Minúsculas partículas de aerossol podem potencializar as nuvens de tempestades tropicais

A descoberta sugere que estudos anteriores sobre a formação de tempestades podem ter ignorado o efeito por estarem analisando os tipos errados de nuvens.

Por Instituto de Física Atmosférica, Academia Chinesa de Ciências com informações de Science Daily.

Partículas minúsculas de aerossol podem fortalecer nuvens convectivas tropicais, mas os cientistas debatem essa ideia há décadas. Os aerossóis influenciam a formação e o crescimento das gotículas de nuvem, o que pode afetar a condensação e a liberação de calor latente.

Um processo proposto, denominado revigoramento convectivo de aerossóis condensacionais, depende do desenvolvimento de uma supersaturação muito alta de vapor de água nas nuvens. Quando essas condições ocorrem, partículas de aerossol adicionais podem formar novas gotículas. Isso pode aumentar a condensação, liberar mais calor latente e potencialmente acelerar a ascensão do ar dentro da nuvem.

Por que estudos anteriores podem não ter percebido isso

As medições aéreas geralmente não detectaram os altos níveis de supersaturação quase estacionária necessários para esse processo. No entanto, isso não significa que tais condições nunca ocorram na atmosfera.

Muitas medições anteriores se concentraram em ambientes de nuvens onde a supersaturação extrema era improvável. Isso incluía nuvens relativamente poluídas, nuvens rasas e quentes e nuvens amostradas abaixo de suas regiões convectivas mais profundas. Em altitudes maiores, colisões de gotículas, formação de precipitação e correntes ascendentes mais rápidas podem reduzir a área superficial total das gotículas, permitindo que a supersaturação se acumule.

Dados de aeronaves provenientes de nuvens tropicais

Um novo estudo publicado na revista Advances in Atmospheric Sciences examinou observações aéreas coletadas durante o Experimento de Processos de Nuvens, Aerossóis e Monções da NASA nas Filipinas. A campanha ocorreu sobre as Filipinas e oceanos tropicais próximos em 2019.

Pesquisadores da China, dos EUA e de Israel estimaram a supersaturação em estado quase estacionário usando medições das velocidades das correntes ascendentes e das distribuições de tamanho das gotículas de nuvem. O método captura o equilíbrio entre o vapor de água produzido pela ascensão do ar e o vapor de água removido pela condensação nas gotículas.

Os resultados indicam que as nuvens convectivas tropicais podem atingir níveis de supersaturação muito superiores aos registados em estudos aéreos anteriores que utilizaram métodos comparáveis.

A supersaturação aumentou à medida que a aeronave amostrava porções mais altas das nuvens, atingindo cerca de 10% a aproximadamente −5°C. Nessa temperatura, as regiões de corrente ascendente ainda eram compostas principalmente de gotículas líquidas super-resfriadas.

A supersaturação estimada continuou aumentando em temperaturas mais frias. No entanto, o gelo começou a se formar nessas regiões, tornando as estimativas baseadas apenas na fase líquida menos precisas.

Supersaturação extrema em correntes ascendentes profundas

Um estudo complementar publicado recentemente fornece suporte adicional às descobertas. Pesquisadores que utilizaram dados da campanha aérea ESCAPE sobre o litoral do Texas e da Louisiana detectaram, de forma independente, uma supersaturação quase estacionária rara, porém extrema, de cerca de 11% no interior de correntes ascendentes convectivas profundas.

Em conjunto, os estudos sugerem que a alta supersaturação de vapor de água ocorre nos ambientes de nuvens onde a revitalização convectiva de aerossóis condensantes é mais provável.

Os maiores valores confiáveis ​​foram encontrados em fortes correntes ascendentes com concentrações relativamente baixas de gotículas. Quando as nuvens continham mais gotículas, sua área de superfície combinada aumentava. Mais vapor então se condensava nessas gotículas, reduzindo a supersaturação estimada.

O combustível oculto dentro das nuvens tropicais

As observações não comprovam que os aerossóis causaram o fortalecimento das nuvens analisadas. Em vez disso, demonstram que as condições atmosféricas necessárias para o fortalecimento por condensação de aerossóis podem se desenvolver dentro de nuvens convectivas tropicais reais.

A alta supersaturação atua como o “combustível” que partículas adicionais de aerossol fino ou ultrafino podem usar para formar mais gotículas. Essas gotículas podem aumentar a condensação, liberar calor latente adicional e potencialmente fortalecer as correntes ascendentes da nuvem.

A principal conclusão não é apenas a existência de supersaturação extrema. Os cientistas também precisam examinar os tipos corretos de nuvens para detectá-la.

“Estudos anteriores analisaram nuvens poluídas ou rasas — tipos que normalmente não criam as condições de alta supersaturação necessárias para o fortalecimento da condensação. Portanto, não é surpresa que não tenham observado esse mecanismo em ação”, disse Daniel Rosenfeld, da Universidade Hebraica de Jerusalém e da Universidade de Wuhan, que participou de ambos os estudos. “Nossas observações mostram: se você quiser ver esse mecanismo em ação, precisa observar nuvens profundas e limpas sobre o oceano.”

Testando o mecanismo de nuvem diretamente

Os pesquisadores agora planejam testar o processo proposto de forma mais direta por meio de campanhas aéreas dedicadas. Esses estudos compararão nuvens convectivas tropicais limpas e poluídas, com atenção especial às regiões de fortes correntes ascendentes. Os cientistas também precisarão distinguir melhor entre as fases líquida e de gelo dentro das nuvens.

“Em última análise, nosso objetivo é aprimorar a compreensão física e a previsão dos efeitos dos aerossóis na convecção profunda, na precipitação, nos raios e no clima”, disse Rosenfeld.

Fonte da história:
Materiais fornecidos pelo Instituto de Física Atmosférica da Academia Chinesa de Ciências . Nota: O conteúdo pode ser editado em termos de estilo e extensão.

Referências de periódicos :
Zengxin Pan, Daniel Rosenfeld, Lin Zang, Feiyue Mao, Jiwen Fan. Aircraft-observed High Supersaturation Indicates the Potential of Aerosol Convective Invigoration Effect. Advances in Atmospheric Sciences, 2026; DOI: 10.1007/s003760265894y
Saurabh Patil, Greg M. McFarquhar, Yongjie Huang, Greg Roberts, Mengistu Wolde, Leonid Nichman, Cuong Nguyen, Keyvan Ranjbar, Natalia Bliankinshtein, Amanda Richter, Pavlos Kollias, Daniel Rosenfeld. Quasi‐Steady State Supersaturation: Do High Values Derived From ESCAPE Represent Real High Supersaturations and the Potential for Condensational Invigoration? Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2026; 131 (12) DOI: 10.1029/2025JD045547

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