Pesquisadores da Universidade de Columbia desvendaram o mecanismo por trás de um fenômeno climático de grande relevância.
Enquanto a superfície terrestre e as camadas inferiores da atmosfera registram aquecimento, a atmosfera superior tem esfriado de forma acentuada. Esse comportamento representa um sinal inconfundível das mudanças climáticas provocadas por emissões humanas.
O estudo, publicado na revista Nature Geoscience, explicou a física que permite ao dióxido de carbono exercer papéis opostos nas diferentes camadas atmosféricas. O professor Robert Pincus, do Observatório Lamont-Doherty da Universidade de Columbia, afirmou que o trabalho resolve um enigma conhecido há mais de 50 anos.
Até então, os detalhes do processo não eram completamente compreendidos pelos cientistas. No nível mais baixo da atmosfera, o dióxido de carbono retém o calor que de outra forma escaparia para o espaço.
Essa retenção contribui diretamente para o aquecimento global observado nas últimas décadas. Já na estratosfera — que se estende de aproximadamente 11 a 50 quilômetros acima da superfície — o comportamento se inverte completamente.
As moléculas de CO2 absorvem energia infravermelha vinda de baixo e a irradiam para o espaço, atuando como um radiador eficiente. Com o aumento da concentração de dióxido de carbono, a eficiência desse processo de resfriamento cresce de maneira significativa.
O resultado é o resfriamento progressivo da estratosfera, conforme demonstrado pelos dados observacionais. Esse fenômeno já havia sido previsto nos anos 1960 pelos modelos climáticos do cientista Syukuro Manabe, laureado com o Prêmio Nobel.
Desde a década de 1980, a estratosfera registrou um resfriamento de cerca de 2 graus Celsius. Essa taxa é mais de dez vezes superior ao que ocorreria na ausência das emissões humanas de CO2.
Os princípios gerais eram conhecidos, mas os detalhes quantitativos permaneciam obscuros até a publicação deste estudo. O pesquisador pós-doutoral Sean Cohen, autor principal do trabalho, explicou que o avanço foi possível graças a um método iterativo sofisticado.
Os cientistas combinaram modelos matemáticos com simulações detalhadas e dados do mundo real ao longo de meses de ajustes. O estudo identificou as equações que melhor descrevem a interação do CO2 com a radiação infravermelha.
Determinados comprimentos de onda formam uma zona ideal particularmente eficaz, que se expande com o aumento dos níveis de CO2. Outros gases, como o vapor d’água e o ozônio, também contribuem para fenômenos semelhantes, mas com influência significativamente menor.
Os pesquisadores confirmaram ainda três fenômenos bem documentados. O resfriamento varia conforme a altitude, sendo mais intenso nas camadas superiores da estratosfera.
Cada duplicação na concentração de CO2 provoca um resfriamento de 8 graus Celsius no topo da estratosfera. Além disso, esse resfriamento reduz a quantidade de energia infravermelha que escapa para o espaço, intensificando o aquecimento nas camadas inferiores e na superfície terrestre.
O professor Pincus destacou que o estudo ajuda a identificar os elementos essenciais do processo climático. Os resultados fornecem uma base sólida para o desenvolvimento de pesquisas futuras na área.
As descobertas podem ter implicações além do planeta Terra. Sean Cohen sugeriu que o conhecimento adquirido pode ser aplicado para entender atmosferas de outros planetas do sistema solar e de exoplanetas distantes.
Mais detalhes sobre a pesquisa estão disponíveis no artigo publicado no phys.org.
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