Monções no Himalaia: plumas de gelo levam mais vapor de água à estratosfera

Cientistas já sabiam que tempestades de monção muito intensas sobre o Himalaia conseguem romper a fronteira entre a baixa e a alta atmosfera, empurrando humidade para uma camada que normalmente permanece completamente seca.

Durante muito tempo, o foco esteve no próprio rompimento - aquela subida vertical violenta - como se fosse o grande acontecimento.

Um novo estudo indica que esse rompimento é apenas metade da história. O que fica, de forma discreta, acima desse “teto” depois que a tempestade passa acaba a entregar mais humidade do que o impacto inicial.

Tempestades acima do teto

A estratosfera é a camada acima do “tempo” meteorológico: seca, estável e situada aproximadamente entre 11 e 48 km de altitude, dependendo da latitude. A fronteira que marca onde uma termina e a outra começa é chamada de tropopausa.

Mesmo variações pequenas na quantidade de vapor de água que chega até lá podem gerar efeitos em cascata, influenciando o quanto o planeta retém calor e como o ozono reage nessa altura.

Trovoadas tropicais são o caminho mais estudado para levar humidade a essa camada superior silenciosa - mas não são o único.

A monção de verão asiática vem sendo reconhecida como uma segunda via, em que tempestades muito fortes se formam junto às montanhas mais altas do mundo.

Um ponto crítico da monção

As encostas meridionais do Himalaia ficam numa região especialmente favorável. Ar húmido do oceano Índico sobe em direção ao planalto elevado.

Na época de monções, essa ascensão alimenta tempestades que atingem topos mais altos do que em quase qualquer outro lugar da Terra.

Algumas alcançam a tropopausa e ultrapassam esse limite. Os topos das nuvens continuam a subir acima do teto - o que os cientistas da atmosfera descrevem como convecção com ultrapassagem.

Trabalhos anteriores já tinham mostrado que essas tempestades injetam humidade para cima. Um artigo de 2006 descreveu o Planalto Tibetano como um “curto-circuito” entre a superfície e a estratosfera global.

O que ainda não estava claramente determinado era o mecanismo exato dessa transferência no contexto do Himalaia.

Modelagem da subida

Pesquisadores do Institute of Atmospheric Physics (IAP), ligado à Chinese Academy of Sciences, em Pequim, decidiram acompanhar o processo em alta resolução.

O grupo, liderado pela Dra. Xue Wu e com o doutorando Ming Li como primeiro autor, montou uma simulação capaz de representar com detalhe tanto o relevo quanto a própria tempestade.

Eles combinaram o modelo com observações do CloudSat, um satélite que “enxerga” o interior das nuvens.

Na simulação, uma tempestade com ultrapassagem sobre a encosta sul evoluiu segundo a segundo.

Com isso, os pesquisadores identificaram com precisão onde a água atravessava para a camada superior.

Ondas de gravidade em ação

Quando uma tempestade atinge o topo e “bate” com força contra a estratosfera, ela gera ondulações no ar ao redor. Essas ondulações são chamadas de ondas de gravidade, e propagam-se para fora pela alta atmosfera.

Onde essas ondas se rompem, elas agitam as camadas, promovendo mistura de ar entre altitudes que, de outro modo, continuariam separadas.

Tudo isso ocorre a quilómetros do solo, sem qualquer sinal visível a partir de baixo.

A equipa do IAP confirmou que esse rompimento de ondas ajuda a arrastar humidade e partículas de gelo para cima. Essa parte do processo já era suspeitada.

O que faltava, até agora, era destrinchar os detalhes para o cenário do Himalaia, onde o relevo desvia o escoamento do ar de formas que não ocorrem nos trópicos.

Plumas que permanecem

A surpresa maior apareceu logo acima da “bigorna” da tempestade. Na simulação, nuvens finas e ricas em gelo espalharam-se lateralmente depois do rompimento - chamadas, no termo técnico, de plumas de cirros acima da bigorna.

Ventos fortes, a velocidades diferentes nessa altitude, alongaram essas plumas e mantiveram-nas suspensas. Elas persistiram muito depois de a tempestade ter enfraquecido, derivando silenciosamente na baixa estratosfera.

Essas plumas continham muito gelo. No modelo, à medida que esse gelo evaporava lentamente, libertava vapor de água diretamente na camada.

Os cálculos da equipa mostraram que as plumas adicionaram mais humidade do que a injeção inicial no topo da tempestade - de forma considerável.

“ O que encontrámos é que essas plumas de gelo persistentes, impulsionadas por ondas de gravidade, podem acrescentar ainda mais vapor de água à estratosfera do que a injeção inicial no topo da tempestade”, disse Wu.

Implicações para o clima

O vapor de água estratosférico tem um peso no sistema climático desproporcional à sua quantidade.

Ele retém calor, altera a forma como o ozono se forma e se decompõe e participa da circulação maior que transporta ar entre hemisférios.

Estudos recentes associaram mudanças na humidade da alta atmosfera a tendências de temperatura ao nível do solo.

Uma análise de 2023 ligou o vapor de água estratosférico diretamente a mudanças mais amplas na circulação atmosférica.

Se a monção estiver a levar mais humidade do que os modelos atuais representam, essa diferença aparece nas projeções de aquecimento, recuperação do ozono e padrões climáticos sazonais.

Saber que as plumas carregam a parcela maior dá aos modeladores um alvo bem definido.

O que vem a seguir

O grupo do IAP planeia combinar dados de satélite com medições de uma estação de grande altitude no Planalto Tibetano, no sudoeste da China, a cerca de 90 km a noroeste de Lhasa.

Construída pelo instituto em 2017, a estação fornece leituras contínuas no local para comparação com futuras simulações de tempestades com ultrapassagem.

As plumas de gelo acima da bigorna não são uma curiosidade. Elas são a principal fonte de humidade que sobe para a baixa estratosfera a partir dessas tempestades - não um efeito colateral.

Modelos climáticos que as ignorarem vão subestimar o que a monção envia para cima a cada verão - um desvio que a próxima geração de simulações pode reduzir.