Pesquisa colaborativa Brasil-EUA: modificações causadas pela poluição antrópica na química da atmosfera e na microfísica de partículas da floresta tropical durante as campanhas intensivas do GoAmazon

Resumo

Manaus, uma cidade de aproximadamente dois milhões de habitantes, é uma área urbana isolada que emite uma pluma de poluição sobre uma região da bacia Amazônia que, de outra maneira, seria pristina. A pluma tem altas concentrações de nitrogênio, enxofre, monóxido de carbono, material particulado, e fuligem, entre outros poluentes. Esta configuração peculiar de uma pluma de poluição sobre uma floresta tropical serve como um laboratório natural, permitindo comparar períodos sob a influência de poluição com períodos de condições pristinas. Para fazer isso, nós propomos um projeto colaborativo Brasil-EUA durante os dois períodos de observações intensivas (estação chuvosa, 1/fev a 31/mar; estação seca, 15/ago a 15/out de 2014) do experimento GoAmazon. Este projeto irá atacar questões científicas chave sobre a modificação da química da atmosfera e microfísica de partículas da floresta pela poluição antrópica atual e futura. O primeiro objetivo do projeto é entender e quantificar as interações entre as emissões biogênicas e antrópicas com respeito à produção de aerossóis secundários orgânicos. Em condições limpas na bacia Amazônica, a distribuição de tamanho das partículas submicrométricas é dominada pelos aerossóis secundários. Como e porque a distribuição de tamanhos é deslocada pela poluição? O segundo objetivo aparece a partir do segundo: apesar da distribuição de tamanho ser dominada pelos aerossóis secundários, os mecanismos de formação destas novas partículas ainda são incertos. O segundo objetivo é testar a hipótese de que, em condições naturais, novas partículas são produzidas como o resultado da evaporação de partículas primárias emitidas por esporos de fungos, bem como investigar quaisquer desvios neste mecanismo em condições poluídas, e.g., como consequência das altas concentrações de S02 na pluma de poluição. A distribuição numérica de tamanho é a conexão chave para entender os efeitos das partículas de aerossol nas nuvens e no clima. Entender este processo em condições limpas e poluídas, incluindo suas diferenças, é o terceiro objetivo deste projeto. Estes objetivos serão alcançados tanto através das medidas com instrumentação específica durante as campanhas intensivas, quanto aquelas realizadas pelos instrumentos disponíveis no ARM Mobile Facility in Amazonia (AMF A; especificamente o MAOS) e pelo Intensive Airborne Research in Amazonia (lARA; AAF G1). A instrumentação adicional durante as campanhas intensivas incluirá espectrômetros de massa por ionização química para medida das concentrações de OH, H2SO4, e HO2 + RO2, um reator de oxidação com controle de temperatura associado a um espectrôrnetro de massa de aerossóis, bem como um espectrômetro de massa por transferência de prótons para investigar os mecanismos de produção de aerossóis secundários e da química dos compostos orgânicos voláteis, e, por fim, um espectrômetro de massa de ionização por desorção térmica para estudar a composição química de partículas recém-nucleadas. Estes conjuntos de dados serão usados em estudos acoplando diferentes escalas. Os novos conhecimentos obtidos acerca da distribuição numérica de tamanho de aerossóis, incluindo as influências antrópicas, serão aplicados em um modelo microfísico das interações nuvem-aerossóis-precipitação adaptado para a região de Manaus. Observações de satélite serão usadas para ampliar a representatividade regional, incluindo os efeitos da pluma de Manaus em grandezas relevantes para o clima. As atividades propostas e os três objetivos associados enquadram-se na área temática do Atmospheric System Research (ASR) do DOE DE-FOA-0000919, FAPESP Chamada FAPESP 21/2013, e FAPEAM EDIT AL N. 013/2013. Com respeito às áreas científicas destas chamadas, esta proposta irá "aumentar a compreensão sobre o ciclo de vida dos aerossóis ... incluindo a interação das massas de ar pristina e poluída" (80% do projeto), e irá também "aumentar a compreensão sobre a interação dos aerossóis e nuvens sobre a bacia Amazônia, incluindo os efeitos dos aerossóis na precipitação ... bem como os efeitos das nuvens e precipitação no transporte, na química e na remoção dos aerossóis" (20% do projeto). (AU)