O aumento de CO2 poderá influenciar o impacto das tempestades geomagnéticas

O aumento das concentrações de dióxido de carbono na atmosfera superior irá alterar a forma como as tempestades geomagnéticas afetam a Terra, com potenciais implicações para milhares de satélites em órbita, de acordo com uma nova investigação conduzida por cientistas do Centro Nacional de Ciências da Fundação Nacional de Ciências dos EUA.

As tempestades geomagnéticas, causadas por erupções maciças de partículas carregadas provenientes da superfície do Sol que atingem a atmosfera da Terra, constituem um desafio crescente para a nossa sociedade tecnologicamente dependente. As tempestades aumentam temporariamente a densidade da atmosfera superior e, por conseguinte, o arrastamento dos satélites, o que afeta a sua velocidade, altitude e o tempo que permanecem operacionais.

O novo estudo utilizou um modelo informático avançado para determinar que a densidade da atmosfera superior será menor durante uma futura tempestade geomagnética, em comparação com uma tempestade atual com a mesma intensidade. Isto deve-se ao facto de a densidade de base ser mais baixa e de as tempestades futuras não a aumentarem para níveis tão elevados como os que ocorrem atualmente.

No entanto, a magnitude relativa do aumento da densidade - o aumento da linha de base para o pico durante uma tempestade de vários dias - será maior com as tempestades futuras.

Ar mais frio e mais rarefeito

A atmosfera superior da Terra tornou-se cada vez mais importante nas últimas décadas devido à dependência da sociedade de sistemas de navegação avançados, transmissão de dados em linha, aplicações de segurança nacional e outras tecnologias que dependem de operações por satélite.

Ao contrário da atmosfera inferior, que aquece com as emissões de dióxido de carbono, a atmosfera superior torna-se mais fria. Isto tem a ver com os diferentes impactos do dióxido de carbono: em vez de absorver e reemitir calor para moléculas próximas no ar relativamente denso perto da superfície da Terra, o dióxido de carbono reemite o calor para o espaço a grandes altitudes, onde o ar é muito mais rarefeito.

Estudos anteriores estimaram até que ponto o aumento dos níveis de dióxido de carbono e de outros gases com efeito de estufa conduzirá a uma diminuição da densidade neutra da atmosfera superior, ou seja, da sua concentração de partículas não ionizadas, como o oxigénio e o azoto. Mas Pedatella e os seus colegas colocaram uma questão um pouco diferente: como é que a densidade atmosférica futura irá mudar durante as poderosas tempestades geomagnéticas?

A supertempestade geomagnética de 10 e 11 de maio de 2024 serviu de base

Os investigadores concentraram-se na supertempestade geomagnética de 10 e 11 de maio de 2024, quando uma série de poderosas perturbações solares, conhecidas como ejeções de massa coronal, fustigaram a atmosfera da Terra. Analisaram a forma como a atmosfera teria reagido à mesma tempestade em 2016 e em três anos futuros que ocorrerão em torno do mínimo do ciclo solar de 11 anos (2040, 2061 e 2084).

Para efetuar a análise, recorreram a um sistema de modelização baseado no NCAR da NSF, o Community Earth System Model Whole Atmosphere Community Climate Model with thermosphere-ionosphere eXtension, que simula toda a atmosfera desde a superfície da Terra até à termosfera superior, 500-700 quilómetros acima da superfície. Isto permite aos cientistas determinar de que forma as alterações na atmosfera inferior, tais como concentrações mais elevadas de gases com efeito de estufa, podem afetar regiões remotas da atmosfera a grande altitude.

Os investigadores descobriram que, no final deste século, várias regiões da atmosfera superior serão 20 a 50% menos densas no pico de uma tempestade comparável à que ocorreu no ano passado, assumindo níveis significativamente mais elevados de dióxido de carbono. No entanto, em comparação com a densidade da atmosfera imediatamente antes e depois da tempestade, a alteração relativa da densidade será maior. Enquanto que atualmente uma tempestade deste tipo mais do que duplica a densidade no seu pico, poderá quase triplicá-la no futuro. Isto deve-se ao facto de a mesma tempestade ter um impacto proporcionalmente maior numa atmosfera menos densa.

Pedatella afirmou que é necessária mais investigação para compreender melhor a forma como o clima espacial irá mudar, incluindo o estudo de diferentes tipos de tempestades geomagnéticas e se os seus impactos irão variar em várias alturas do ciclo solar de 11 anos, quando a densidade da atmosfera muda.

Referência da notícia

Nicholas M. Pedatella, Huixin Liu, Han-Li Liu, Adam Herrington, Joseph McInerney. Impact of Increasing Greenhouse Gases on the Ionosphere and Thermosphere Response to a May 2024-Like Geomagnetic Superstorm. Geophysical Research Letters (2025).