Particles released into the atmosphere by the flames modify the freezing process of water droplets, possibly affecting precipitation, suggest researchers from USP and collaborators in the journal Communications Earth & Environment (photo: Arquivo/Agência Brasil) // Partículas liberadas na atmosfera pelas chamas modificam o processo de congelamento das gotículas de água, possivelmente afetando as precipitações, sugerem pesquisadores da USP e colaboradores na revista Communications Earth & Environment (foto: Arquivo/Agência Brasil)
DIVERSITY OF OPINIONS (485)
Scientists discover how fires interfere with the formation of rain clouds in the Amazon
Thais Szego | FAPESP Agency
September 17, 2021
A Brazilian study published in Communications Earth & Environment magazine reveals how fires interfere with the formation of rain clouds in the Amazon. According to the authors, the small solid or liquid particles released into the atmosphere by the flames – also known as aerosols – make it difficult to freeze cloud droplets when the atmosphere is humidified, but they can also favor freezing when the atmosphere is drier. This alters the natural functioning of clouds and their typical altitude, possibly also affecting their ability to produce rain and the incidence of sunlight on the ground.
To reach this conclusion, the scientists combined a large database collected over a 15-year span from 2000 to 2014. US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) satellite images were used, measured the amount of atmospheric aerosols from fires carried out by the Aerosol Robotic Network (Aeronet), of the National Aeronautics and Space Administration (NASA), and data that characterize the properties of the atmosphere, the so-called reanalysis data, produced by the European Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF). Satellite images and reanalysis data covered the entire Amazon region and aerosol information was examined for five locations in southern Amazonia: Alta Floresta and Cuiabá (MT), Rio Branco (AC), Ji-Paraná and Ouro Preto from the West (RO).
The objective of the investigation was to study, observationally, the freezing temperature of drops in convective clouds, a type that forms vertically and can develop to altitudes above ten kilometers, trying to understand what are the most important factors for this phenomenon. The presence of ice in clouds is very important, as it influences the formation of rain and the average time they are present in the atmosphere. “The longer the average duration of clouds, the more solar radiation is reflected back to space, contributing to the planet's cooling”, explains Alexandre Correia, professor at the Department of Applied Physics at the Physics Institute of the University of São Paulo (IF- USP) and first author of the article.
The research was supported by FAPESP and had the participation of Elisa Sena (Federal University of São Paulo), Maria A. F. Silva Dias (USP's Institute of Astronomy, Geophysics and Atmospheric Sciences) and Ilan Koren (Weizmann Institute of Science).
The results obtained showed that freezing, which in this case does not happen at 0 °C, as in our daily life, but from around -10 °C, depends on three main elements that act in an associated way: the humidification of the atmosphere, solar radiation and aerosol particles. During the rainy season in southern Amazonia (December to April, approximately), the atmosphere is extremely clean and the origin of the particles that make up these aerosols is natural - they can come from the condensation of gases emitted by the forest itself or by the abrasive effect wind over soil and vegetation and usually contain pollen, microorganisms and sea salt, among others. During the burning season, which occurs every year approximately between August and October, the great fires in the Amazon region emit a gigantic amount of smoke that spreads throughout the area and is also transported by the wind to other locations. “They produce much worse pollution than that of the urban region of the city of São Paulo, for example”, says Correia.
This work helps to understand how the clouds in the Amazon behave and may enrich and support other studies. “The influence of clouds on the climate is extremely important and this is the most complex topic in climate models that try to assess what will happen in relation to this topic in the future”, says the professor at the IF-USP. “For this reason, any improvement in knowledge of how clouds work is an important element for advancing research.”
The article Preconditioning, aerosols, and radiation control the temperature of glaciation in Amazonian clouds can be read at www.nature.com/articles/s43247-021-00250-3.
This text was originally published by Agência FAPESP under the Creative Commons CC-BY-NC-ND license.
(Until Next Tuesday, September 28, 2021)
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DIVERSIDADE DE OPINIÕES (485)
Cientistas descobrem como as queimadas interferem na formação de nuvens de chuva na Amazônia
Thais Szegö | Agência FAPESP
17 de setembro de 2021
Estudo brasileiro divulgado na revista Communications Earth & Environment revela como as queimadas interferem na formação de nuvens de chuva na Amazônia. Segundo os autores, as pequenas partículas sólidas ou líquidas liberadas na atmosfera pelas chamas – também conhecidas como aerossóis – dificultam o congelamento de gotas de nuvens quando a atmosfera encontra-se umidificada, mas podem também favorecer o congelamento quando a atmosfera está mais seca. Isso altera o funcionamento natural das nuvens e sua altitude típica, possivelmente também afetando sua capacidade de produzir chuvas e a incidência de raios solares no solo.
Para chegar a essa conclusão, os cientistas fizeram uma combinação de uma grande base de dados coletada em um intervalo de 15 anos, de 2000 a 2014. Foram usadas imagens de satélites da National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), dos Estados Unidos, medidas da quantidade de aerossóis atmosféricos provenientes das queimadas efetuadas pela rede Aerosol Robotic Network (Aeronet), da National Aeronautics and Space Administration (Nasa), e dados que caracterizam propriedades da atmosfera, os chamados dados de reanálise, produzidos pela European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF). As imagens de satélite e os dados de reanálise cobriram toda a região amazônica e as informações sobre os aerossóis foram examinadas para cinco localidades no sul da Amazônia: Alta Floresta e Cuiabá (MT), Rio Branco (AC), Ji-Paraná e Ouro Preto do Oeste (RO).
O objetivo da investigação era estudar de maneira observacional a temperatura de congelamento de gotas em nuvens convectivas, um tipo que se forma verticalmente e pode se desenvolver até altitudes acima de dez quilômetros, procurando entender quais são os fatores mais importantes para esse fenômeno. A presença de gelo em nuvens é muito importante, pois influencia na formação de chuva e no tempo médio que elas estão presentes na atmosfera. “Quanto maior a duração média de nuvens, mais radiação solar é refletida de volta para o espaço, contribuindo para o resfriamento do planeta”, explica Alexandre Correia, professor do Departamento de Física Aplicada do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IF-USP) e primeiro autor do artigo.
A pesquisa teve apoio da FAPESP e contou com a participação de Elisa Sena (Universidade Federal de São Paulo), Maria A. F. Silva Dias (Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da USP) e Ilan Koren (Weizmann Institute of Science).
Os resultados obtidos mostraram que o congelamento, que nesse caso não acontece a 0 °C, como no nosso dia a dia, mas a partir de cerca de -10 °C, depende de três principais elementos que agem de forma associada: a umidificação da atmosfera, a radiação solar e as partículas de aerossol. Na época da estação chuvosa no sul da Amazônia (dezembro a abril, aproximadamente), a atmosfera é extremamente limpa e a origem das partículas que compõem esses aerossóis é natural – elas podem ser provenientes da condensação de gases emitidos pela própria floresta ou pelo efeito abrasivo do vento sobre o solo e a vegetação e costumam conter pólen, microrganismos e sal marinho, entre outros. Na época de queimadas, que ocorre todos os anos aproximadamente entre agosto e outubro, os grandes incêndios na região amazônica emitem uma quantidade gigantesca de fumaça que se espalha por toda a área e também é transportada pelo vento para outras localidades. “Eles produzem uma poluição muito pior do que a da região urbana da cidade de São Paulo, por exemplo”, conta Correia.
Esse trabalho ajuda a entender como as nuvens da Amazônia se comportam e poderá enriquecer e dar embasamento a outros estudos. “A influência das nuvens sobre o clima é importantíssima e esse é o tópico mais complexo em modelos climáticos que tentam avaliar o que acontecerá em relação a esse tema no futuro”, afirma o professor do IF-USP. “Por isso, qualquer melhoria no conhecimento de como as nuvens funcionam é um elemento importante para o avanço das pesquisas.”
O artigo Preconditioning, aerosols, and radiation control the temperature of glaciation in Amazonian clouds pode ser lido em www.nature.com/articles/s43247-021-00250-3.
Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND.
(Até a próxima Terça-Feira, 28 de Setembro, 2021)