Como Pinatubo, os incêndios australianos de 2019–2020 e Hunga Tonga alteraram a temperatura da estratosfera

Grandes erupções e temporadas de incêndios florestais de enorme escala conseguem empurrar quantidades gigantescas de partículas e gases para a atmosfera, às vezes alterando as temperaturas em escala planetária.

O desafio é demonstrar o que um evento isolado realmente provocou, já que a atmosfera já carrega muitos sinais sobrepostos. Um novo estudo apresenta uma forma de reduzir esse ruído de fundo e identificar a “impressão digital” de desastres específicos - inclusive se eles aqueceram ou resfriaram diferentes camadas do ar.

O trabalho se concentra em três episódios marcantes: a erupção do Monte Pinatubo em 1991, os incêndios australianos de 2019–2020 e a erupção, em 2022, do vulcão submarino Hunga Tonga.

Os pesquisadores observaram que os três casos geraram mudanças de temperatura estatisticamente significativas na estratosfera, embora os efeitos mais próximos do solo nem sempre tenham sido nítidos.

Três eventos, ingredientes diferentes

Apesar de todos serem extremos, cada episódio se destacou por razões próprias - sobretudo pelo que foi lançado na atmosfera e pela altitude em que esses materiais se acumularam.

No Pinatubo, uma carga enorme de aerossóis de sulfato foi arremessada para a estratosfera. Já os incêndios australianos elevaram fumaça a alturas suficientes para alcançar a alta troposfera e a estratosfera.

Enquanto isso, o Hunga Tonga levou para a estratosfera uma quantidade impressionante de vapor d’água - em algo que os pesquisadores descrevem como a maior explosão atmosférica já registrada por satélites.

“Esses eventos são extraordinários e muito únicos em termos dos diferentes materiais que eles injetam em diferentes altitudes”, disse o autor principal do estudo, Yaowei Li, cientista visitante no MIT.

“Então fizemos a pergunta: esses eventos realmente perturbam a temperatura global a um ponto que possa ser identificável em meio ao ruído meteorológico natural? Eles poderiam contribuir para parte do aquecimento excepcional da superfície global que vimos nos últimos anos?”

De forma geral, a resposta é sim para a estratosfera, mas em grande parte não quando se trata de explicar a recente disparada do aquecimento global na superfície.

Mudanças climáticas acima da Terra

O estudo mira a estratosfera, camada situada acima da troposfera. É na troposfera que vivemos e onde, nas últimas décadas, o aquecimento impulsionado pela ação humana foi mais intenso.

A estratosfera, porém, se comporta de outro modo e pode responder de maneira abrupta a grandes injeções de aerossóis, fumaça ou vapor d’água.

Nos resultados, o Pinatubo exibiu o padrão clássico esperado pela ciência do clima: aquecimento na estratosfera acompanhado de resfriamento na troposfera.

Os incêndios australianos e o Hunga Tonga também deixaram sinais fortes na estratosfera. A fumaça dos incêndios gerou aquecimento, enquanto o Hunga Tonga levou a resfriamento. Ainda assim, em nenhum dos dois casos apareceu, nos primeiros dois anos após o evento, um sinal troposférico global consistente e claramente detectável.

“Entender as respostas do clima a forçantes naturais é essencial para interpretarmos a mudança climática antropogênica”, disse Li.

“Ao contrário do resfriamento global da troposfera e da superfície causado pelo Pinatubo, nossos resultados também indicam que os incêndios australianos e a erupção do Hunga Tonga podem não ter desempenhado um papel na aceleração do aquecimento global da superfície nos últimos anos. Portanto, deve haver outros fatores.”

Filtrando o ruído do clima

O ponto central do artigo é a metodologia. Em vez de encarar séries de temperatura confusas e tentar inferir causas, a equipe aplicou uma abordagem baseada em relação sinal-ruído.

Eles partiram de medições de temperatura por satélite em diferentes altitudes, disponíveis desde 1979, e reuniram um grande conjunto de dados a partir de 1986.

Essas observações mostram tendências de longo prazo: aquecimento na troposfera e resfriamento na estratosfera - movimentos em grande parte associados aos gases de efeito estufa. Para “nivelar” a referência, os pesquisadores removeram essas tendências prolongadas.

Mesmo assim, a variabilidade natural ainda embaralha a leitura. O planeta alterna naturalmente entre fases mais quentes e mais frias em ciclos como El Niño e La Niña, e o Sol também imprime uma influência recorrente em um ciclo de aproximadamente 11 anos. A equipe incorporou esses padrões e subtraiu seus efeitos.

Com esses principais motores de “fundo” reduzidos, as elevações e quedas remanescentes ficaram mais fáceis de associar a acontecimentos pontuais de grande magnitude, como uma erupção vulcânica ou uma temporada gigantesca de incêndios.

Pinatubo: o caso clássico de resfriamento

Depois de aplicar o método, o Pinatubo se comportou exatamente como a literatura científica descreve há décadas - o que serviu como uma verificação importante.

O grupo estimou que a erupção reduziu as temperaturas globais da troposfera na baixa atmosfera em até cerca de 0,7 °C, e que esse resfriamento persistiu por mais de dois anos.

O mecanismo é direto: na estratosfera, os aerossóis de sulfato refletem parte da luz solar que chega, fazendo com que menos energia alcance a baixa atmosfera e a superfície.

Ao mesmo tempo, esses aerossóis aqueceram a estratosfera ao absorver calor irradiado para cima a partir das camadas inferiores.

Como esse quadro coincide com muitos estudos anteriores, os pesquisadores se sentiram seguros para aplicar a mesma técnica de filtragem aos outros dois casos, que costumam gerar mais debate.

Fumaça de incêndio aquece em grandes altitudes

No caso dos incêndios australianos de 2019–2020, o método revelou um aquecimento estratosférico marcante: até cerca de 0,77 °C em escala global, com duração de aproximadamente cinco meses. Ainda assim, a equipe não encontrou uma mudança global clara na temperatura da troposfera atribuível aos incêndios.

“No fim, descobrimos que a fumaça dos incêndios florestais causou um aquecimento muito forte na estratosfera porque esses materiais são quimicamente muito diferentes do sulfato”, explicou Li.

“São partículas de cor escura, o que significa que são eficientes em absorver radiação solar. Então uma quantidade relativamente pequena de fumaça pode causar um aquecimento dramático.”

Embora os incêndios tenham injetado “apenas” cerca de 1 milhão de toneladas de partículas de fumaça na alta atmosfera - uma massa bem menor do que a dos aerossóis do Pinatubo -, a capacidade de absorver luz solar fez dessa fumaça um aquecedor estratosférico poderoso.

Vapor d’água mudou o céu

A assinatura do Hunga Tonga foi diferente mais uma vez. A erupção lançou na estratosfera uma quantidade enorme de vapor d’água - quase 150 milhões de toneladas.

A equipe concluiu que isso gerou resfriamento na estratosfera média a superior de até cerca de 0,5 °C, persistindo por vários anos.

O resultado chama atenção porque o vapor d’água frequentemente é associado ao aquecimento em muitos contextos, mas seus efeitos dependem da altitude, da química e de como ele modifica a radiação e a circulação na estratosfera.

Aquecimento na superfície ainda sem solução

Uma das razões pelas quais o estudo é relevante é pelo que ele ajuda a descartar. Os últimos anos foram excepcionalmente quentes no mundo, e é natural questionar se megaincêndios ou uma grande erupção poderiam ter alterado a atmosfera a ponto de responder por parte disso.

Os achados sugerem que esses dois eventos naturais recentes não explicam o calor persistente na baixa atmosfera.

“Os incêndios australianos e a erupção do Hunga Tonga realmente deram um golpe forte em altitudes estratosféricas, e este estudo mostra pela primeira vez como quantificar quão forte foi esse golpe”, disse Li.

“Acho o impacto deles lá em cima bastante notável, mas a questão em aberto é por que os últimos anos foram tão quentes mais abaixo, na troposfera - descartar esses eventos naturais aponta ainda mais fortemente para influências humanas.”

Assim, os fenômenos dramáticos que enxergamos - colunas de fumaça, nuvens de erupção - de fato sacodem a alta atmosfera. Mas o aquecimento contínuo onde as pessoas vivem segue remetendo ao fator lento e constante que já conhecemos bem demais.