Processos radiativos na atmosfera por Márcia Yamasoe

0:00 Olá, meninas, é um prazer trazer para vocês um pouquinho sobre as Ciências Atmosféricas. Meu nome é Márcia Yamasoe e eu sou formado em Física, também fiz Mestrado e Doutorado em Física, aqui pela Universidade de São Paulo e toda a minha educação básica eu fiz em escola pública e hoje eu sou professora associada do departamento de Ciências Atmosféricas do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas aqui da Universidade de São Paulo. E minha área de atuação são os processos radioativos na atmosfera, o que que isso quer dizer? Que eu estudo como é que a radiação solar ao atravessar a atmosfera terrestre é atenuada e sofrem interações com a poluição do

0:52 ar e com as nuvens que estão na atmosfera, por exemplo. Então, vamos lá? Os livros de História nos contam que as observações das condições do tempo eram feitas desde há muito tempo, com desenvolvimento da agricultura, por exemplo, um dos objetivos era saber quando era melhor época para plantar, para colher, qual é o período que mais chovia. Também para navegação com embarcações à vela, que eram impulsionadas pelo vento, era importante observação da sua intensidade, saber para onde ele soprava justamente para decidir quando era mais propício se lançar ao mar. Além disso, era fundamental observar também a proximidade ou não de tempestades,

1:38 já que navegar em condições adversas não era nada seguro. Nessa ilustração, vemos uma réplica de uma embarcação a vela egípcia, que foi construída há 3.800 anos, e hoje em dia? Bom, as Ciências Atmosféricas contribuem com serviços muito mais diversos e complexos para a sociedade moderna, o meteorologista pode trabalhar com dados de temperatura, umidade, chuva, vento etc, coletados em estações meteorológicas instaladas em superfície. Um exemplo é a estação meteorológica do IAG, que foi fundada em 1932, e que continua operacional, ou seja, coletando

2:27 dados até os dias de hoje. O meteorologista também pode coletar dados em experimentos de campo, que duram algumas semanas, meses, podendo chegar até alguns anos para responder questões específicas. Por exemplo, neste experimento, no qual esse trailer da foto foi instalado dentro de um túnel na cidade de São Paulo, o objetivo foi caracterizar as emissões veiculares, quais os principais compostos químicos emitidos e em qual proporção, que tipo de combustível emite, que tipo de composto químico. Aqui embaixo é mostrado o lançamento de um balão meteorológico que mede a variação da temperatura, umidade, pressão, vento em função da altura. Além disso,

3:19 também no meio da Floresta Amazônica, como mostram essas outras três fotos que ilustram a torre de 325 metros de altura (a ATTO), construída no coração da floresta para estudar, por exemplo, as trocas gasosas entre a floresta e a atmosfera, como a atmosfera, como a floresta afeta a meteorologia e como as mudanças climáticas podem afetar a floresta. Pode usar imagens de satélite, por exemplo, para analisar aproximação de uma frente fria ou de tempestades, além de produtos também derivados de satélite, como a concentração de alguns poluentes, número de focos de queimadas, temperatura da superfície do mar, traz taxa de precipitação.

4:10 Neste slide, eu mostro algumas dentre as diversas possíveis atuações de um meteorologista: radiação, poluição do ar, mudanças climáticas e paleoclima, ilhas de calor urbano, setor energético, dentre elas as energias renováveis, estudos dos recursos hídricos, eventos extremos. Também pode contribuir com as atividades esportivas e com lazer, pode estudar a atmosfera de outros planetas, contribui com a navegação, aviação, agricultura e o agronegócio, para a segurança do trabalho, conforto térmico, a formação, propagação e dissipação de ciclones e muito mais.

5:03 Um dos tópicos que eu vou falar para vocês é a radiação, já que é uma das áreas, em que eu atuo. A forma como o planeta ganha e perde energia é através da radiação, ao incidir sobre o planeta, parte é refletida pela superfície, parte refletida pela atmosfera, isto, é pelos gases, partículas e nuvens presentes na atmosfera. A Terra também emite radiação, radiação infravermelha, na atmosfera temos alguns gases, chamados gases de efeito estufa, como o vapor d'água, gás carbônico, metano e as próprias nuvens que absorvem esta radiação infravermelha e reemitem

5:49 para cima e para baixo, esse efeito é o que a gente chama de Efeito Estufa. Na atmosfera e aqui na superfície, as trocas de energia entre os sistemas são mais variadas, assim, quando a superfície absorve radiação do Sol, ela aquece, e isso gera os movimentos convectivos e as trocas de calor por condução com a própria atmosfera. O aquecimento da atmosfera acontece principalmente nas regiões tropicais, o que gera circulações atmosféricas e oceânicas, levando calor em direção aos polos. A radiação solar também provoca evaporação de corpos

6:35 aquáticos e da vegetação sobre os continentes, no processo que a gente chama de evapotranspiração. Todo esse vapor d'água vai para atmosfera, onde ela se condensa e forma as nuvens e que depois se precipitam na forma de chuva ou de neve. Além disso, a radiação solar é importante para a fotossíntese, processo no qual as plantas, algas e outros organismos fotossintetizantes absorvem radiação e gás carbônico e emitem oxigênio e vapor d'água para a atmosfera. O problema é que, quando se desmata e se queima, como vem acontecendo com a Floresta Amazônica,

7:22 além da grande quantidade de fumaça emitida, por se tratar de um processo de combustão, há emissão de gás carbônico, também intensificando ainda mais o Efeito Estufa e poluindo a atmosfera, por causa da emissão de diversos compostos químicos. Não é à toa que eu coloquei essa coloração cinza para representar a fumaça, porque nós também estudamos como é que essa fumaça interage com a radiação solar e como isso afeta o balanço de energia do planeta, também estudamos as nuvens particularmente quando o céu está parcialmente encoberto, como ilustra esse exemplo, a gente vê que a radiação solar se propaga de uma forma muito mais complexa,

8:11 então, modelar e entender esse processo é muito mais difícil, aumentando ainda mais o desafio do meteorologista nesse estudo. O próximo tópico que eu trago para vocês é a questão da poluição do ar. A própria floresta emite compostos químicos para a atmosfera, material particulado, uma queimada pode também acontecer naturalmente, por exemplo, quando a vegetação está muito seca e cai um raio sobre ela, mas na maioria das vezes essas queimadas são geradas pelo homem, então, junto com a emissão veicular, aviação, as indústrias todos esses meios representam fontes de poluentes para atmosfera

9:06 de origem antrópica. Essas fontes lançam para a atmosfera inúmeros compostos químicos, como eu caracterizei aqui por essas diferentes letras, uma vez na atmosfera, esses compostos químicos podem sofrer envelhecimento, ou seja, transformações químicas e físicas mudando as características do aerossol na própria atmosfera. A radiação solar também pode contribuir para esse processo através de reações fotoquímicas, a poluição também pode ser transportada pelo vento para outras regiões, sofrer deposição

9:53 e afetar a formação de nuvens e, assim como a taxa de precipitação. O processo de deposição desses poluentes pode acontecer por sedimentação ou serem lavados pela própria chuva. Finalmente, o problema da poluição do ar é que ela pode afetar o meio ambiente como um todo, pode causar danos aos materiais, à vegetação e particularmente afetar a saúde da população humana, principalmente de crianças e idosos, causando alergias e doenças mais graves, como as cardiorrespiratórias, podendo inclusive levar à morte. Quem mora aqui na grande São Paulo deve se

10:41 lembrar do dia 19 de agosto de 2019, em que o céu da cidade ficou totalmente escuro, a partir das 15:00 da tarde e que alguns moradores reportaram a ocorrência da chuva preta. Então, as Ciências Atmosféricas estudam a composição química da água da chuva, dos gases e do material particulado, sendo um dos objetivos principais identificar quais são as fontes emissoras desses poluentes. Voltando para aquele exemplo da chuva negra que aconteceu aqui em São Paulo, as imagens de satélites da NASA para os dias 15 a 23 de agosto de 2019 mostram que essa poluição foi

11:26 originada por queimadas na Amazônia, Bolívia, Mato Grosso e a entrada de uma frente fria fez com que a fumaça que originalmente iria para o Sul fosse desviada para região Sudeste do Brasil e para caracterizar aquele evento de chuva negra em São Paulo, essa figura ilustra um produto de satélite que mostra a quantidade de fumaça que chegou até aqui na região Sudeste, então a cor amarela e avermelhada indica a localização daquela pluma de fumaça, né, e, quanto mais amarela, maior seria a concentração da fumaça. E finalmente né, o modelo de qualidade do ar, o modelo numérico, foi utilizado para simular aquele episódio e a

12:20 gente consegue observar partir dessa figura da direita que o modelo conseguiu reproduzir direitinho, né, o comportamento da fumaça que foi transportada em direção à região Sudeste, trazendo toda aquela fumaça para cá. Bom, com isso eu finalizo a minha apresentação, desejo a todas vocês um excelente aproveitamento do Projeto Astrominas e muito obrigada pela atenção!