13 Abril 2023
O aquecimento das águas tropicais pode desencadear mudanças nos ventos que fortalecem e empurram os furacões, aumentando a frequência em um terço em comparação com os níveis atuais.
A reportagem é publicada por Pacific Northwest National Laboratory e republicada por EcoDebate, 10-04-2023. A tradução é de Henrique Cortez.
Os furacões ficarão mais fortes e atingirão com mais frequência o Golfo dos Estados Unidos e a costa leste inferior, de acordo com uma nova pesquisa liderada por cientistas do Laboratório Nacional do Pacífico Noroeste do Departamento de Energia, que explorou a influência do aquecimento global nas tempestades prejudiciais. Se as atuais tendências de aquecimento continuarem, eles alertam, a frequência de furacões pode aumentar em um terço em comparação com os níveis atuais.
Em um artigo publicado na revista Science Advances, os pesquisadores descrevem um mecanismo anteriormente desconhecido que aumenta o risco para os residentes costeiros.
Mudanças nos ventos da atmosfera superior da Terra – induzidas pelo aquecimento da superfície do mar no Oceano Pacífico Oriental – são responsáveis pelo aumento projetado na frequência de furacões nas regiões costeiras.
“O que descobrimos é que essas mudanças no vento têm um efeito duplo”, disse o principal autor e cientista climático Karthik Balaguru. “Primeiro, eles direcionam as tempestades para mais perto das costas leste e do Golfo dos EUA, o que traz riscos para as pessoas que vivem lá. Mas essas mesmas mudanças de vento também reduzem o cisalhamento vertical do vento perto da costa, o que acabará por fortalecer as tempestades costeiras. Quando esses dois fatores trabalham juntos, isso agrava todo o problema.”
Muito trabalho tem sido feito para identificar as mudanças que tornam as tempestades mais prejudiciais em um mundo em aquecimento. Por exemplo, estudos anteriores projetaram que o cisalhamento vertical do vento – uma força que normalmente enfraquece um furacão ao minar sua força – enfraquecerá sob o aquecimento global. Enfraqueça o cisalhamento do vento, disse Balaguru, e você fortalecerá as tempestades.
Outra pesquisa projetou que os furacões podem se mover mais lentamente, concedendo às tempestades mais tempo para causar danos. Mas, até agora, tais mudanças foram amplamente atribuídas à influência geral do aquecimento global, sem nenhum mecanismo identificado.
“O aquecimento global pode significar muitas coisas diferentes”, disse Balaguru. “Queríamos saber exatamente o que, em um mundo mais quente, é responsável por essas mudanças. Descobrir a razão por trás dessas mudanças, como fizemos aqui, é satisfatório do ponto de vista científico, mas também muito importante à medida que aprofundamos nossa compreensão do que influencia o clima extremo.”
Para entender como o risco representado pelos furacões poderia parecer no futuro, Balaguru precisava de uma coisa: mais tempestades. Apenas alguns furacões atingem os EUA a cada ano – muito poucos para análises robustas.
Os pesquisadores normalmente simulam furacões em modelos que representam o clima da Terra. Mas essas simulações podem se tornar computacionalmente caras rapidamente. Os modelos deveriam ter resolução suficientemente alta e, para gerar os números necessários para fazer projeções confiáveis, os pesquisadores teriam que realizar muitas simulações de tempestades.
Balaguru e seus coautores desenvolveram um modelo único conhecido como RAFT. A vantagem do RAFT reside em sua capacidade de desvendar os muitos fatores que moldam os furacões, desde os ventos que conduzem as tempestades até as águas quentes das quais eles extraem energia. Destinado a ser combinado com modelos climáticos, também pode gerar muitas tempestades simuladas, o que possibilita análises estatísticas robustas.
Essa habilidade permitiu que a equipe de Balaguru examinasse o significado relativo de cada fator contribuinte por trás das mudanças. O estudo resultante, disse Balaguru, marca a primeira vez que tal análise foi realizada.
“Vimos que a frequência das tempestades perto da costa estava mudando”, disse Balaguru. “Mas por que? É porque as tempestades estão ficando mais fortes? É porque eles estão indo mais nessa direção? Nossa abordagem nos ajudou a isolar as principais variáveis em jogo e determinar qual era a mais importante.”
O RAFT gerou centenas de rastros de furacões: os caminhos que os furacões seguem depois de se formarem sobre as águas oceânicas. Os resultados mostraram que, se as atuais tendências de aquecimento continuarem, as tempestades se fortalecerão e atingirão com mais frequência as costas leste e do Golfo.
Ao aumentar a frequência dos furacões, a equipe de Balaguru descobriu que um fator era mais dominante do que todos os outros: o vento.
O mecanismo por trás do aumento da frequência dos furacões começa com o aquecimento das águas no Pacífico Oriental. Lá, uma superfície do mar relativamente mais quente leva a uma maior evaporação. O ar mais quente e úmido sobe para a atmosfera. (Animação de Sara Levine | Pacific Northwest National Laboratory)
Os autores do novo estudo descobriram um mecanismo anteriormente não descrito por trás da crescente frequência de furacões costeiros. Começa com um aquecimento relativamente mais forte no Oceano Pacífico Oriental, onde a superfície do mar é tipicamente mais fria.
À medida que as emissões de gases de efeito estufa continuam a aumentar, elas aprisionam cada vez mais calor no sistema terrestre. Isso aquece as superfícies terrestres e marítimas, embora não uniformemente. A maioria dos modelos climáticos projeta um aquecimento maior da superfície do mar no Pacífico Oriental do que no Pacífico Central.
À medida que a superfície do mar aquece, mais água evapora da superfície do oceano e umedece o ar acima. Como o ar úmido é menos denso, ele sobe mais alto na atmosfera, onde a umidade se condensa para formar nuvens e liberar calor. Este processo é conhecido como convecção.
O ar quente e úmido acima do Pacífico Oriental é menos denso que o ar frio e seco. Essa diferença de densidade leva à convecção e, finalmente, à geração de ondas de Rossby. As ondas de Rossby criam mudanças na circulação atmosférica representadas aqui como dois círculos giratórios — ciclone em azul e anticiclone em branco. Mais perto da superfície do mar, o ar se move no sentido horário. Mais alto na atmosfera, o ar se move no sentido anti-horário. (Animação de Sara Levine | Pacific Northwest National Laboratory)
Essa convecção gera um padrão de ondas em escala planetária na atmosfera conhecidas como ondas de Rossby. Embora esse processo comece no Pacífico Oriental, a influência das ondas de Rossby se espalha por grandes distâncias. Nesse caso, as mudanças de circulação induzidas por essas ondas são tais que o ar se move no sentido horário próximo à superfície sobre o Golfo do México. Mas mais alto na atmosfera, o ar se move na direção oposta.
Em outras palavras, essas ondas de Rossby produzem padrões de circulação atmosférica como ciclones e anticiclones – os cientistas do PNNL já descobriram esses padrões e seus efeitos antes.
Essas ondas acabam provocando mudanças nos ventos na troposfera superior e inferior – ventos que direcionam os furacões. Dê uma olhada na terceira animação abaixo. Observe na atmosfera superior o movimento anti-horário do ar induzido pela onda de Rossby. Esse movimento é o que puxa e empurra os furacões em direção às costas leste e do Golfo. Essas mudanças nos ventos de direção que determinam o caminho de um furacão têm o efeito adicional de enfraquecer o cisalhamento do vento, tornando as tempestades terrestres ainda mais fortes.
Essas mudanças na circulação alteram os ventos de direção que influenciam o movimento do furacão. Nesse caso, esses ventos não apenas empurram os furacões em direção às costas leste e do Golfo com mais frequência, mas também fortalecem as tempestades perto das costas. (Animação de Sara Levine | Pacific Northwest National Laboratory)
Pesquisas anteriores sobre os ventos de direção que guiam os furacões fizeram projeções semelhantes. Mas este trabalho marca a primeira vez que os cientistas propuseram um mecanismo físico por trás das mudanças que tornam as tempestades costeiras mais prejudiciais em um futuro mais quente.
“Muitos estudos lançaram luz sobre como os furacões vão mudar no futuro”, disse o cientista atmosférico e autor do estudo Ruby Leung. “Ao identificar um mecanismo que conecta as várias mudanças de furacões, este estudo oferece uma perspectiva mais unificada, ressaltando os riscos de furacões costeiros no futuro.”
Algumas incertezas permanecem, de acordo com os autores do estudo. Uma melhor compreensão da ciclogênese – o processo pelo qual os furacões se formam – pode ajudar a pintar uma imagem mais detalhada e precisa do comportamento dos furacões. Um estudo mais aprofundado e uma melhor modelagem do aquecimento da superfície do mar também podem levar a projeções mais robustas e detalhadas.
Em seu esforço para entender melhor os processos que governam as mudanças dos furacões, a equipe planeja explorar como o aquecimento global afeta os ciclones tropicais em outras regiões costeiras.
Além de Balaguru e Leung, os autores do PNNL incluem Wenwei Xu, Chuan-Chieh Chang, David Judi e Samson Hagos. Michael Wehner, do Lawrence Berkeley National Laboratory, James Kossin, do The Climate Service, e Mingfang Ting, da Columbia University, também são autores. Este trabalho foi financiado pelo Office of Science do DOE.
Balaguru K, Xu W, Chang CC, Leung LR, Judi DR, Hagos SM, Wehner MF, Kossin JP, Ting M. Increased U.S. coastal hurricane risk under climate change. Sci Adv. 2023 Apr 7;9(14):eadf0259. doi: 10.1126/sciadv.adf0259. Epub 2023 Apr 7. PMID: 37027466; PMCID: PMC10081849.
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