A pesquisa, publicada em 25 de setembro na Geophysical Research Letters, representa a primeira simulação bem-sucedida dessas tempestades causadas por incêndios, conhecidas como nuvens pirocumulonimbus, dentro de um modelo do sistema terrestre. Liderado pelo cientista Ziming Ke, da DRI, o estudo conseguiu reproduzir o tempo de formação, a altura e a intensidade observados da nuvem de tempestade do Creek Fire – uma das maiores nuvens pirocumulonimbus já registradas nos EUA, segundo a NASA. O modelo também replicou várias tempestades originadas pelo incêndio Dixie de 2021, que ocorreu em condições muito diferentes. A consideração de como o desenvolvimento das nuvens é favorecido pela umidade elevada nas camadas superiores da atmosfera, devido ao relevo e aos ventos, é fundamental para suas descobertas.

“Esse trabalho representa um avanço inédito na modelagem do sistema terrestre”, afirmou Ke. “Não apenas demonstra como eventos extremos de incêndios florestais podem ser estudados dentro de modelos do sistema terrestre, mas também estabelece a crescente capacidade da DRI em desenvolver modelos do sistema terrestre – uma força essencial que posiciona o instituto para liderar futuros avanços na ciência do clima e incêndios florestais.”

Quando uma nuvem pirocumulonimbus se forma, ela insere fumaça e umidade na atmosfera superior em magnitudes comparáveis às de pequenas erupções vulcânicas, afetando a forma como a atmosfera da Terra recebe e reflete a luz solar. Esses aerossóis de incêndio podem persistir por meses ou mais, alterando a composição estratosférica. Quando transportados para regiões polares, eles impactam a dinâmica do ozônio antártico, modificam nuvens e albedo e aceleram o derretimento de gelo e neve, reformulando as respostas climáticas polares. Cientistas estimam que dezenas a centenas dessas tempestades ocorram globalmente a cada ano, e que a tendência de incêndios florestais cada vez mais severos aumentará seu número. Até agora, a incapacidade de incorporar essas tempestades nos modelos de sistema terrestre dificultou nossa compreensão do impacto dessa perturbação natural no clima global.

A equipe de pesquisa também incluiu cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, da U.C. Irvine e do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico. Seu avanço utilizou o Modelo de Sistema Terrestre de Exascale de Energia do Departamento de Energia (DOE) para capturar com sucesso a complexa interação entre incêndios florestais e a atmosfera.

“Nossa equipe desenvolveu uma estrutura inovadora de modelagem do sistema terrestre relacionada a incêndios florestais que integra emissões de incêndios florestais em alta resolução, um modelo unidimensional de ascensão de nuvens e o transporte de vapor d’água induzido pelo fogo no avançado modelo do sistema terrestre do DOE”, disse Ke. “Esse avanço melhora a modelagem de alta resolução de perigos extremos para aumentar a resiliência nacional e a preparação, e oferece uma estrutura para futuras investigações dessas tempestades em escalas regionais e globais dentro de modelos do sistema terrestre.”