Foto: Defesa Civil/AM
Desde a escola, aprendemos que a água é composta por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio, formando assim as moléculas de H₂O. Cada átomo, por sua vez, possui uma quantidade específica de prótons e nêutrons. Quando temos átomos de um mesmo elemento, mas com número de nêutrons diferentes os chamamos de isótopos. Essa diferença altera também a massa do átomo, tornando-o mais leve ou mais pesado.
É possível afirmar, portanto, que na atmosfera existem moléculas de água diferentes umas das outras. Algumas, com menor número de nêutrons, são mais leves e evaporam com mais facilidade. Outras, com mais nêutrons, tornam-se mais pesadas e acabam se condensando, formando chuvas. Ao analisar essa “impressão digital” da água, os cientistas conseguem compreender o caminho percorrido pela molécula durante os dias anteriores à sua coleta, obtendo informações relevantes sobre processos de evaporação e precipitação, por exemplo.
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Condições mais quentes e secas geram um ambiente propício para a formação de vapor na floresta amazônica, enquanto o clima úmido se relaciona à precipitação. Em cada uma dessas situações, a água da chuva traz isótopos enriquecidos ou empobrecidos, revelando eventos climáticos que podem ocorrer nos dias seguintes à coleta. Pense, por exemplo, na possibilidade dos cientistas coletarem uma amostra repleta de isótopos pesados: este cenário indica um ambiente com condições evaporativas aumentadas, o que pode apontar para um período de seca.
Essa correlação foi abordada em um estudo publicado na revista científica Hydrological Processes. No trabalho, pesquisadores da Unesp analisaram diariamente, ao longo de 2023 e 2025, a variação isotópica na região de Manaus por meio de duas abordagens principais: a primeira baseou-se nas trajetórias retroativas das massas de ar que incidem na região, enquanto a segunda focou na comparação entre os isótopos observados em condições atmosféricas recentes e passadas.
O artigo faz parte do projeto de doutorado da aluna Rafaela Rodrigues Gomes no Programa de Pós-Graduação em Geociências e Meio Ambiente, no Instituto de Geociências e Ciências Exatas (IGCE) da Unesp, no câmpus de Rio Claro. Além de ajudar a esclarecer quais fatores atmosféricos estão associados à variação isotópica observada na região, o trabalho também constatou uma queda na precipitação e o aumento na temperatura, associados ao fenômeno do El Niño ocorrido durante o intervalo estudado.
Além dos pesquisadores do IGCE, participaram do trabalho colegas do Centro de Isótopos Estáveis da Unesp, no câmpus de Botucatu, do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (Inpa), do Serviço Geológico do Brasil (SGB) e do Grupo de Hidrologia de Traçadores da Universidade do Texas, em Arlington, nos Estados Unidos. O projeto recebeu financiamento conjunto pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas (Fapeam) e pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).
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No período chuvoso, prevalecem isótopos leves
Para elaborar a primeira parte do estudo, a equipe coletou 207 amostras de chuva entre março de 2023 e fevereiro de 2025, e reuniu dados de temperatura, volume de precipitação e umidade relativa do ar registrados ao longo do mesmo período. Os autores também associaram os eventos de chuva em Manaus a dois sistemas variáveis que incidem sobre a região, a Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) e o Alta Subtropical do Atlântico Sul (ASAS). Durante o estudo, os cientistas conseguiram acompanhar, a partir dos isótopos, qual havia sido o trajeto da massa de ar que atingiu Manaus (AM) nos oito dias que antecediam a precipitação.
O artigo aponta que para o período chuvoso da Amazônia, que vai de março a maio, a equipe observou que a Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) – sistema meteorológico responsável por cerca de 30% da chuva global – influenciou diretamente no transporte da chuva que atingiu Manaus.
“A variação isotópica, nesse momento, era mais empobrecida, ou seja, apresentava uma maior quantidade de isótopos leves”, explicou a pesquisadora.
Segundo Rafaela, essas trajetórias associadas ao sistema úmido passavam por um efeito conhecido como rainout effect: as massas de ar saiam do oceano, chegavam ao continente e, conforme elas iam adentrando, se precipitavam. “Cada vez que essa massa precipita ao longo desse trajeto, ela vai perdendo isótopos pesados. Quando chega em Manaus, essa chuva já está esgotada em isótopos pesados, ou seja, ela tende a chegar com os isótopos mais leves”, exemplifica.
No período seco, prevalecem isótopos pesados
Durante o período seco, de junho a agosto, foi observada a movimentação da Zona de Convergência Intertropical (ZEIT) para o sentido Norte, ao mesmo tempo em que ocorreu um deslocamento climatológico da Alta Subtropical do Atlântico Sul (ASAS) – sistema de alta pressão associado a ventos secos – no sentido Oeste.
Segundo a autora principal do artigo, esse é um momento em que a ASAS é mais influente sobre a trajetória desse vapor que sai do oceano e chega seco ao continente. “Como esse vapor já chega seco, a gente não tem tanta perda desses isótopos pesados ao longo da trajetória continental, chegando a Manaus uma chuva enriquecida, ou seja, com mais isótopos pesados”, comenta Rafaela.
Além desse efeito em relação à quantidade de umidade desses dois sistemas, Rafaela comenta que há ainda um efeito local. “No período seco, como eu tenho condições mais quentes e menos umidade relativa, eu tenho mais evaporação durante a queda das gotas de chuva. Logo, os isótopos leves evaporam antes da chuva atingir o local de coleta e a amostra fica com mais isótopos pesados”.
Períodos com padrões indefinidos
De setembro a novembro, não foi identificado um padrão. Na verdade, os pesquisadores observaram uma correlação entre os sinais isotópicos e o volume de chuva registrada, descrevendo o ocorrido com base no Amount Effect (efeito de quantidade). Ou seja, chuvas mais volumosas estariam ligadas a um sinal isotópico mais leve, enquanto chuvas menos volumosas foram associadas a um sinal enriquecido.
O último trimestre (dezembro, janeiro e fevereiro) foi considerado pelos cientistas como o mais complicado de entender. “Percebemos que existia uma correlação entre a convecção e a umidade. Na literatura, temos autores que descrevem essa fase de transição da Amazônia como um momento de alta atividade convectiva”, explica Rafaela. Essa atividade convectiva caracteriza os movimentos verticais intensos de massas de ar quente e úmido que dão origem a grandes nuvens e tempestades.
A geógrafa explica que, em condições menos úmidas e com alta atividade convectiva, gera-se vapor de maneira acelerada tanto na evaporação da água que vai originar a chuva quanto das próprias gotas durante a precipitação. Ocorre, então, um enriquecimento isotópico.
Em condições mais úmidas e com menor atividade convectiva, por sua vez, há uma relação com a correlação com a coluna total de vapor. “Quando eu tenho uma alta umidade nessa coluna atmosférica, ela pode ser relacionada com o retorno gradual da ZCIT e com o empobrecimento isotópico. A ZCIT começa a retornar para o Sul novamente em outubro, com sua posição máxima em maio, mas existe esse retorno gradual que a gente notou em dezembro, janeiro e fevereiro”, explica.
Comparação histórica sugere alerta precoce para secas
Os resultados descritos acima são referentes à primeira análise feita pela equipe. Na segunda parte do estudo, os pesquisadores compararam os valores isotópicos recentes com dados históricos. Nessa etapa, o grupo formado pela Unesp, Inpa, SGB, entre outros, recuperou o trabalho que, no passado, foi conduzido por pesquisadores do Centro de Energia Nuclear na Agricultura da Universidade de São Paulo (Cena-USP) e da Agência Internacional de Energia Atômica (Iaea).
Entre os anos de 1965 e 1990, pesquisadores dessas duas instituições realizaram análises semelhantes que consideraram a variação isotópica da chuva na Amazônia, mas o trabalho foi interrompido por falta de financiamento.
“Ao comparar as duas séries de dados, vimos que os valores isotópicos recentes eram significativamente mais enriquecidos; eles tinham mais isótopos pesados na chuva quando comparados com os dados históricos”, destaca Rafaela.
A pesquisadora também apontou que a comparação entre os dois períodos revelou uma diminuição no “excesso de deutério”, um parâmetro utilizado para capturar condições de não-equilíbrio durante os processos evaporativos ou durante os eventos de chuva. Segundo Rafaela, no contexto do trabalho, um deutério menor indicou aos pesquisadores condições mais quentes e secas nos processos posteriores à queda das gotas de chuva.
Os cientistas também observaram um déficit de mais de 30% nos níveis de precipitação, além de temperaturas que superavam em 1ºC as médias históricas. As condições quentes e secas observadas para os anos de 2023 e 2024 foram associadas ao El Niño e também ao aquecimento acima da média do Atlântico Norte, que gera um deslocamento anormal da ZCIT já descrito em literatura, embora a anomalia não tenha sido calculada no estudo atual.
“Essas anomalias oceânicas trouxeram condições mais quentes e secas, e vimos isso no sinal isotópico, que se mostrou mais enriquecido e com mais isótopos pesados devido ao aumento dessas condições evaporativas”, explica Rafaela. “Os isótopos revelaram, em especial em 2024, um alerta precoce da chegada dessa estação seca”, conclui.
“Uma das coisas que precisamos entender hoje é como as mudanças climáticas intensificam o ciclo hidrológico. Não digo que o clima vai ficar mais chuvoso ou mais seco, mas sim que ficará muito mais variável”, explica Didier Gastmans, orientador do trabalho e coordenador do Laboratório de Recursos Hídricos e Isótopos Ambientais (LARHIA) da Unesp, câmpus de Rio Claro.
“Os isótopos, por representarem uma impressão digital da água, surgem como mais uma ferramenta que pode ser implementada em programas de monitoramento climatológico e hidrológico para entender exatamente esses processos apresentados no trabalho”, completa.
Na perspectiva dos pesquisadores, entretanto, a análise isotópica não se aplica apenas à água da chuva. Ela pode ser utilizada também, por exemplo, para estudos que visem conectar a água subterrânea aos reservatórios superficiais. “Uma das missões do nosso laboratório é colocar na agenda da gestão ambiental e de recursos hídricos do país essa ferramenta barata e capaz de fornecer respostas relevantes para estudos hidrológicos”, explica Gastmans.
*O conteúdo foi originalmente publicado pelo Jornal da Unesp, escrito por Carolina Fioratti
