Uma nova pesquisa, baseada em dados de duas décadas, mostra que nos dez anos após seu início em 2000, a megasseca do sudoeste da América do Norte (SWNA) causou uma mudança de 30% na atividade das ondas de gravidade na atmosfera superior da Terra.

Há mais de 30 anos, Chester Gardner, do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da Universidade de Illinois, e Chiao-Yao She, do Departamento de Física da Universidade Estadual do Colorado (ambas nos EUA), uniram-se para estudar a atmosfera média da Terra. Usando radar de laser de ressonância de sódio (lidar), os dois desenvolveram e demonstraram uma nova técnica importante para medir perfis de temperatura na atmosfera superior da Terra.

Posteriormente, eles conseguiram observar mudanças nas ondas de gravidade da atmosfera superior em dois locais (Albuquerque, no Novo México, e Ft. Collins, no Colorado) durante um período de 20 anos. Seus resultados, descrevendo como as ondas mudaram após o início da seca, foram publicados na revista Geophysical Research Letters.

Em 1994, uma equipe liderada por Gardner instalou um sistema lidar em um grande telescópio no Starfire Optical Range fora de Albuquerque, na Kirtland Air Force Base. O sistema lidar mediu a temperatura e os ventos na atmosfera superior, usando o sódio atômico como espécie-alvo até o final de 2000.

Subproduto de outras pesquisas

Partículas de poeira cósmica que são vaporizadas na atmosfera da Terra são a fonte desse sódio atômico. Usando um feixe de laser, o sódio atômico pode ser excitado, fazendo com que brilhe. Um telescópio no solo coleta a luz retroespalhada da fluorescência de sódio e os computadores processam essa informação para derivar perfis de densidade de sódio, temperatura e velocidade radial do vento. A equipe de She na Universidade Estadual do Colorado fez observações semelhantes em Ft. Collins, acabando por compilar um extenso conjunto de dados que durou 20 anos, de 1990 a 2010.

A descoberta de mudanças na atividade das ondas durante a megasseca foi um feliz subproduto de outras pesquisas. Os pesquisadores estavam estudando como a temperatura e os ventos flutuavam na atmosfera superior por causa das ondas geradas na atmosfera inferior e ficaram surpresos ao encontrar mudanças consideráveis ​​na atividade das ondas gravitacionais após o início da seca.

“Nunca esperávamos fazer observações que pudessem fornecer algumas informações sobre como uma seca poderia afetar a atmosfera superior da Terra”, disse Gardner.

Depois de analisarem os dados de Gardner em Albuquerque e os de She em Ft. Collins, eles descobriram uma redução significativa (de cerca de 30%) na atividade das ondas após o início da seca. As mudanças na atividade das ondas de gravidade podem estar relacionadas à geração reduzida de ondas por tempestades troposféricas durante a megasseca e a uma distribuição geográfica alterada de eventos de precipitação no oeste e meio-oeste dos Estados Unidos. Simplificando, menos precipitação significa menos tempestades, então menos ondas estão sendo geradas pelas tempestades.

O que é uma megasseca?

Uma megasseca é um período prolongado de seca que dura duas décadas ou mais. A megasseca do sudoeste da América do Norte começou em 2000 e ainda persiste 22 anos depois, sem fim à vista.

Gardner e She dizem que a megasseca SWNA é significativa não apenas por causa de sua duração, mas também pelo tamanho da região geográfica impactada, que se estende do norte do México até as fronteiras do norte dos estados do Oregon e de Wyoming, e da costa do Pacífico até o fronteiras orientais de Wyoming, Colorado e Novo México.

Acredita-se que a atual megasseca em particular seja o período de 22 anos mais seco na região desde 800 d.C. Argumenta-se que o aquecimento da atmosfera da Terra induzido pelo homem pode ter contribuído com mais de 40% da gravidade do fenômeno.

Influência na circulação global da atmosfera

As ondas de gravidade – não confundir com ondas gravitacionais associadas a fenômenos cosmológicos como buracos negros – ocorrem na interface entre dois meios quando a gravidade ou a flutuabilidade tentam restaurar o equilíbrio. Segundo Gardner, esse efeito é como deixar cair uma pedra em uma lagoa com água. A pedra desloca a superfície da lagoa, empurrando a água para baixo; a flutuabilidade restaura a água, que então oscila, gerando um anel de ondas que se propaga para fora. Essas são as ondas de gravidade.

Uma maneira pela qual as ondas são geradas na baixa atmosfera é por convecção de tempestade, que desencadeia ondas de gravidade causando movimento vertical que resulta em oscilação. As ondas também podem ser geradas pelo ar que flui sobre características topográficas, como montanhas, que deslocam o ar para cima.

Enquanto as ondas em uma lagoa se propagam apenas ao longo da interface ar-água, as ondas de gravidade na atmosfera se propagam em todas as direções. Essas ondas impulsionam a circulação global da atmosfera superior e podem afetar o clima espacial e as órbitas dos satélites.

Resultados impactantes

Gardner e She dizem que o recente trabalho é importante porque demonstra que as mudanças regionais na baixa atmosfera também podem afetar a alta atmosfera. Eles acreditam que esta é a primeira vez que um efeito climático regional foi observado na atmosfera superior.

Os resultados podem ser usados ​​para testar e validar a próxima geração de modelos de computador atmosférico regional de alta resolução que podem resolver as ondas de pequena escala observadas pelo lidar.

“Os modelos atmosféricos atuais não podem ver as ondas porque a resolução, mesmo nos modelos de computador mais rápidos, não é suficiente para ver a escala dessas ondas”, explicou Gardner. “Agora, os cientistas estão desenvolvendo modelos regionais em resolução muito alta, e assim os modelos podem ver as ondas em grande escala. Nossas observações podem ser usadas para testar a precisão desses modelos e validá-los.”