e seca acima”, disse Boisvert. “Esse aquecimento e umedecimento da atmosfera retarda o crescimento vertical do gelo marinho, o que significa que ele não será tão espesso, então é mais vulnerável ao derretimento nos meses de verão”.
Como outros polynyas no Ártico e Antártico, o North Water Polynya se forma quando padrões de vento específicos sopram em uma direção persistente e rasgam buracos no gelo. Esses padrões de vento só existem nos meses de inverno, e os buracos abrem e fecham repetidamente, expondo e isolando alternadamente o oceano.
A borda oeste da North Water Polynya vista durante um voo da Operação IceBridge em 3 de abril de 2019. A polynya, um grande pedaço de oceano exposto dentro de uma área de cobertura de gelo marinho substancial, abre quatro a cinco vezes durante os meses mais frios. A extensão da North Water Polynya varia de ano para ano, mas pode ser grande o suficiente para cobrir a área de estados inteiros dos EUA, como a Virgínia.
Créditos: NASA / Jeremy Harbeck
Os novos insights surgem durante uma época em que o gelo do mar Ártico parece ter atingido sua extensão mínima anual após diminuir durante os meses mais quentes de 2021. Eles ressaltam como o gelo marinho influencia uma região que desempenha um papel fundamental na regulação do ritmo do aquecimento global, o mar aumento do nível e outros efeitos das mudanças climáticas causadas pelo homem .
O gelo marinho não eleva os níveis globais do mar diretamente. Como cubos de gelo em uma bebida, o derretimento do gelo marinho não aumenta diretamente o volume de água no oceano. Ainda assim, a redução da extensão do gelo marinho do Ártico pode expor a água do mar relativamente quente aos mantos de gelo costeiros e geleiras da região, causando mais derretimento que contribui com água doce para o oceano e causa o aumento do nível do mar.
A nova pesquisa mostra que nuvens baixas sobre a polynya emitiram mais energia ou calor do que as nuvens em áreas adjacentes cobertas pelo gelo marinho. Essas nuvens baixas continham mais água líquida também - quase quatro vezes mais altas do que as nuvens sobre o gelo marinho próximo. O aumento da cobertura de nuvens e o calor sob as nuvens persistiram por cerca de uma semana após cada ocasião em que a polynya congelou durante o período do estudo.
“Só porque o gelo marinho se reforma e a polynya se fecha, isso não significa que as condições voltem ao normal imediatamente”, disse Boisvert. “Mesmo que as fontes de umidade tenham essencialmente desaparecido, este efeito de nuvens extras e aumento do efeito radiativo da nuvem para a superfície permanece por um tempo após [o congelamento da polynya]”.
As descobertas também sugerem que a resposta das nuvens à polynya prolongou o tempo que o buraco permaneceu aberto, disse Patrick Taylor , um cientista climático da NASA Langley, que também fez parte do estudo.
“Eles podem criar um cobertor mais espesso e aumentar a quantidade de calor emitida para a superfície”, disse Taylor. “O calor emitido ajuda a manter a superfície da North Water Polynya um pouco mais quente e ajuda a prolongar o próprio evento”.
Os processos meteorológicos em grande escala muitas vezes tornam os estudos sobre o aquecimento do Ártico difíceis. No entanto, repetidas aberturas no gelo marinho na mesma região criam um laboratório natural para estudar o feedback entre nuvens e a alternância entre gelo marinho e polynyas.
“Podemos comparar as áreas de gelo marinho e de água aberta, e as nuvens sobre esses dois tipos de superfície em proximidade suficiente, para que não tenhamos que nos preocupar com grandes mudanças nas condições atmosféricas que confundiram estudos anteriores”, disse Taylor. “Se não houver uma resposta da nuvem a um evento polynya em que o gelo marinho vai embora ao longo de alguns dias, você não esperaria uma resposta em nenhum outro lugar. A abertura de uma polynya é uma força distinta e muito forte”.
A equipe está planejando levar sua pesquisa para o próximo nível e testar se um efeito de nuvem semelhante pode ser observado em outras áreas onde o gelo do mar e o oceano aberto se encontram.
Imagem do banner: Uma seção de North Water Polynya e gelo marinho adjacente vista durante um voo da Operação IceBridge em 19 de abril de 2016. A umidade evaporada do oceano é vista condensando em pequenas nuvens. Crédito: NASA / Jeremy Harbeck
https://www.nasa.gov/feature/esnt/2021/nasa-satellites-show-how-clouds-respond-to-arctic-sea-ice-change
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Hélio R.M.Cabral
(Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica,
Astrobiologia e Climatologia). Participou do curso (EAD) de Astrofísica,
concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e divulga os
conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration),
ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA. A
partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB),
como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S DepartmentofState.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
Page: http://pesqciencias.blogspot.com.br
Page: http://livroseducacionais.blogspot.com.br
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