Thomas Dalton
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Você pode ter aprendido uma vez que "o ar quente sobe e o ar frio desce". Mas isso nem sempre é verdade.
Isso porque a flutuabilidade do ar - sua capacidade de subir - é ditada tanto pela temperatura quanto pela quantidade de vapor d'água que contém. O ar seco contém principalmente os elementos nitrogênio e oxigênio, reunidos em diferentes moléculas. O vapor de água é menos denso do que essas moléculas pesadas; no ar úmido, o vapor d'água ocupa um espaço que normalmente seria ocupado por nitrogênio e oxigênio. Conhecido como o "efeito de flutuação de vapor", esse fenômeno torna o ar úmido mais leve do que o ar seco de mesma temperatura, pressão e volume.
Em grande escala, o efeito de flutuabilidade do vapor ajuda a direcionar o movimento do ar através da região mais baixa da atmosfera, conhecida como troposfera, e afeta particularmente o ar em regiões tropicais úmidas. Mesmo nos trópicos, algumas manchas de ar permanecem relativamente secas em comparação com o ar mais úmido localizado a leste ou oeste. Agora, um novo modelo climático sugere que este ciclo de aumento do ar úmido e afundamento do ar seco pode, de certa forma, atenuar os efeitos das mudanças climáticas nos trópicos.
"Sem esse efeito, o aquecimento do clima [nas regiões tropicais] seria ainda pior", disse o autor do estudo Da Yang, professor assistente de ciências atmosféricas na Universidade da Califórnia em Davis e cientista do Lawrence Berkeley National Laboratory. De acordo com o modelo de Yang, publicado em 6 de maio na revista Science Advances, o efeito de flutuabilidade do vapor amplifica a quantidade de energia térmica (calor) liberada para o espaço por regiões tropicais, da ordem de 1 a 3 watts por metro quadrado. O modelo sugere que, à medida que os climas tropicais esquentam, o efeito pode aumentar exponencialmente, o que significa que a região liberaria mais e mais calor, mesmo com o aumento da temperatura..
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Dito isso, o efeito de flutuabilidade do vapor de forma alguma cancela os efeitos da mudança climática, disse Yang. Mas pode estabilizar um pouco os climas tropicais, enquanto as temperaturas nos pólos da Terra sobem em um ritmo comparativamente mais rápido, disse ele.
Mas como isso funciona exatamente?
Nuvens e céu claro
O efeito de flutuabilidade do vapor "é conhecido dos meteorologistas há muito tempo", pelo menos um século, disse Olivier Pauluis, professor de Matemática e Atmosfera / Ciência do Oceano na Universidade de Nova York que não esteve envolvido no estudo, por e-mail . Embora familiar para muitos, a noção de que o ar quente sempre sobe e o ar frio sempre desce é uma "suposição incorreta", disse ele.
"A 'sabedoria convencional' correta remonta ao princípio de Arquimedes e é que o ar leve sobe, o ar pesado desce." No entanto, o ar úmido é mais leve do que o ar seco com a mesma temperatura e pressão, disse Pauluis.
Enquanto os modelos modernos de mudança climática levam essa sabedoria em consideração, Yang teve como objetivo investigar como o ar úmido dos trópicos influencia o aquecimento geral da região, mais especificamente.
Os trópicos ficam a cerca de 20 graus do equador, envolvendo o planeta como um cinturão, de acordo com a National Geographic. Nos trópicos, os padrões globais de circulação de ar geram colunas de ar úmido e colunas de ar relativamente seco que ficam lado a lado, estendendo-se em direção ao céu, disse Yang. O mesmo padrão de colunas de ar alternadas também se manifesta em escalas menores, mas esses bolsões localizados de ar se dissipam em questão de dias, enquanto os de maior escala permanecem estáveis por longos períodos de tempo e influenciam o clima nos trópicos, disse ele.
Nuvens e tempestades se formam no ar úmido, enquanto o céu claro cobre amplamente as regiões secas, disse Yang. O vapor de água atua como um gás de efeito estufa, aprisionando a energia térmica emitida pelos oceanos, terras e regiões inferiores da atmosfera; portanto, pouca energia pode escapar para o espaço das regiões mais úmidas dos trópicos. "A maior parte da energia seria emitida das regiões de céu claro, não das nuvens", disse Yang.
É aqui que o efeito de flutuabilidade do vapor entra em ação.
De acordo com os modelos de computador da equipe, o ar frio impregnado de vapor d'água sobe, formando nuvens e deixando cair chuva ao longo do tempo. Enquanto isso, o ar relativamente seco e quente afunda em regiões claras do céu. À medida que o clima tropical se aquece, mais água se aquece e passa para a forma vaporosa, fazendo com que o ar fique cada vez mais úmido. A mudança subsequente na flutuabilidade impulsiona o ar úmido para cima e impulsiona ondulações no ar circundante; essas ondulações, conhecidas como ondas de gravidade atmosférica, empurram o calor do ar úmido para o ar seco próximo, disse Yang.
Basicamente, as ondas equilibram o aumento repentino na flutuabilidade do vapor, reduzindo qualquer flutuabilidade adicional fornecida pelo calor, disse ele.
Este ciclo leva mais e mais calor para o ar seco, o que libera energia térmica para o céu claro, disse Yang.
"Em outras palavras, [a flutuabilidade do vapor] tornará o ar seco que afunda ainda mais quente", permitindo que mais calor seja emitido de regiões de céu claro, disse Yang. "Se não tivermos esse efeito de flutuação de vapor, provavelmente será o contrário", o que significa que o ar cada vez mais quente subiria em regiões úmidas onde seu calor ficaria preso sob as nuvens, acrescentou..
A descoberta não é "necessariamente inovadora", como os cientistas já sabem sobre o efeito de flutuabilidade do vapor há muito tempo, disse Pauluis. No entanto, destaca a necessidade de levar em conta a temperatura e a umidade relativa ao modelar as mudanças climáticas, especialmente nas regiões tropicais, acrescentou..
Olhando para o futuro, Yang e seus co-autores pretendem desenvolver modelos em grande escala para testar sua teoria. No estudo atual, eles modelaram sistemas de pequena escala de ar úmido e seco que permaneceram estáveis ao longo do tempo, como um sistema de grande escala faria. Para desenvolver um modelo em escala real que capture a atividade nos trópicos, em geral, a equipe exigirá muito mais poder de computação. Além disso, Yang espera coletar dados observacionais de diferentes regiões tropicais, para ver como as previsões da equipe se comportam no mundo real.
"Também queremos saber como a flutuabilidade do vapor afeta as nuvens e os ventos na Terra?" ele disse.
"Um desafio central na previsão de mudanças climáticas futuras está em avaliar corretamente as mudanças nas nuvens de baixo nível, que é onde o efeito [de flutuação de vapor] é mais significativo", acrescentou Pauluis..
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Originalmente publicado em .
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