Cientistas utilizaram duas aeronaves de pesquisa equipadas com tecnologia especial, além de instrumentos terrestres, durante uma campanha de campo que durou dois meses. O objetivo era comparar a química atmosférica em duas áreas do Ártico, bem como nas proximidades do maior campo de petróleo da América do Norte, com áreas vizinhas. A partir desse trabalho, os pesquisadores identificaram três descobertas principais. Aberturas no gelo do mar — conhecidas como “leads” — afetam fortemente a química atmosférica e o desenvolvimento de nuvens. A poluição das operações de perfuração altera de maneira mensurável a composição da atmosfera regional. Juntos, esses fatores formam um ciclo de retroalimentação que acelera a perda de gelo marinho e intensifica o aquecimento do Ártico.

O Projeto CHACHA e Seus Objetivos Mais Amplos

As conclusões foram publicadas recentemente no Bulin American Meteorological Society e fazem parte de uma colaboração mais ampla conhecida como Química no Ártico: Nuvens, Halogênios e Aerossóis, ou CHACHA. Este projeto multi-institucional, conduzido por cinco organizações de pesquisa, se concentra em como as mudanças químicas ocorrem quando o ar próximo à superfície se eleva para a atmosfera inferior. Essas mudanças impulsionam as interações entre gotículas de água, nuvens baixas e poluentes.

“Esta campanha de campo representa uma oportunidade sem precedentes para explorar as mudanças químicas na camada limite — a camada atmosférica mais próxima da superfície do planeta — e entender como a influência humana está alterando o clima nessa região importante”, afirmou Jose D. Fuentes, professor de meteorologia no Departamento de Meteorologia e Ciência Atmosférica e autor correspondente do artigo. “Os conjuntos de dados resultantes estão proporcionando uma compreensão aprimorada das interações entre aerossóis de névoa marinha, nuvens acopladas à superfície, emissões de campos de petróleo e química halogênica multifásica no novo Ártico.”

Para examinar a atividade química na camada limite do Ártico, a equipe de pesquisa coletou amostras de ar sobre a neve coberta e o gelo marinho recém-formado nos Mares de Beaufort e Chukchi. Medições também foram feitas sobre leads abertos e ao longo da tundra coberta de neve na Encosta Norte do Alasca, incluindo áreas próximas aos campos de petróleo e gás de Prudhoe Bay. A campanha operou a partir de Utqiaġvik, no Alasca, de 21 de fevereiro a 16 de abril de 2022. Esse período seguiu o amanhecer polar — um intervalo de luz solar contínua após meses de escuridão — quando a luz ultravioleta intensificada acelera reações químicas na superfície e na atmosfera inferior.

Como as Fissuras no Gelo Marinho Aceleram o Aquecimento

Os pesquisadores descobriram que leads, que podem variar de poucos pés a várias milhas de largura, geram fortes correntes de ar ascendentes e formação de nuvens. Esses plumas levantam produtos químicos potencialmente prejudiciais, poluentes atmosféricos e vapor d’água a centenas de pés no ar — fatores que podem intensificar o aquecimento. Segundo Fuentes, esse processo aumenta a transferência de calor e umidade, acelera a perda de gelo marinho e promove a formação de ainda mais leads, reforçando o ciclo.

Outro ciclo de retroalimentação foi identificado ao longo das costas árticas, onde produtos químicos em depósitos de neve salgada interagem com emissões das operações de petróleo. Durante a campanha CHACHA, os cientistas observaram a produção de bromo nessas camadas de neve salinas — um processo único dos ambientes polares. O bromo remove rapidamente o ozônio da camada limite, permitindo que mais luz solar atinja a superfície. Essa luz adicional aquece a neve, liberando ainda mais bromo e fortalecendo o ciclo de retroalimentação.

Poluição e Névoa em uma Região Remota

A campanha de campo também revelou mudanças significativas na camada limite sobre os campos de petróleo de Prudhoe Bay. Plumas de gás das atividades de extração reagiram na atmosfera inferior, aumentando a acidez e produzindo compostos prejudiciais e névoa, disse Fuentes. Os pesquisadores também descobriram que halogênios interagem com emissões de campos de petróleo para formar radicais livres, que posteriormente se tornam compostos mais estáveis capazes de viajar longas distâncias. Essas substâncias podem contribuir para mudanças ambientais muito além dos próprios campos de petróleo.

Fuentes observou que os cientistas do CHACHA estão agora estudando como essas reações químicas afetam o ambiente ártico mais amplo. Uma área de preocupação é a formação de plumas de névoa que, apesar de ocorrer em uma região frequentemente vista como intocada, podem alcançar níveis de poluição semelhantes aos de grandes cidades como Los Angeles. Durante a campanha, as concentrações de dióxido de nitrogênio atingiram cerca de 60-70 partes por bilhão, níveis comumente associados à névoa urbana.

Melhorando os Modelos Climáticos

A próxima fase da pesquisa se concentrará na produção de conjuntos de dados detalhados que os modeladores climáticos podem usar para entender melhor como esses processos árticos localizados podem influenciar os padrões climáticos globais no futuro.

A equipe do CHACHA também incluiu pesquisadores da Universidade Stony Brook, da Universidade de Albany, da Universidade de Michigan e da Universidade do Alasca Fairbanks. O financiamento para o projeto foi fornecido pela Fundação Nacional de Ciências dos EUA.