O incêndio de vegetação Wildhorse, no leste de Idaho, começou a liberar uma enorme coluna de fumaça. Ninguém esperava por isso, mas o incêndio florestal havia produzido o que é conhecido como nuvem pirocumulonimbus, ou pyroCb. Esse fenômeno meteorológico elusivo foi o alvo que os cientistas da campanha INSPYRE (INjected Smoke and PYRocumulonimbus Experiment), da NASA, passaram semanas procurando neste verão em toda a América do Norte ocidental.
Nuvens pirocumulonimbus se erguem acima de incêndios intensos, produzindo raios e chuva, além de ventos poderosos que podem transformar as chamas abaixo em uma fúria. As maiores pyroCbs canalizam fumaça para altitudes de 30.000 a 50.000 pés (10 a 15 quilômetros) acima da superfície da Terra, tão altas quanto as altitudes de cruzeiro de jatos comerciais e até mesmo dentro da estratosfera.
A importância das pyroCbs veio à tona por volta da virada do século XXI, quando observações de satélite revelaram fumaça alcançando altitudes antes associadas a grandes erupções vulcânicas. Uma vez na estratosfera, a fumaça das pyroCbs pode se espalhar por continentes, dar a volta ao mundo e persistir por muito mais tempo do que permaneceria na atmosfera inferior.
Apesar de seu tamanho enorme, as nuvens pyroCb continuam misteriosas. Mas é importante entender como elas se formam e como se conectam à atmosfera, porque sua fumaça pode afetar o clima e o tempo meteorológico muito longe dos incêndios que as produziram e por muito tempo depois de eles terem sido extintos. Elas também podem produzir ventos perigosos gerados pelo fogo.
“Ainda não entendemos se elas são impulsionadas pela energia do fogo, pela intensidade do fogo ou pelas condições atmosféricas acima dele”, disse Olga Kalashnikova, pesquisadora do Jet Propulsion Laboratory da NASA no sul da Califórnia, que é uma das principais investigadoras à frente da INSPYRE , a primeira campanha aérea projetada especificamente para estudar pyroCbs.
Durante seis semanas neste verão, pesquisadores da INSPYRE embarcaram em um jato Gulfstream para uma série de voos partindo da base da aeronave no National Center for Atmospheric Research (NCAR), perto de Boulder, Colorado. Os cientistas coletaram partículas de fumaça, analisaram gases, fotografaram cristais de gelo e monitoraram a radiação que atravessava as nuvens e era refletida de volta para o espaço. A aeronave cruzou regiões acima, abaixo e dentro das nuvens para obter uma visão detalhada do tempo meteorológico e da fumaça induzidos pelo fogo.
Enquanto isso, a aeronave ER-2 aircraft da NASA, voando em grandes altitudes e equipada com 14 instrumentos, monitorou a intensidade do fogo, a velocidade das correntes ascendentes, a fumaça e as propriedades das nuvens a partir de cima, enquanto equipes dirigiam caminhões equipados com sensores para observar os mesmos eventos a partir do solo. Em última análise, a equipe investigará como as nuvens geradas por incêndios florestais transportam a fumaça para cima, como as nuvens transformam partículas e gases presentes na fumaça, quanto dela chega à estratosfera e o que acontece quando isso ocorre.
Das previsões de incêndios aos modelos climáticos
Os bombeiros se beneficiarão de uma compreensão melhor de quando as pyroCbs provavelmente se desenvolverão e de como elas afetam as condições do fogo no solo. “Uma característica única das pyrocumulonimbus é que elas são um fenômeno meteorológico gerado pelo fogo, o que significa que o fogo cria seu próprio tempo meteorológico”, disse Neil Lareau, cientista atmosférico da University of Nevada, Reno, que liderou as observações em solo da INSPYRE. “O fogo está criando sua própria tempestade, e, ao fazer isso, também está criando seu próprio vento.”
Uma característica única das pyrocumulonimbus é que elas são um fenômeno meteorológico gerado pelo fogo... o fogo cria seu próprio tempo meteorológico.
Neil Lareau
University of Nevada
Lareau espera que a pesquisa leve a alertas comparáveis aos que os meteorologistas emitem para tempestades severas. Por exemplo, uma previsão alertaria os bombeiros de que uma nuvem em desenvolvimento poderia em breve produzir uma corrente descendente perigosa e uma mudança na direção do vento, dando aos gestores do incêndio tempo para retirar as equipes da linha de combate.
Além disso, a INSPYRE também poderia aprimorar os modelos do sistema terrestre. As pyroCbs podem transportar enormes quantidades de fumaça para a estratosfera, onde as partículas podem persistir por meses ou mais e afetar a quantidade de energia solar absorvida pela atmosfera e a quantidade que chega à superfície da Terra. A maioria dos modelos numéricos de previsão não inclui explicitamente os efeitos das pyroCbs e de suas injeções de fumaça, disse Dave Peterson, meteorologista do Naval Research Laboratory e coinvestigador principal da INSPYRE. As medições das partículas, dos gases e da radiação associados a esses eventos fornecerão aos cientistas dados para testar e aprimorar simulações de seus efeitos sobre o tempo meteorológico e o clima da Terra.
À caça de tempestades
Para estudar a fumaça e as nuvens dos incêndios florestais e, talvez, capturar uma pyroCb em ação, a equipe da INSPYRE primeiro precisava encontrar uma. O desafio era levar uma aeronave ao lugar certo na hora certa. Nuvens pyrocumulonimbus podem se desenvolver em minutos e diminuir com a mesma rapidez, enquanto chegar a incêndios a centenas de milhas de distância exige horas de preparação, tempo de voo e coordenação com controladores de tráfego aéreo.
Mas, em 26 de agosto, a equipe teve sorte. O Gulfstream estava voltando de um incêndio mais a oeste quando Sarah Woods, cientista do National Center for Atmospheric Research que atuava como observadora, recebeu a informação de que o incêndio Wildhorse estava inesperadamente intenso.
Inicialmente, o incêndio não havia atraído muita atenção. “Sabíamos que havia um incêndio de vegetação ali, e todos diziam: é apenas um incêndio de vegetação; não vamos nos preocupar com isso”, disse Peterson. “E ele acabou sendo o evento principal.”
Sabíamos que havia um incêndio de vegetação ali, e todos diziam: é apenas um incêndio de vegetação; não vamos nos preocupar com isso... E ele acabou sendo o evento principal.
DAVE PETERSON
Naval Research Laboratory
Quando a rota de voo se aproximou do incêndio Wildhorse, Woods avistou os vestígios recentes de uma pyroCb de seu apertado assento auxiliar atrás dos pilotos. “Ela se parece exatamente com uma grande tempestade, então, à medida que você se aproxima, procura uma indicação visual do fogo no solo”, disse Woods.
Ver o fogo no solo, muito abaixo, confirmou que a nuvem havia sido gerada pelo fogo. A pedido de Woods, os pilotos fizeram uma curva com o avião e passaram as três horas seguintes voando de um lado para o outro através da pluma da nuvem e do rastro de fumaça que se deslocava para noroeste, em direção a Wyoming.
O encontro inesperado forneceu à equipe da INSPYRE medições de uma pluma pyroCb aproximadamente uma hora depois de a nuvem ter se formado. Outros voos coordenados entre o jato Gulfstream e o ER-2 acrescentaram observações cruciais do fluxo de ar atmosférico ativo impulsionado pelo fogo, o que ajudará a documentar como as plumas de fumaça resultantes evoluem nos dias e semanas seguintes.
Reunindo as peças
As medições do Gulfstream e do ER-2 serão agora combinadas com observações de satélites e do solo e comparadas com modelos.
“Quando as nuvens se formam, elas modificam a química”, disse Kalashnikova, a principal investigadora baseada no JPL. Essa fumaça alterada pode ter efeitos diferentes sobre a radiação, afirmou ela, tornando importante entender tanto como as pyroCbs se formam quanto a fumaça que emerge delas.
No verão de 2026, o desafio era encontrar as nuvens e coletar as medições. Agora começa o trabalho de entender o que foi encontrado.