CARIBIC (Civil Aircraft for the Regular
Investigation of the atmosphere
Based on an Instrument Container)
 
como diz a sua sigla em Inglês, é um container instrumentado para medir com regularidade a composição da atmosfera a bordo de um avião comercial. Estas medições abrangem os gases de efeito estufa, gases reativos e aerossóis (partículas suspensas na atmosfera). Onze instituições européias de renome participam no projeto.
A compania aérea alemã Lufthansa proporcionou ao projeto parte do compartimento de carga de um AIRBUS A340-600, de longo alcance. Deste modo, CARIBIC pode realizar medições em regiões remotas, como, por exemplo, durante o traslado entre São Paulo e Santiago. Com uma média de um vôo por mês, muitas regiões de grande interesse para a ciência atmosférica podem ser alcançadas com regularidade. Voando e medindo!
A entrada de ar para gases e aerossóis é uma peça de alta ingeniosidade. O desenho da mesma faz jus aos rigorosos requerimentos vigentes na aviação civil. Além disso, em vista da dificuldade em medir gases e aerossóis com concentrações ínfimas, a entrada de ar tem de obedecer a requisitos aerodinâmicos. A parte superior visível na imagem se encontra dentro do avião.
Instalação: Uma vez dentro do avião, o ar a ser analizado é direcionado aos diversos aparelhos científicos. A instalação deste sistema de distribuição e a adaptação de CARIBIC à aeronave levou 12 dias e foi concluída com um vôo teste. Como a aeronave já se encontrava no solo para a implementação de uma rede de internet (LH FlyNet) e wireless LAN, a instalação de CARIBIC não causou ônus à empresa Lufthansa.
O sistema de tomada de ar se move junto com a aeronave a uma velocidade de 250 metros por segundo. A amostragem de partículas (aerossóis) a esta velocidade é um verdadeiro desafio. O sistema consiste de 3 sondas aerodinâmicas individuais, com um total de 4 entradas de ar. Além disso, 3 telescópios óticos miniaturizados permitem a análise do espectro solar. Uma câmera de vídeo é utilizada para a análise de nuvens. Um escape expele o ar analizado.
Todos os instrumentos científicos se encontram em um container de carga de 3.2 m de largura e 1500 kg. Quinze monitores, controlados por um computador, medem continuamente diversos gases e características dos aerossóis. Além disso, 28 amostras do ar são colecionadas durante o vôo para análise posterior em laboratório. A concepção do container levou anos de pesquisa e atualmente, com um ou dois vôos mensais, CARIBIC se tornou um “frequent flyer”.
O porquê de CARIBIC: A mudança da composição da atmosfera acarreta mudanças do clima. Neste contexto, a atmosfera pode ser interpretada como um imenso reator, onde se desenrolam reações químicas complexas. Reações estas que são influenciadas pelas emissões de bilhões de toneladas anuais de gases (de origem natural e antropogênica) e de partículas (como, por exemplo poeira de origem desértica). Uma vez na atmosfera, gases e partículas são transportados, misturados e transformados químicamente. Freqüentemente partículas secundárias são formadas durante os processos mencionados, as quais alteram a formação de nuvens, influenciando assim o balanço radiativo da atmosfera (efeito estufa). Felizmente, a atmosfera possui uma alta capacidade de autodepuração que resulta num complexo equilíbrio dinâmico entre poluição e depuração. Obviamente, os cientistas que estudam estes processos necessitam de dados detalhados: dados globais, dados referentes às quatro estações do ano, dados interanuais, dados dia e noite. CARIBIC é um sistema verdadeirament único, que aproveita vôos comerciais para obter tais dados. A idéia é lógica e sua realização um feito.
Principais investigadores do projeto CARIBIC:

Prof. Dr. Dr. hc. mult. Paul Crutzen, MPI Mainz – Consultor científico
Prof. Dr. Jos Lelieveld, MPI Mainz – Capacidade oxidativa da atmosfera
Prof. Dr. Andreas Macke and Dr. Markus Hermann, TROPOS Leipzig – Distribuição de aerossóis
Prof. Dr. Johannes Orphal e Dr. Andreas Zahn, IMK FZ Karlsruhe – Climatologia do vapor d’água, do ozônio e de gases reativos
Prof. Dr. Markus Rapp e Dr. Hans Schlager, Dr. Helmut Ziereis, DLR Oberpfaffenhofen – Balanço dos óxidos de nitrogênio e quantificação das emissões do tráfego aéreo
Prof. Dr. Ulrich Platt, Dr. Lara Penth, University of Heidelberg – Medições óticas e sensoriamento remoto
Dr. David Oram, University of East Anglia, Norwich – Pesquisa sobre hidrocarbonetos halogenados
Prof. Dr. Bengt Martinsson, University of Lund – Propriedades de aerossóis
Prof. Dr. Markus Leuenberger, University of Bern – Medição altamente precisa do oxigênio
Dr. Ralf Ebinghaus, GKSS Geesthacht – Ciclo do mercúrio
Dr. Philippe Ciais, LSCE-CEA, Paris – Ciclo do dióxido de carbono
Dr. Peter van Velthoven, KNMI, the Netherlands - Meteorologia
Dr. Jonathan Williams, MPI Mainz – Química dos hidrocarbonetos –
Os engenheiros da Lufthansa trabalharam com os cientistas num esforço mútuo para criar esta infra-estrutura para a investigação detalhada da química atmosférica. Investigação esta, que permitirá a aquisição de dados através de todo o globo durante longos anos. Graças à excelente cooperação, CARIBIC pode manter um dedo no pulso da atmosfera em câmbio.
CARIBIC foi inaugurado em dezembro de 2004, em ocasião da viagem do Exmo. Sr. Trittin, ministro do meio-ambiente da Alemanha, a bordo do A340-600 para a Conferência das Partes da Convenção de Clima (UNFCCC) em Buenos Aires. A mudança climática é um desafio à humanidade, ao qual vem vinculado um desafio científico: entender a composição, a química e a física da atmosfera.
Abaixo pode-se observar uma ilustração da "origem do ar" interceptado pela aeronave durante um vôo de Frankfurt a Buenos Aires. Deixando a Europa o conjunto de instrumentos CARIBIC interceptou massas de ar que durante 5 dias foram transportadas de áreas tão distantes como o Oceano Pacífico. Acima da Espanha um sistema de baixa pressão induz uma mistura complexa das massas de ar. Mesmo que geralmente a uma altura de 11 km o ar seja mais puro que perto da superfície, pode-se encontrar nesta altura massas de ar continentais poluídas. Trajetórias que entram em contato com a superfície acumulam emissões. Em conexão com eventos convectivos, estas massas de ar podem rapidamente ser transportadas a 11 km. Nos trópicos, encontramos um tempo bem mais tranqüilo. Em 5 dias, as massas de ar foram transportadas através de distâncias menores e, eventualmente, entraram em contato com a superfície do Oceano Atlântico (trajetórias verdes). Estas massas de ar presumivelmente são extremamente limpas, devido ao efeito da intensa radiação do sol. É este processo de autodepuração que queremos estudar detalhadamente. Do outro lado porém, eventualmente são observados ao redor do globo vestígios persistentes de grandes queimadas. Chegando a Buenos Aires, observamos um jato mais fraco que habitualmente (como estamos em Dezembro, é verão em Buenos Aires). As trajetórias vermelho escuras indicam massas de ar de origem estratosféricas. Baseado em vôos como este, o consórcio CARIBIC está acumulando uma gama de dados, que podem ser encontrados no site www.caribic-atmospheric.com .
Tradução: Axel Thielmann, MPI