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COMO AS CINZAS PREJUDICAM OS AVIÕES

19.04.2010 Raios entre a nuvem de cinzas vulcânicas e lava do vulcão de Eyjafjallajokull, na Islândia. A Eurocontrol, entidade que controla a aviação europeia, divulgou na segunda-feira (19) um comunicado no qual previa que na terça-feira entre 40% e 45% dos voos previstos no espaço aéreo do continente decolariam.

O atual episódio do vulcão da Islândia mostrou que as autoridades precisam de dados mais precisos acerca da altitude alcançada pelas colunas de cinzas vulcânicas.

Além disso, a previsão do movimento dessas nuvens é essencial para determinar se os aviões podem passar em segurança por cima ou por baixo delas.

Por isso, a Agência Espacial Europeia (ESA) anunciou a criação de um novo serviço, o Suporte à Aviação para o Escape às Cinzas Vulcânicas (SAVAA), que visa montar um sistema de monitoramento capaz de integrar dados de satélites e de medições meteorológicas de forma a calcular a altura das emissões, usando a trajetória das nuvens e a chamada modelação inversa.

Além disso, o projeto SAVAA fornecerá dados complementares aos alertas de SO₂ dos SACS, através de avisos da ocorrência de cinzas vulcânicas para os VAACs baseados em medições de satélites na faixa do infravermelho.

Uma nuvem de cinzas vulcânicas que se desloca para leste a partir da Islândia paralisou a aviação comercial por razões de segurança no norte da Europa, causando amplos transtornos.

Vários aviões comerciais têm feito testes voando através da nuvem de fumaça. Embora não tenham sido notados danos às aeronaves, um caça F-16 da Otan sofreu acúmulo de vidro em seu motor, o que é um dos maiores riscos causados pela poeira vulcânica.

A seguir, algumas explicações sobre essas ameaças:

O que é a cinza vulcânica?

- As colunas de poeira cuspidas pelos vulcões habitualmente contêm minúsculas partículas de vidro, rocha pulverizada, silicatos, aerossóis e gases como o dióxido de enxofre que atingem a altitude dos voos comerciais. O resultado é uma nuvem de material potencialmente letal, como uma lixa.

Lava e cinzas explodem fora da caldeira do vulcão islandês Eyjafjallajökull no início da manhã desta sexta-feira (23/04/2010)

Qual é o risco à aviação?

Atravessar nuvem de cinzas vulcânicas desliga motores dos aviões

- O efeito abrasivo da cinza pode arranhar superfícies aerodinâmicas letais e paralisar o motor da aeronave. Sistemas eletrônicos e de navegação também podem ser prejudicados. Há risco também para os tubos de pitot, sensores de velocidade cujo funcionamento sob gelo ou outros detritos passou a despertar suspeitas depois do acidente com um jato da Air France na rota Rio-Paris, em 2009.

A cinza vulcânica também pode deixar o parabrisas da cabine opaco, dificultando a visão, além de gerar nuvens de ácidos sulfúrico (H₂SO₄) e sulfidríco (H₂S).

O que acontece dentro da turbina?

- As incríveis velocidades e temperaturas dentro de uma turbina moderna geram um problema quando o espaço é invadido por poeira vulcânica. "Os fragmentos de cinza vulcânica têm poucos milímetros de largura, são muito duros e muito afiados. Eles podem entrar no motor e em outras partes do avião e desgastar tudo aquilo com que entrarem em contato", disse Jacques Renvier, diretor técnico da fábrica francesa de motores aéreos Snecma.

Primeiro, a cinza abrasiva pode danificar os compressores que "apertam" o ar, preparando-o para a combustão. Isso já os torna menos estáveis do ponto de vista aerodinâmico.

A partir daí, o ar pressurizado é empurrado para a câmara de combustão, que em altitude de cruzeiro fica a uma temperatura de 1.200C a 2.400C - sob tais condições, os fragmentos se derretem, e esta rocha líquida escorre para as partes mais frias e se solidifica como vidro resfriado.

Bocais projetados para jogarem ar nas turbinas, o que aciona as partes móveis do motor, começam a engrossar por causa da lava. Com isso, a ventilação fica bloqueada, e o bocal se superaquece. Finalmente, os pedaços de lava vedam o escape do ar, podendo fazer com que o motor pare de funcionar e cuspa fogo pela traseira. "Você basicamente sufoca o motor", diz Renvier.

Por que os aviões não podem simplesmente evitar a nuvem de cinzas?

- A cinza vulcânica é invisível para os radares dos aviões, e nem sempre é imediatamente notada pelos pilotos, diz Paul Hayes, diretor de segurança aérea da consultoria britânica de aviação Ascend. "O primeiro alerta é um odor sulfúrico e talvez algum fogo de são Elmo (brilho causado por um tipo de descarga elétrica)."

Já houve acidentes desse tipo?

- Dezenas de pequenos casos já foram relatados, mas ao que se saiba nunca um avião caiu por causa das cinzas vulcânicas. Mas houve pelo menos dois salvamentos miraculosos.

Em 24 de junho de 1982, o piloto de um jumbo da British Airways na rota Kuala Lumpur-Perth calmamente avisou os 247 passageiros, a mais de 10 mil metros de altura, que todos os quatro motores haviam parado de funcionar.

Num incidente que entrou para a história da aviação, o capitão Eric Moody conseguiu fazer o avião planar numa descida de mais de 6.000 metros, e a pouco mais de 4.000 metros conseguiu reativar os motores, um após outro, segundo a Fundação da Segurança de Voo (aviation-safety.net).

Posteriormente, descobriu-se que a combinação da falha das turbinas, do estranho brilho visto em torno do avião e da irritante fumaça sentida dentro da cabina havia ocorrido porque o avião atravessara uma nuvem de cinza resultante da erupção do vulcão Galunggung.

O avião conseguiu pousar com três motores, mas o incidente levou a novos procedimentos aéreos e a exercícios internacionais.

Em 15 de dezembro de 1989, todos os quatro motores de um jumbo da KLM procedente de Amsterdã pararam por causa da ação de cinzas vulcânicas durante os preparativos para o pouso em Anchorage, no Alasca. Novamente, o piloto conseguiu reativar as turbinas, e o avião pousou com segurança, mas fortemente danificado. A Fundação da Segurança Aérea diz que os tripulantes não haviam recebido informações adequadas.

Como os controladores de voo agem nesses casos?

- Em parte por causa dos incidentes da década de 1980, a Organização Internacional da Aviação Civil, ligada à ONU, mantém detalhados planos de contingência, que foram ativados na quinta-feira. Mas a Grã-Bretanha diz que a escala da reação foi algo inédito.

Dentro de seis semanas, as autoridades europeias realizariam o primeiro de dois testes em 2010 sobre como o setor aéreo deveria reagir a erupções vulcânicas.

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TIPOS DE GASES VULCÂNICOS

O Hidrogênio é preferencialmente presente como vapor de água (H₂O), com outras espécies à base de Hidrogênio ocorrendo em quantidades menores ou traços, tais como Hidrogênio molecular (H₂), Metano (CH₄) e Amônia (NH₃). Das espécies do Carbono, o Dióxido de Carbono (CO₂) é o dominante, ao passo que Metano (CH₄) e Monóxido de Carbono (CO) ocorrem em quantidades menores. Dióxido de Enxofre (SO₂), Ácido Sulfídrico (H₂S) e Enxofre molecular (S₂) compõem as principais espécies de Enxofre. Cloro, Flúor e Bromo ocorrem principalmente como ácidos, com o Ácido Clorídrico (HCl) predominando sobre o Ácido Fluorídrico (HF) e o Ácido Bromídrico (HBr). O Nitrogênio existe quase que exclusivamente como Nitrogênio molecular (N₂). Quando presentes na fase gasosa, os metais são transportados grandemente como Sais de Enxofre ou de Cloro, e, em menor extensão, como espécies voláteis elementares.

Os gases mais abundantes liberados para a atmosfera a partir de um sistema vulcânico são o vapor de água (H₂O, 30-90 mol%), seguido por Dióxido de Carbono (CO₂, 5-40 mol%) e Dióxido de Enxofre (SO₂, 5-50 mol%). Vulcões também podem liberar pequenas quantidades de outros gases, incluindo Ácido Sulfídrico (H₂S, <2 mol%), Hidrogênio (H₂, <2 mol%), Monóxido de Carbono (CO, <0,5 mol%). Alguns destes gases, quando emitidos a partir de condutos vulcânicos, reagem na atmosfera ou na pluma vulcânica formando aerossóis, os mais importantes sendo o Ácido Clorídrico (HCl), Ácido Fluorídrico (HF) e o Ácido Sulfúrico (H₂SO₄).

EFEITO POTENCIAL DOS GASES VULCÂNICOS

Os gases vulcânicos que possuem o maior potencial de perigo para as pessoas, animais, agricultura e propriedades são o Dióxido de Enxofre, Dióxido de Carbono e Ácido Fluorídrico. Erupções vulcânicas podem produzir quantidades letais de gases tóxicos, mas exposições de longa duração a doses pequenas desses gases também podem se tornar um significante perigo. Localmente, o Dióxido de Enxofre pode provocar chuva ácida e poluição do ar. Devido ao fato que o Dióxido de Carbono é mais pesado do que ar, pode fluir para áreas baixas e concentrar-se no solo. A concentração do CO₂ nessas áreas pode ser letal para as pessoas, animais e vegetação. Algumas erupções históricas liberaram componentes de flúor suficientes para deformar e matar animais que pastaram sobre a vegetação coberta com cinzas vulcânicas; os componentes de flúor tendem a tornarem-se concentrados nas partículas de cinzas de pequena granulometria, que podem ser ingeridas por animais. Globalmente, grandes erupções explosivas injetam enormes volumes de aerossóis sulfurosos na atmosfera podendo levar ao rebaixamento da temperatura média global e promover a diminuição da camada de Ozônio.

Ainda que os gases vulcânicos são diretamente responsáveis por aproximadamente 3% das mortes relacionadas com vulcões entre o período de 1900 e 1986, a maioria dessas mortes ocorreu em períodos não eruptivos, eles são todavia perigosos e responsáveis por mortes a cada ano, inclusive de vulcanólogos. 

Dióxido de Carbono (CO₂)

Vulcões emitem mais de 130 milhões de toneladas de CO₂ na atmosfera a cada ano. Esse gás inodoro e incolor normalmente não representa um perigo direto à vida quando liberado em baixas concentrações continuamente a partir do solo ou durante erupções episódicas porque torna-se diluído muito rapidamente na atmosfera. Mas em certas circunstâncias, o CO₂ pode tornar-se concentrado em níveis letais para pessoas e animais. O Dióxido de Carbono é mais pesado do que o ar, assim, pode fluir como uma corrente de densidade para áreas de baixo relevo, concentrando-se e asfixiando toda a vida em seu caminho; a respiração de um ar com mais de 30% de CO₂ pode rapidamente induzir a inconsciência e provocar a morte. Em áreas vulcânicas ou em outras áreas onde emissões de CO₂ ocorrem, é importante não entrar em pequenas depressões e em áreas deprimidas que podem armazenar esse gás. O limite entre o ar e os gases letais pode ser extremamente abrupto; às vezes um único passo para cima pode ser o suficiente para escapar da morte.

Ar com 5% de CO₂ provoca um aumento perceptível na respiração; 6-10% resulta em brevidade da respiração, dores de cabeça, tontura, sudorese e agitação; 10-15% provoca danos na coordenação motora e abrupta contração na musculatura; 20-30% provoca perda da consciência em menos de um minuto e convulsão; acima de 30% pode provocar a morte.

Os cientistas têm calculado que os vulcões emitem aproximadamente 130-230 milhões de toneladas de CO₂ na atmosfera a cada ano. Esta estimativa inclui tanto os vulcões subaéreos e submarinos, com aproximadamente iguais quantidades. Emissões de CO₂ por atividades humanas, incluindo a queima de combustíveis fósseis, produção de cimento e queima de gases, produzem quantidades de aproximadamente 22 bilhões de toneladas por ano. As atividades humanas liberam mais de 150 vezes mais quantidade de CO₂ do que as emitidas por vulcões, o equivalente de 17.000 vulcões adicionais do tipo Kilauea (o vulcão havaiano Kilauea emite em torno de 13,2 milhões de toneladas por ano).

Dióxido de Enxofre (SO₂)

Os efeitos de SO₂ sobre as pessoas e o ambiente variam grandemente dependendo: (1) da quantidade de gases que um vulcão emite para a atmosfera; (2) se os gases são injetados na troposfera ou estratosfera; e (3) os ventos regionais ou globais e o padrão meteorológico que dispersa os gases. O Dióxido de Enxofre (SO₂) é um gás ou líquido incolor com um odor forte que irrita a pele e os tecidos e mucosas das membranas dos olhos, nariz e garganta. O Dióxido de Enxofre afeta o sistema respiratório superior e os brônquios. A Organização Mundial de Saúde recomenda a concentração de SO₂ não maior que 0,5 ppm sobre 24 horas de máxima exposição. Uma concentração de 6-12 ppm pode provocar irritação imediata do nariz e garganta; 20 ppm podem provocar irritação dos olhos; 10.000 ppm podem produzir irritação na pele em minutos.

Emissões de SO₂ a partir de um vulcão ativo variam desde menos que 20 toneladas/dia até >10 milhões de toneladas/dia de acordo com o estilo de atividade vulcânica e o tipo e volume de magma envolvido. Por exemplo, a grande erupção explosiva do Monte Pinatubo no dia 15 de junho de 1991 expeliu 3-5 km³ de magma dacítico e injetou em torno de 17 milhões de toneladas de SO₂ na estratosfera. Os aerossóis de Enxofre resultaram em uma diminuição de 0,5-0,6°C na temperatura terrestre no Hemisfério Norte. Os aerossóis de Enxofre também aceleraram reações químicas que, junto com o aumento dos níveis de cloro estratosférico a partir da poluição dos CFCs produzidos pelo homem, destruíram grande parte do Ozônio e levaram a um dos mais baixos níveis de Ozônio observados na atmosfera.

No vulcão havaiano Kilauea, uma recente erupção efusiva de 500.000 m³ de magma basáltico liberou em torno de 2.000 toneladas de SO₂ na troposfera inferior. Chuva ácida e poluição do ar são persistentes problemas para a saúde quando o vulcão está erupcionando. 

Ácido Sulfídrico (H₂S)

O Ácido Sulfídrico (H₂S) é um gás incolor e inflamável com um forte e desagradável odor. Esse gás é algumas vezes referido como "gás de cano de esgoto". Em pequenas concentrações ele pode irritar os olhos e atuar como depressivo; em elevadas concentrações ele pode provocar irritação do sistema respiratório superior e, durante longas exposições, edema pulmonar. Em 30 minutos de exposição a 500 ppm resulta em dor de cabeça, tonturas, excitamento, andar cambaleante e diarréia, seguido algumas vezes por bronquite e bronquiopneumonia. Sendo mais denso que o ar, o H₂S pode acumular-se em depressões e cavernas.

Ácido Clorídrico (HCl)

O Ácido Clorídrico (HCl) é um gás incolor ou um líquido incolor fumegante com um odor acre irritante. A exposição a esse gás irrita as membranas mucosas dos olhos e do sistema respiratório. Concentrações acima de 35 ppm provocam irritação da garganta após curtas exposições, provocando queimaduras, asfixia e tosse; concentrações maiores que 100 ppm resultam em edema pulmonar, e muitas vezes espasmos na laringe. Esse gás, por ser um ácido muito forte, pode provocar chuva ácida devido à extrema solubilidade do HCl em gotas de água condensadas.

Ácido Fluorídrico (HF)

Ácido Sulfúrico (H₂SO₄)

Radônio (Rn)

Emissões gasosas secundárias

Dióxido de Carbono (CO₂)

O primeiro incidente registrado com emissões de CO₂ ocorreu no Complexo Vulcânico Dieng, Indonésia, um conjunto de centros vulcânicos que formam uma grande depressão com aproximadamente 14 km de comprimento e 6 km de largura. Na manhã de 20 de fevereiro de 1979, os habitantes do povoado de "Batur" sentiram três tremores sísmicos, às 02h, às 03h e às 04h. Às 05h e 15min, os moradores observaram uma erupção freática que formou uma nuvem cinza escura a partir da Cratera Sinila (um pequeno conduto preenchido com água, situado 3 km a nordeste do povoado). Esta erupção, que formou uma cratera com 100 metros de profundidade e 90 metros de largura, foi acompanhada por ejeção de blocos, lama, vapores e gases, e por um fluxo de lama (lahar) quente que percorreu 3,5 km. Às 06h e 45min, uma segunda e menor erupção ocorreu a 300 metros a oeste da Cratera Sinila que resultou na formação de uma nova cratera, Sigludung. Muitos dos habitantes do vilarejo de "Koputjukan" fugiram na direção do povoado de "Batur" e foram mortos por uma corrente de gravidade gasosa (provavelmente CO₂ e H₂S) emitida a partir de múltiplos pequenos condutos e fissuras a sul e oeste das duas crateras. Outros habitantes que vinham mais atrás, vendo a morte do primeiro grupo ao longo da rodovia "Koputjukan-Batur", retiraram-se para uma escola próxima, mas também eles foram mortos. No total, os gases mataram no mínimo 149 pessoas e feriram mais de 1.000 pessoas.

Dois outros incidentes aconteceram no Continente Africano. Os lagos Monoum e Nyos, localizados dentro de crateras vulcânicas ao longo da Linha Vulcânica Camarões, uma grande fratura que delimita uma cadeia de vulcões alcalinos, são os únicos dois exemplos registrados de rápida liberação de CO₂ desde o fundo de lagos. O CO₂ provavelmente é originado em fontes gasosas no fundo desses lagos, que são termalmente estratificados, permitindo a acumulação gasosa. Ainda que até agora controverso, acredita-se que estes dois eventos foram provocados por terremotos que dispararam deslizamentos de terra no interior dos lagos, fazendo com que a camada rica em gás ascendesse até um ponto próximo à superfície onde a pressão hidrostática foi insuficiente para manter o CO₂ em solução. Sendo mais denso que o ar, o CO₂ foi liberado formando uma grande corrente de densidade que fluiu sobre a margem da cratera e desceu sobre seus flancos.

Quase dois anos após o evento do lago Monoum, entre as 21h e as 22h do dia 21 de agosto de 1986, uma nuvem concentrada de CO₂ foi emitida desde as porções mais inferiores do lago Nyos e espalhou-se pelos vales circunvizinhos, afetando uma área aproximada de 20 km de comprimento e 15 km de largura. A emissão gasosa aparentemente foi precedida pela ascensão de uma coluna de gases às 16h, e uma fraca explosão às 20h, e então por duas ou três violentas explosões entre as 21h e às 22h. Entretanto, nenhum evento sísmico foi registrado. Houve pouco ou nenhum dano à vegetação ou às moradias, ainda que a vegetação mais alta tenha sido achatada em algumas áreas entre o lago e a região conhecida como "Nyos inferior". Como aconteceu no evento do lago Monoum, carcaças de muitos animais domésticos e selvagens foram encontradas na área afetada. O número exato de atingidos é desconhecido, mas segundo fontes do governo camaronês, no mínimo 1.700 pessoas morreram, ao passo que 5.000 pessoas na área afetada escaparam à exposição ou sobreviveram aos seus efeitos. 

Ácido Sulfídrico (H₂S)

O Ácido Sulfídrico (H₂S) é um gás extremamente tóxico que tem sido responsável por numerosas fatalidades, e no caso do Japão acredita-se que é a causa mais comum de acidentes com gases vulcânicos (no mínimo 10 incidentes desde o início do século 20).