Como o CO2 pode aquecer e esfriar o planeta?

Pesquisadores da Universidade Columbia, nos EUA, descobriram por que a parte superior da atmosfera esfria enquanto a superfície da Terra esquenta. O estudo, publicado na Nature Geoscience, mostra que o dióxido de carbono age de forma diferente na estratosfera.

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A descoberta ajuda a explicar uma das marcas mais curiosas da mudança climática. Perto do chão, o CO2 retém calor. Mais acima, ele facilita a perda de energia para o espaço.

O mesmo gás, dois efeitos opostos

Na superfície e na baixa atmosfera, o CO2 funciona como uma camada que dificulta a saída do calor. Esse processo contribui para o aquecimento global.

Na estratosfera, porém, o cenário muda. Essa camada da atmosfera fica entre cerca de 11 km e 50 km acima da superfície terrestre. Ali, as moléculas de CO2 absorvem energia infravermelha que sobe de baixo e liberam parte dela para o espaço.

Com mais CO2 no ar, a estratosfera ganha eficiência para descartar calor. O resultado é uma queda de temperatura nessa região.

Um sinal conhecido, mas mal explicado

Cientistas já reconhecem esse resfriamento há décadas. Desde meados dos anos 1980, a estratosfera esfriou cerca de 2 °C.

Os pesquisadores estimam que esse resfriamento supera em mais de 10 vezes o que ocorreria sem emissões humanas de CO2.

Robert Pincus, professor de física oceânica e climática no Observatório Terrestre Lamont-Doherty, nos EUA, afirma que o estudo explica um fenômeno já conhecido. Segundo ele, trata-se de uma “impressão digital da mudança climática”.

A zona ideal da luz infravermelha

Para entender o mecanismo, Sean Cohen, Robert Pincus e Lorenzo Polvani criaram modelos matemáticos. Eles compararam os cálculos com simulações climáticas e dados observacionais.

O ponto central apareceu na interação entre CO2 e luz infravermelha, também chamada de radiação de onda longa. Nem todos os comprimentos de onda se comportam do mesmo jeito.

Algumas faixas funcionam como uma “zona ideal”. Elas permitem que o CO2 envie calor ao espaço com mais eficiência. Conforme a concentração do gás aumenta, essa zona se amplia.

Ao ScienceDaily, Cohen afirma que essas mudanças de eficiência explicam o resfriamento da estratosfera.

Por que isso importa para o aquecimento

Os cálculos também indicam que cada duplicação do CO2 leva a cerca de 8 °C de resfriamento na estratopausa. Essa região marca o limite superior da estratosfera.

O estudo mostra ainda um efeito importante. Embora a estratosfera perca calor com mais eficiência, seu resfriamento reduz a energia infravermelha liberada pelo sistema terrestre como um todo.

Isso reforça a retenção de calor nas camadas mais baixas da atmosfera. Ou seja, o resfriamento no alto pode acompanhar um aquecimento mais intenso perto da superfície.

Os autores afirmam que a descoberta também pode ajudar no estudo de outros mundos. O mesmo princípio pode explicar a atmosfera de planetas do Sistema Solar e de exoplanetas distantes.