O que são aerossóis? - DSR
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Sensoriamento Remoto do Clima Milton Kampel Ministério da Ciência e Tecnologia Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais 1 Aerossóis e Mudanças Climáticas O que são aerossóis? São pequenas (ou minúsculas) partículas em suspensão na atmosfera Algumas ocorrem naturalmente, de origem vulcânica, tempestades de areia, florestas e queimadas de pastagens, vegetação e spray marinho Atividades humanas, tais como queima de combustíveis fósseis e alterações da cobertura natural do solo tembém produzem aerossóis Milton Kampel SRClima 2 Aerossóis e Mudanças Climáticas O que são aerossóis? Fazendo a média global, os aerossóis gerados a partir de atividades antropogênicas contabilizam atualmente cerca de 10% da quantidade total de aerossóis na atmosfera (Hardin e Kahn, 2010) A maior parte desses 10% está concentrada no hemisfério norte, principalmente a favor dos ventos (downwind) nas zonas industriais, corte e queima de áreas agrícolas e excesso de conversão de pradarias em pastagens Milton Kampel SRClima 3 Aerossóis e Mudanças Climáticas Ainda é preciso se aprender muito sobre a forma como os aerossóis afetam o clima regional e global Temos que quantificar com precisão os impactos relativos sobre o clima advindos dos aerossóis naturais ou daqueles de origem antrópica Além disso, não sabemos em que regiões do planeta, a quantidade de aerossóis na atmosfera está aumentando, diminuindo ou se mantendo mais ou menos constante Milton Kampel SRClima 4 Aerossóis e Mudanças Climáticas Em geral, ainda não sabemos com certeza se os aerossóis estão ajudando a aquecer ou resfriar o planeta Milton Kampel SRClima 5 Aerossóis e Mudanças Climáticas Partículas de aerossóis maiores que ~1 micrometro são produzidas pela poeira eólica e sal marinho do spray e estouro de bolhas do mar Milton Kampel SRClima Aerossóis menores que ~1 micrometro são geralmente formados por processos de condensação como na conversão de dióxido de enxofre (SO2), lançado a partir de erupções vulcânicas, em partículas de sulfato, e pela formação de fuligem e fumaça liberadas 6 por queimadas Poeira eólica Milton Kampel SRClima 7 Poeira eólica Milton Kampel SRClima 8 Aerossóis e Mudanças Climáticas Após a formação, os aerossóis são misturados e transportados pela circulação atmosférica São removidos principalmente pela formação de nuvens e precipitação Milton Kampel SRClima 9 Aerossóis e Mudanças Climáticas Porque nos preocupar com os aerossóis? Aerossóis tendem a causar resfriamento da superfície da Terra imediatamente abaixo deles Uma vez que a maioria dos aerossóis reflete a luz solar de volta para o espaço, eles tem um efeito direto de resfriamento, pela redução da quantidade de radiação solar que atinge a superfície A intensidade deste efeito depende do tamanho e composição das partículas aerossóis, e das propriedades refletivas da superfície subjacente Milton Kampel SRClima 10 Aerossóis e Mudanças Climáticas Efeitos indiretos Os aerossóis também podem ter efeitos indiretos sobre o clima, alterando as propriedades das nuvens Na verdade, sem aerossóis na atmosfera não haveriam nuvens ! As pequenas partículas dos aerossóis funcionam como sementes para iniciar a formação de gotículas de nuvens Com o aumento da concentração de aerossóis dentro da nuvem, a água dentro dela se espalha por mais partículas, cada uma delas correspondentemente menores Milton Kampel SRClima 11 Aerossóis e Mudanças Climáticas Efeitos indiretos Partículas menores caem mais lentamente na atmosfera e com isso, diminuem a quantidade de chuva Desta forma, alterando os aerossóis na atmosfera pode provocar mudanças na frequencia de ocorrência de certas nuvens, sua espessura e quantidades de chuva Se a concentração de aerossóis fosse mais alta, seria esperado haver maior formação de nuvens Uma vez que não se espera que a quantidade de água condensada nas nuvens se altere significativamente, a queda média deve ser menor Milton Kampel SRClima 12 Aerossóis e Mudanças Climáticas Consequencias – são duas: Nuvens com gotas menores refletem mais luz, e Essas nuvens duram mais, porque leva mais tempo para coalescer pequenas gotas em gotas maiores que sejam grandes o suficiente para “cair no chão” Ambos os efeitos aumentam a quantidade de luz solar que é refletida para o espaço sem alcançar a superfície da Terra Milton Kampel SRClima 13 Aerossóis e Mudanças Climáticas Nuvens, com baixa concentração de aerossóis e poucas gotas não espalham muita luz e permitem a passagem da luz solar até a superfície Milton Kampel SRClima 14 Aerossóis e Mudanças Climáticas Altas concentrações de aerossóis nas nuvens fornecem os pontos de nucleação necessários para a formação de muitas gotas de água líquida Cerca de 90% da radiação visível (luz) é refletida de volta para o espaço sem atingir a superfície da Terra Milton Kampel SRClima 15 Estudos científicos de aerossóis Partículas aerossóis podem ser sólidas ou líquidas Variam em tamanhos de 0,01 micron a dezenas de microns P.ex., partículas de fumaça de cigarro estão no meio desta faixa de tamanhos e gotas de nuvens tem tipicamente 10 ou mais microns em diâmetro Milton Kampel SRClima 16 Estudos científicos de aerossóis Em condições normais, a maioria dos aerossóis forma uma fina camada de haze (bruma) na baixa atmosfera (troposfera) Ali, podem ser lavados do ar pela chuva no prazo médio de uma semana Aerossóis também podem ser encontrados em uma parte da atmosfera logo acima da troposfera (estratosfera) Milton Kampel SRClima 17 Estudos científicos de aerossóis Erupções vulcânicas Severas erupções como a do Monte Pinatubo nas Filipinas em 1991, ou na Islândia em 2010, podem colocar uma grande quantidade de aerossóis na estratosfera Como não chove na estratosfera, estes aerossóis podem permanecer por muitos meses, produzindo bonitos por-do-sol e, possivelmente, causando diminuição das temperaturas médias de verão Milton Kampel SRClima 18 Estudos científicos de aerossóis Erupções vulcânicas Estudos indicam que o Monte Pinatubo injetou ~20 milhões de toneladas de dióxido de enxofre na atmosfera Isto resfriou as temperaturas médias globais no ano seguinte em cerca de meio grau Milton Kampel SRClima 19 Aerossóis e Mudanças Climáticas Quando os vulcões entram em erupção, eles lançam nuvens gigantescas na atmosfera. Estas nuvens são feitas de partículas e gases, como dióxido de enxofre. Milhões de toneladas de SO2 podem assim atingir a estratosfera Com a ajuda do vapor de água, o SO2 é convertido em ácido sulfúrico (H2SO4) – aerossóis ácidos e persistentes Simmon, R., Goddard DAAC Milton Kampel SRClima 20 Aerossóis e Mudanças Climáticas Estima-se que as erupções vulcânicas sejam responsáveis pelo resfriamento global que é observado durante um período de alguns anos após grandes eventos. A intensidade e extensão do resfriamento depende da força da erupção e, possivelmente, na sua localização relativa em relação à circulação atmosférica, padrões de ventos, etc. Simmon, R., Goddard DAAC Milton Kampel SRClima 21 Estudos científicos de aerossóis Tipos de aerossóis Nos últimos 30 anos, foram identificados vários tipos de aerossóis Foram desenvolvidas idéias e teorias sobre a quantidade e distribuição de aerossóis em diferentes épocas do ano e locais Mas, ainda falta detalhar melhor as propriedades e processos necessários para calcular os efeitos sobre a temperatura de superfície Isto só se torna possível se formos capazes de fazer medições em escala global Milton Kampel SRClima 22 Dados - Modelos A-Train: AURA, PARASOL, CALIPSO, CloudSat, Aqua VIS-SWIR, Diurno Top of Atmosphere (TOA) outgoing radiances Aerossóis sobre os oceanos: radiâncias total e polarizada Aerosol optical thickness (AOT); expoente Angstrom, raio efetivo da distribuição de tamanho, fraçao não esférica modo grosseiro, razão AOT dos modos acumulado e grosseiro Aerossóis Milton Kampel sobre continentes: radiâncias polarizadas AOT, coeficiente Angstrom (ambos do modo acumulado R<0,35 um) SRClima 23 Dados - SR MODIS http://modis-atmos.gsfc.nasa.gov/MOD04_L2/index.html PARASOL http://smsc.cnes.fr/PARASOL/ae_prod.htm CALIPSO http://calipsooutreach.hamptonu.edu/index.html http://smsc.cnes.fr/CALIPSO/ CloudSat http://cloudsat.atmos.colostate.edu/ Aura http://disc.sci.gsfc.nasa.gov/Aura/data- holdings/OMI/omaero_v003.shtml Milton Kampel SRClima 24 Dados – SR passivo + ativo Sinergia com LIDAR (ativo) Melhora estimativas da extinção de aerossóis Estimativa de propriedades como parâmetros de tamanho http://www.rap.ucar.edu/staff/tardif/CUprojects/ATOC5 235/lidar_remote_sensing.htm Milton Kampel SRClima 25 Links, Bibliografia, Etc. Milton Kampel SRClima 26 Links Milton Kampel SRClima 27 Links, Bibliografia, Etc. Milton Kampel SRClima 28 • Aerossóis – CPTEC/DSA • http://sigma.cptec.inpe.br/aerossois/ Obrigado pela atenção! [email protected] Milton Kampel SRClima 29
