Revised direct radiative forcing of airborne microplastics suggests warming

Resumo Técnico: Revisão do Forçamento Radiativo Direto de Microplásticos Atmosféricos

Definição do Problema
Os microplásticos (MPs), definidos como partículas plásticas menores que 5 mm, emergiram como um poluente atmosférico ubíquo capaz de transporte de longa distância. Embora pesquisas anteriores tenham estabelecido seu potencial para atuar como partículas de nucleação de gelo e alterar o albedo da neve, seu forçamento radiativo direto (DRF) permanece mal determinado. A primeira estimativa do forçamento radiativo de MPs em suspensão, publicada por Revell et al. (2021, doravante R21), sugeriu um efeito de resfriamento líquido. No entanto, esse estudo baseou-se em simplificações significativas devido à escassez de dados, incluindo suposições de concentrações superficiais uniformes, uma distribuição de tamanho de partícula gama e confinamento aos primeiros 2 km da atmosfera, além do uso exclusivo de propriedades ópticas de plásticos não pigmentados (incolores). Dada a ubiquidade dos plásticos coloridos, a existência de partículas maiores e evidências de que os MPs atingem altitudes mais elevadas, as suposições de R21 podem não refletir a realidade, necessitando de uma avaliação revisada para determinar se os MPs contribuem para o aquecimento ou resfriamento atmosférico.

Metodologia
Os autores realizaram uma análise de sensibilidade utilizando o Hadley Centre Global Environment Model versão 3 (HadGEM3-GA7.1) acoplado ao modelo de transferência radiativa SOCRATES. Eles realizaram sete simulações de modelos de circulação global para isolar o impacto de quatro parâmetros principais no Forçamento Radiativo Efetivo (ERF) e no Forçamento Radiativo Instantâneo (IRF):

1. Propriedades Ópticas (Cor): O estudo introduziu novos dados de absorção espectral para plásticos de "cores mistas" (representando uma mistura de polímeros que absorvem UV) e "TBWP" (partículas de desgaste de pneus e freios contendo carbono negro), contrastando-os com os plásticos incolores usados em R21.
2. Distribuição de Tamanho: Os autores compararam a distribuição gama de R21 com uma distribuição de lei de potência, que é teoricamente suportada pela natureza fractal da fragmentação e melhor se ajusta aos dados observacionais em diversos compartimentos ambientais.
3. Distribuição Vertical: As simulações testaram MPs confinados aos primeiros 2 km versus uma distribuição de "toda a troposfera" estendendo-se até a tropopausa (aprox. 17 km), informada por estudos de transporte atmosférico.
4. Distribuição Horizontal: O estudo substituiu a suposição de concentração superficial uniforme por uma distribuição não uniforme derivada de novos conjuntos de dados de emissões de MP e modelagem de transporte (FLEXPART), que considera concentrações mais altas sobre a terra e concentrações mais baixas sobre os oceanos.

Todas as simulações foram escalonadas para uma concentração superficial média global realista de 3,99 MPs m⁻³ (para partículas entre 50–100 µm) para permitir uma comparação direta. O estudo concentrou-se estritamente nos efeitos radiativos diretos (interações aerossol-radiação), excluindo interações aerossol-nuvem (ERFaci), pois o modelo não estava configurado para o acoplamento microplástico-nuvem.

Resultos Principais
As simulações revelaram uma ampla gama de possíveis forçamentos radiativos, variando de −3,28 a +46,7 mW m⁻², dependendo das suposições dos parâmetros. A simulação da "Estimativa Atualizada", que combinou as configurações mais realistas para os quatro parâmetros (cores mistas, lei de potência para tamanho, extensão vertical de toda a troposfera e distribuição horizontal não uniforme), resultou em um ERF médio global de +42,1 ± 4,62 mW m⁻².

Os principais impulsionadores desta mudança do resfriamento para o aquecimento incluem:

• Cor: A inclusão de plásticos de cores mistas reduziu significativamente o resfriamento de ondas curtas devido ao aumento da absorção solar. O cenário "TBWP" (plásticos misturados com carbono negro) mostrou um forte forçamento de ondas curtas positivo.
• Extensão Vertical: A extensão dos MPs por toda a troposfera aumentou a eficiência do forçamento de ondas longas em um fator de cinco em comparação com a suposição de apenas na camada limite, contribuindo para um efeito de aquecimento substancial.
• Distribuição de Tamanho: A distribuição de lei de potência resultou em uma maior concentração de partículas maiores (>35 µm), que interagem mais fortemente com a radiação de ondas longas.
• Distribuição Horizontal: A redução das concentrações de MP sobre o oceano aberto (onde o albedo é baixo e os aerossóis de espalhamento resfriam mais eficazmente) enfraqueceu o efeito geral de resfriamento de ondas curtas.

O estudo observa que, embora a eficiência de forçamento dos MPs seja pequena em comparação com os aerossóis de sulfato (devido ao tamanho médio maior dos MPs), a magnitude do forçamento atualizado é comparável a outras espécies rotineiramente avaliadas pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC).

Significância e Alegações
O artigo afirma que, sob condições prováveis do mundo real, os microplásticos em suspensão estão contribuindo para o aquecimento atmosférico em vez do resfriamento, revertendo a conclusão do estudo R21 de 2021. Os autores afirmam que este forçamento radiativo revisado é, em magnitude, pelo menos tão grande quanto as contribuições de várias outras espécies de aerossóis avaliadas pelo IPCC.

O estudo enfatiza que as incertezas nas propriedades ópticas, distribuição espacial e abundância total dos microplásticos desempenham um papel crucial nessas estimativas. Embora os autores reconheçam que a produção futura de resíduos plásticos é projetada para aumentar significativamente (potencialmente por um fator de 10 até 2100), eles alertam que extrapolar os achados atuais para cenários futuros envolve grandes incertezas em relação às taxas de degradação e frações suspensas no ar. No entanto, os autores concluem que os microplásticos estão "atrasados para serem incluídos como forçamentos em futuras avaliações de mudanças climáticas", argumentando que sua crescente abundância e potencial de aquecimento justificam a atenção tanto da comunidade de pesquisa climática quanto da comunidade política.