Aeronaves ajudam a entender complexidades da atmosfera

Aeronaves capazes de voar 20 km de altitude são utilizadas para testar instrumentos, que no futuro, poderão ser levados por satélites para melhorar nossa compreensão das relações entre a química atmosférica e o clima

Campanha realizada na Austrália utiliza aeronaves que voam a grandes altitudes para estudar as relações entre química atmosférica e clima.

(Scientific American Brasil) Experimentos em grandes altitudes são testes de avaliação planejados pelo programa de Exploração e Processamento por Medição de Radiação Infravermelha e Ondas Milimétricas (Premier, na sigla em inglês), uma das candidata da missão Earth Explorer da Agência Espacial Européia (Esa). Essas missões visam coletar informações sobre o nosso planeta, a partir do espaço.

A Premier é uma das seis candidatas a missão Earth Explorer cujo projeto preliminar já está completo. O conceito dessa missão, bem como das outras cinco, foi apresentado à comunidade científica em Reunião de Consulta Pública realizada em Lisboa, no início do ano. Em seguida, o Comitê para Observação Terrestre da Esa deverá selecionar até três missões para a próxima etapa (estudo de viabilidade). Posteriormente, uma sétima missão está prevista para ser lançada por volta de 2016.

Através de absorção, emissão e espalhamento, gases do efeito estufa e aerossóis interagem com a radiação eletromagnética e alteram o clima na Terra. A abundância e a distribuição de oligoelementos gasosos e aerossóis são controladas por complexas transformações químicas e processos dinâmicos que ainda não são bem compreendidas. Um dos principais desafios na pesquisa sobre mudanças climáticas é entender como esses processos químicos afetam o clima da Terra. Para isso é preciso melhorar os modelos químico-climáticos atuais, que têm como objetivo prever nosso clima nas próximas décadas e séculos.

Para atender a essas necessidades, a missão Premier deverá quantificar os processos que controlam a composição da troposfera média e superior e da estratosfera inferior ─ que corresponde a uma faixa entre 5 e 25 km acima da superfície da Terra. Essa região da atmosfera é especialmente importante para os estudos climáticos por conter ar mais frio e ser mais sensível a mudanças na distribuição de gases e nuvens radiativas. Através do transporte de vapor d`água, ozônio, metano, nuvens e aerossóis, essa região abriga diversas interações importantes entre a componentes atmosféricos que afetam o clima.

Para investigar essas relações medindo a temperatura, vapor d`água e um grande número de oligoelementos gasosos como ozônio e metano com alta resolução espacial, a Premier utiliza dois instrumentos inovadores – um espectrômetro de imageamento infravermelho e o primeiro sonar de ondas milimétricas otimizado para a troposfera superior.

Esses instrumentos se baseiam na herança de missões anteriores como o radiômetro de ondas milimétricas do satélite sueco Odin, que constitui uma missão associada da Esa, e do Interferômetro de Michelson para Sondagem Atmosférica Passiva (Mipas, na sigla em inglês) do satélite Envisat. Para apoiar o desenvolvimento da Premier, algumas campanhas foram realizadas em aeronaves que voam em altitudes até 20 km – o dobro da altitude de vôos comerciais.

Até agora, as campanhas de teste foram realizadas em um antigo avião de espionagem russo, o M55 Geophysica. Espectrômetros de sondagem do limbo atmosférico ─ operando em ondas milimétricas e no infravermelho ─ e diversos instrumentos para medições in-situ foram instalados no Geophysica, enquanto um Falcon, da Agência Espacial Alemã, complementou a sondagem com um lidar de vapor d`água, além de outros instrumentos.

A campanha foi realizada sobre Darwin, na Austrália, porque os trópicos foram apontados como uma região crítica para a previsão do clima, uma vez que é neles que os gases do efeito estufa, como por exemplo, o vapor d`água, entram na estratosfera.

Os vôos ocorreram num período anterior às monções, quando enormes nuvens de convecção se formam todos os dias. Nessas condições, os aviões poderiam realizar medições dos gases atmosféricos à medida que as nuvens se formavam. Os resultados da campanha – que durou um mês – foram positivos, o que demonstrou que o instrumento de detecção de ondas milimétricas continua a realizar medidas precisas, mesmo quando o funcionamento do instrumento de detecção de infravermelho é prejudicado pelas nuvens.

Um novo protótipo do instrumento de sondagem no infravermelho está sendo desenvolvido, nesse momento, pelos Centros de Pesquisa Karlsruhe e Jülich, na Alemanha. O instrumento será testado a bordo da nova aeronave de pesquisa alemã, Halo, no início do próximo ano. Essa aeronave moderna foi planejada especificamente para auxiliar na pesquisa das ciências atmosféricas.

A futura campanha deverá testar, pela primeira vez, o novo instrumento e também servirá para testar todos os subsistemas e técnicas de análise. Além disso, há planos também para o desenvolvimento de um instrumento de ondas milimétricas a ser testado a bordo de um balão estratosférico.