Análise da variabilidade das concentrações e da distribuição de massa de carbono negro refratário em um testemunho de neve e firn coletado no Monte Johns, Antártica ocidental, e sua interpretação ambiental

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Marquetto, Luciano
• Orientador(a): Simões, Jefferson Cardia
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Glaciologia; Testemunhos de gelo; Carbono negro
• Palavras-chave em Inglês: Black carbon; Ice core; Size distributions; SP2
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/267399

O carbono negro (ou black carbon - BC) é um particulado emitido pela queima de combustíveis fósseis e biomassa e com um importante papel no sistema climático, capaz de alterar significativamente o albedo planetário. O BC escurece a neve ao se depositar nela, reduzindo a refletância da mesma e derretendo-a ao absorver radiação solar. Neste trabalho é apresentado um registro das concentrações de carbono negro refratário (rBC) de um testemunho de neve e firn de 20 metros de profundidade, coletado na geleira Pine Island, Antártica Ocidental (79°55'34.6"S, 94°21'13.3"W) durante o verão austral de 2014/2015. Nosso objetivo foi analisar a variabilidade de rBC do testemunho buscando-se relações com as emissões do particulado, historicamente relacionadas à queima de biomassa (queimadas) do Hemisfério Sul. O testemunho foi analisado utilizando-se o fotômetro SP2 (Single Particle Soot Photometer, Droplet Measurement Technologies) acoplado a um nebulizador CETAC Marin-5 na Central Washington University, WA, EUA. O testemunho cobre 47 anos de precipitação de neve, e a datação foi baseada na variabilidade do rBC, sódio (Na), enxofre (S), estrôncio (Sr) e da razão de enxofre não marinho sobre sódio (nssS/Na). Apesar da baixa concentração de rBC detectada no testemunho (menor do que 0,4 μg L-1), observa-se uma variabilidade sazonal bem definida, com valores mais elevados atribuídos à época seca (julho a dezembro), relacionados à maior área de queimadas no Hemisfério Sul; menores valores foram atribuídos à época chuvosa (janeiro a junho). A média (geométrica) das concentrações de rBC na estação seca é de 0,057 μg L-1, já na estação chuvosa é de 0,015 μg L-1. A média (geométrica) das concentrações anuais de BC (0,03 μg L- 1) é a menor já observada no continente antártico, e a média (geométrica) dos fluxos anuais (6,25 μg m-² a-1) é a menor para a Antártica Ocidental. Não foram observadas tendências de aumento ou declínio das concentrações de rBC ao longo dos 47 anos. Simulações realizadas no modelo SNICAR (SNow, ICe, and Aerosol Radiation model) indicam que as concentrações de rBC no testemunho não afetam significativamente o albedo no sítio de amostragem (redução de 0,48% no albedo em relação à neve pura). A análise espectral (método REDFIT) do rBC do testemunho, de inventários de emissão (GFED4s) e de focos de queimadas no Hemisfério Sul (Programa Queimadas e Firespots Australia) sugerem a Austrália e Nova Zelândia e, secundariamente, a América do Sul, como prováveis áreas fonte para o rBC depositado no sítio de amostragem. Simulações de transporte de partículas entre 1968 e 2015, utilizando o modelo HYSPLIT, corroboram estas observações. Ainda, a análise espectral identificou ciclos em comum entre a Oscilação Antártica e o rBC, bem como entre o ENOS e o rBC. A análise da distribuição de tamanho de rBC no testemunho mostra uma grande quantidade de partículas com diâmetro de partícula (DBC) < 100 nm (45,4% da contagem total), porém representando apenas 7,4% da massa total de rBC detectado. Partículas com DBC > 500 nm são extremamente raras (0,25% do número total de partículas), porém representam 36,4% da massa total de rBC do testemunho.