Como as tempestades de areia se originam?

É comum durante a primavera e o verão, na França metropolitana, encontrar seu carro coberto por uma fina camada de poeira branca ou amarelada, cuja origem é justamente uma tempestade de areia no Saara.

LTempestades de poeira são formadas quando fortes ventos sopram em solos compostos por materiais “erodíveis” e “mobilizáveis”, ou seja, sensíveis à erosão pelo vento. Este é um fenômeno muito comum em grandes regiões desérticas, como o Saara, onde as tempestades se estendem por centenas a milhares de quilômetros.

Na verdade, nos desertos, não são os grãos de areia que se espalham por longas distâncias, pois os grãos são relativamente pesados ​​e caem ao solo não muito longe do local de levantamento. Na verdade, o vento levanta os grãos de areia de alguns centímetros para alguns metros acima do nível do mar e depois caem no chão. Isso gera um impacto com os grãos presentes no solo, que os partem em partículas menores. Esse processo, conhecido como saltação, produz grãos muito mais leves de poeira do deserto, que descem muito lentamente pelo efeito da gravidade.

Após o levantamento, a poeira pode, portanto, permanecer suspensa no ar por vários dias e, assim, viajar com o vento por vários milhares de quilômetros e até chegar aos pólos.

Tempestades de poeira têm efeitos significativos

As grandes quantidades de poeira levantadas no Saara têm um papel importante no clima e no sistema terrestre. Eles modificam fortemente os equilíbrios de energia da Terra refletindo e absorvendo a luz solar e a radiação infravermelha. A absorção de luz pode aquecer significativamente o ar onde a poeira está localizada, modificando assim a circulação dos ventos.

Quando se assenta no solo, a poeira também é uma contribuição essencial dos minerais para ecossistemas marinhos e terrestre. Além disso, as tempestades de poeira no deserto degradam fortemente a qualidade do ar e a visibilidade no Norte da África, o que pode afetar significativamente a saúde das populações nessas regiões. devido ao agravamento de doenças respiratórias.

Como as tempestades surgem e evoluem

No centro do Saara, é no verão que a poeira levantada na atmosfera é mais abundante. As condições atmosféricas durante este período são fortemente influenciadas pelo fornecimento de umidade do Golfo da Guiné pela ventos associados à monção africana.

Essas massas de ar úmido se movem para cima quando encontram obstáculos, como montanhas, ou quando passam sobre solos altamente refletivos que produzem correntes de ar ascendentes. Isso desencadeia a formação de tempestades muito grandes, cuja precipitação resfria repentinamente o ar ao evaporar em contato com o ar muito quente do deserto. Bolsões de ar frio são encontrados em um ambiente muito quente - a diferença abrupta na densidade do ar entre áreas quentes e frias resulta em ventos muito fortes.

São esses ventos que levantam a poeira que pode ser mobilizada no solo e formar gigantescas paredes de poeira. Em suma, são as tempestades tropicais no deserto que estão na origem dessas tempestades de poeira, que chamamos de “haboobs”, que vem do árabe e significa “vento forte”.

Compreendendo essas tempestades do espaço

Pouco se sabe sobre a origem dessas tempestades: por um lado, são esporádicas por natureza e são desencadeadas por complexos mecanismos dinâmicos; por outro lado, as condições atmosféricas dificultam as observações e os meios de investigação muitas vezes são muito limitados nas regiões desérticas.

Foto 2D de uma vasta tempestade de poeira no Saara em junho de 2020, tirada pelo sensor SEVIRI.
L. Gonzalez e C. Deroo, Laboratório de Óptica Atmosférica, Autor fornecida

Nessas regiões, as observações de satélite desempenham um papel importante, possibilitando observar as quantidades de poeira levantadas na atmosfera e seu trajeto para outras regiões. No entanto, até agora, as observações convencionais de satélite apenas caracterizam a distribuição bidimensional da poeira do deserto por meio de mapeamento horizontal realizado com sondas passivas, que funcionam de forma semelhante às câmeras de alto desempenho. Informações verticais, na espessura da tempestade, podem ser obtidas usando um laser a bordo do satélite, mas isso só funciona sob a passagem do satélite - cada aquisição sendo separada por aproximadamente 2000 km de longitude.

A importância dos fenômenos 3D na evolução das tempestades

As tempestades de areia atingem regiões muito diferentes dependendo de sua altitude, porque a intensidade e a direção do vento variam muito na vertical. Da mesma forma, os impactos da poeira no meio ambiente também dependem fortemente de sua extensão vertical. Somente poeira perto da superfície afetar diretamente as condições de vida das populações pela degradação da qualidade do ar e da visibilidade.

As poeiras podem se assentar na superfície, seja por causa da gravidade quando em contato com o solo, seja por causa da lixiviação pelas gotas de chuva. Os impactos no balanço energético terrestre e na circulação atmosférica localizam-se principalmente nas altitudes em que se encontra a poeira: esta absorve a luz solar e, portanto, aquece o ar ao seu redor.

Além disso, nosso conhecimento dos mecanismos de mistura vertical da poeira do deserto no Saara é limitado, dada a falta de observações e as dificuldades em modelá-las por meio de equações ou ferramentas numéricas.

Pesquisas científicas recentes tornaram possível medir a distribuição tridimensional da poeira durante o nascimento de tempestades no coração do Saara, pela primeira vez desde o espaço, em particular a vasta tempestade de poeira do Saara que ocorreu em junho de 2020, que atingiu o Caribe e depois Estados Unidos.

Vista 3D da vasta tempestade de poeira do Saara em junho de 2020, obtida a partir de medições de infravermelho térmico.
Custo de João, Autor fornecida

Este trabalho é baseado em um método inovador desenvolvido em Laboratório Interuniversitário de Sistemas Atmosféricos usando observações de satélite de Sonar passivo IASI, que mede a intensidade da luz no infravermelho térmico, de maneira muito precisa e detalhada em função do comprimento de onda, ou seja, da cor da luz. A grande vantagem do IASI é sua cobertura espacial: suas medições cobrem toda a superfície da Terra duas vezes ao dia, enquanto um laser sondas a atmosfera apenas sob trilhas separadas por aproximadamente 2000 km de longitude.

Essas medições são sensíveis à distribuição vertical da poeira, embora sejam muito detalhadas na horizontal. Isso dá uma visão 3D da extensão da poeira, o que permite um melhor entendimento dos mecanismos dinâmicos na origem das tempestades de poeira no Saara durante o verão. Eles oferecem grande potencial para estudar os mecanismos de mistura vertical de poeira do deserto, bem como uma forma original de melhorar a precisão dos modelos digitais de distribuição 3D de poeira.


Este artigo faz parte da série “As belas histórias da ciência aberta”, publicada com o apoio do Ministério do Ensino Superior, Pesquisa e Inovação. Para mais informações, visite o website Openthescience.fr.A Conversação

Custo de João, Professor de Física, Laboratório Interuniversitário de Sistemas Atmosféricos (LISA), Universidade Paris-Est Créteil Val de Marne (UPEC)

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob licença Creative Commons. Leia oartigo original.

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