Campanha da NASA explora nuvens geradas por incêndios florestais

O incêndio na grama Wildhorse, no leste de Idaho, irrompeu com uma enorme nuvem de fumaça. Ninguém esperava por isso, mas o incêndio lançou o que é conhecido como nuvem pirocumulonimbus, ou piroCb. Foi um fenômeno climático indescritível que os cientistas da campanha INSPYRE (INjected Smoke and PYRocumulonimbus Experiment) da NASA passaram semanas neste verão caçando no oeste da América do Norte.

Nuvens pirocumulonimbus erguem-se acima de incêndios intensos, produzindo relâmpagos e chuva, juntamente com ventos poderosos que podem transformar as chamas abaixo em fúria. O maior funil de piroCbs fumega entre 10 e 15 quilômetros (30.000 a 50.000 pés) acima da superfície da Terra, tão alto quanto as altitudes de cruzeiro dos jatos comerciais e até mesmo na estratosfera.

A importância dos piroCbs surgiu por volta da virada do século 21, quando observações de satélite revelaram fumaça atingindo altitudes anteriormente associadas a grandes erupções vulcânicas. Uma vez na estratosfera, a fumaça do piroCb pode se espalhar pelos continentes, circundar o globo e persistir por muito mais tempo do que na baixa atmosfera.

Apesar do seu enorme tamanho, as nuvens piroCb permanecem misteriosas. Mas é importante compreender como se formam e se ligam à atmosfera, porque o seu fumo pode afectar o clima e o tempo longe dos incêndios que os produziram e muito depois de terem sido extintos. Eles também podem produzir ventos perigosos gerados por fogo.

“Ainda não entendemos se eles são impulsionados pela energia do fogo, ou pela intensidade do fogo, ou pelas condições atmosféricas acima”, disse Olga Kalashnikova, pesquisadora do Centro de Pesquisa da NASA. Laboratório de Propulsão a Jato no sul da Califórnia, que é um dos principais investigadores que lideram INSPIRARa primeira campanha de aeronaves projetada especificamente para estudar piroCbs.

Durante seis semanas neste verão, os pesquisadores do INSPYRE subiram a bordo de um jato da Gulfstream para uma série de voos a partir da base do avião, no Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica (NCAR) perto de Boulder, Colorado. Os cientistas coletaram partículas de fumaça, amostraram gases, fotografaram cristais de gelo e monitoraram a radiação que passava pelas nuvens e era refletida de volta ao espaço. A aeronave cruzou acima, abaixo e através das nuvens para obter uma visão de perto do clima e da fumaça induzidos pelo fogo.

Enquanto isso, o alto vôo da NASA Aeronave ER-2carregado com 14 instrumentos, rastreou a intensidade do fogo, as velocidades das correntes ascendentes, a fumaça e as propriedades das nuvens de cima, enquanto as equipes dirigiam caminhões equipados com sensores para visualizar os mesmos eventos do solo. Em última análise, a equipe investigará como as nuvens geradas pelos incêndios florestais transportam a fumaça para cima, como as nuvens transformam partículas e gases em fumaça, quanto atinge a estratosfera e o que acontece quando chega lá.

Os bombeiros beneficiarão de uma melhor compreensão de quando é provável que os piroCbs se desenvolvam e como afectam as condições de incêndio no terreno. “Uma coisa única sobre os pirocumulonimbus é que eles são climas gerados pelo fogo, o que significa que o fogo cria o seu próprio clima”, disse Neil Lareau, cientista atmosférico da Universidade de Nevada, Reno, que liderou as observações terrestres do INSPYRE. “O fogo está criando sua própria tempestade e, nesse processo, também está produzindo seu próprio vento.”

Lareau espera que a pesquisa leve a avisos comparáveis ​​aos alertas que os meteorologistas emitem para tempestades severas. Por exemplo, disse ele, uma previsão alertaria os bombeiros que uma nuvem em desenvolvimento poderia em breve produzir uma perigosa corrente descendente e uma mudança de vento, dando aos bombeiros tempo para retirar o pessoal da linha.

Além disso, o INSPYRE também poderia melhorar os modelos do sistema terrestre. Os PyroCbs podem transportar enormes quantidades de fumaça para a estratosfera, onde as partículas podem persistir por meses ou mais e afetar a quantidade de energia solar que a atmosfera absorve e a quantidade que atinge a superfície da Terra. A maioria dos modelos de previsão numérica não inclui explicitamente os efeitos dos piroCbs e suas injeções de fumaça, disse Dave Peterson, meteorologista do Laboratório de Pesquisa Naval e co-investigador principal do INSPYRE. As medições das partículas, gases e radiação associadas a estes eventos fornecerão aos cientistas dados para testar e melhorar as simulações dos seus efeitos no tempo e no clima da Terra.

Para estudar a fumaça e as nuvens dos incêndios florestais, e talvez capturar um piroCb em ação, a equipe INSPYRE primeiro teve que encontrar um. O desafio era levar uma aeronave ao lugar certo na hora certa. As nuvens pirocumulonimbus podem desenvolver-se em minutos e desaparecer com a mesma rapidez, enquanto atingir incêndios a centenas de quilómetros de distância exige horas de preparação, tempo de voo e coordenação com os controladores de tráfego aéreo.

Mas no dia 26 de agosto a equipe teve sorte. O Gulfstream estava retornando de um incêndio mais a oeste quando Sarah Woods, cientista do Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica servindo como observadora, recebeu a notícia de que o incêndio no Wildhorse foi inesperadamente intenso.

O incêndio inicialmente não atraiu muita atenção. “Sabíamos que havia um incêndio lá, e todo mundo disse, é apenas um incêndio; não vamos nos preocupar com isso”, disse Peterson. “E acabou sendo o evento principal.”

Quando a trajetória de voo se aproximou do incêndio do Wildhorse, Woods avistou os restos frescos de um piroCb em seu assento apertado atrás dos pilotos. “Parece uma grande tempestade e, à medida que você se aproxima, procura uma indicação visual do incêndio no solo”, disse Woods.

Ver o fogo no solo bem abaixo confirmou que a nuvem foi gerada pelo fogo. A pedido de Woods, os pilotos giraram o avião e passaram as três horas seguintes voando de um lado para o outro através da nuvem de nuvens e do rastro de fumaça que flutuava para noroeste em direção ao Wyoming.

O encontro casual deu à equipe INSPYRE medições de uma pluma piroCb cerca de uma hora após a primeira erupção da nuvem. Outros voos coordenados entre o jato Gulfstream e o ER-2 acrescentaram observações cruciais do fluxo de ar atmosférico ativo impulsionado pelo fogo que ajudarão a documentar como as plumas de fumaça resultantes evoluem ao longo dos dias e semanas seguintes.

As medições do Gulfstream e do ER-2 serão agora combinadas com observações de satélite e terrestres e comparadas com modelos.

“Quando as nuvens se formam, elas modificam a química”, disse Kalashnikova, investigadora principal do JPL. Essa fumaça alterada pode ter efeitos diferentes sobre a radiação, disse ela, tornando importante entender como os piroCbs se formam e a fumaça que emerge deles.

No verão de 2026, o desafio era encontrar as nuvens e recolher as medições. Agora vem o trabalho de entender o que encontraram.