As tempestades devem se tornar mais intensas ao longo dos trópicos e subtrópicos neste século como resultado das mudanças climáticas, de acordo com novas pesquisas.

Tempestades estão entre os fenômenos mais espetaculares da natureza, produzindo relâmpagos, chuva pesada, e às vezes formações de nuvens inspiradoras. Mas eles também têm uma série de impactos importantes sobre os seres humanos e os ecossistemas.

Por exemplo, relâmpagos produzidos por tempestades são um importante gatilho para incêndios florestais em todo o mundo, enquanto a tempestade de granizo que atingiu Sydney em abril de 1999 continua sendo o desastre natural mais caro da história da Austrália.

Dados os danos causados ​​por tempestades na Austrália e em todo o mundo, é importante perguntar se eles crescerão em frequência e intensidade à medida que o planeta se aquece.

Nossas principais ferramentas para responder a essas perguntas são os modelos climáticos globais - descrições matemáticas do sistema terrestre que tentam explicar os importantes processos físicos que governam o clima. Mas os modelos climáticos globais não são dimensionados o suficiente para simular tempestades individuais, que normalmente têm apenas alguns quilômetros de diâmetro.

Mas os modelos podem nos falar sobre os ingredientes que aumentam ou diminuem o poder das tempestades.

Preparando uma tempestade

Tempestades representam a liberação dramática de energia armazenada na atmosfera. Uma medida dessa energia armazenada é chamada de "energia potencial convectiva disponível", ou CAPE. Quanto maior o CAPE, mais energia está disponível para alimentar as correntes ascendentes nas nuvens. As correntes ascendentes movem as partículas de gelo no frio, regiões superiores de uma tempestade rapidamente para cima e para baixo durante a tempestade. Isso ajuda a separar as partículas carregadas negativamente e positivamente na nuvem e, eventualmente, leva a quedas de raios.

Para criar tempestades que causam danos ao vento ou granizo, muitas vezes referidas como tempestades severas, um segundo fator também é necessário. Isso é chamado de "cisalhamento do vento vertical", e é uma medida das mudanças na velocidade e direção do vento conforme você sobe na atmosfera. O cisalhamento vertical do vento ajuda a organizar tempestades de modo que suas correntes ascendentes e descendentes se separem fisicamente. Isso evita que a corrente descendente corte a fonte de energia da tempestade, permitindo que a tempestade persista por mais tempo.

Ao estimar o efeito das mudanças climáticas sobre essas propriedades ambientais, podemos estimar os efeitos prováveis ​​da mudança climática em tempestades severas.

Previsão tempestuosa

Minha pesquisa, realizado com colegas dos EUA e publicado hoje em Proceedings of the National Academy of Sciences, faz exatamente isso. Examinamos as mudanças na energia disponível para tempestades nos trópicos e subtrópicos em 12 modelos climáticos globais em um cenário de "negócios como de costume" para as emissões de gases de efeito estufa.

Em cada modelo, dias com valores elevados de CAPE ficaram mais frequentes, e os valores do CAPE aumentaram em resposta ao aquecimento global. Esse foi o caso para quase todas as regiões dos trópicos e subtrópicos.

Essas simulações prevêem que este século trará um aumento acentuado na frequência de condições que favorecem fortes tempestades, a menos que as emissões de efeito estufa possam ser reduzidas significativamente.

Estudos anteriores fizeram previsões semelhantes para tempestades severas no leste da Austrália e nos Estados Unidos. Mas o nosso é o primeiro a estudar os trópicos e subtrópicos como um todo, uma região que é caracterizada por algumas das tempestades mais poderosas da Terra.

O que impulsiona o aumento de energia?

Diferentes modelos climáticos, construído por diferentes grupos de pesquisa em todo o mundo, todos concordam que o aquecimento global aumentará a energia disponível para tempestades - uma previsão sublinhada por nossa nova pesquisa. Mas precisamos entender por que isso acontece, de modo a ter certeza de que o efeito é real e não um produto de suposições de modelo defeituosas.

Meus colegas e eu propusemos anteriormente que altos níveis de CAPE podem se desenvolver nos trópicos como resultado da mistura turbulenta que ocorre quando as nuvens atraem o ar de seus arredores. Essa mistura evita que a atmosfera dissipe a energia disponível muito rapidamente. Em vez de, a energia se acumula por mais tempo e é liberada em tempestades menos frequentes, porém mais intensas.

Conforme o clima esquenta, a quantidade de vapor d'água necessária para a formação de nuvens aumenta. Este é o resultado de uma conhecida relação termodinâmica chamada relação de Clausius-Clapeyron. Em um clima mais quente, isso significa que a diferença de umidade entre as nuvens e seus arredores torna-se maior. Como resultado, o mecanismo de mistura torna-se mais eficiente em acumular a energia disponível. Esse, nós discutimos, explica o aumento no CAPE visto em nossas simulações de modelo.

Em nosso novo estudo, testamos essa ideia em um modelo climático global, aumentando artificialmente a força da mistura entre as nuvens e seus arredores. Como esperado, essa mudança produziu um grande aumento na energia disponível para tempestades em nosso modelo.

Outra previsão de nossa hipótese é que dias com altos valores de CAPE e forte precipitação tendem a ocorrer quando a atmosfera é menos úmida em seus níveis médios (em altitudes de alguns quilômetros). Usando dados reais de balões meteorológicos, confirmamos que este é o caso nos trópicos e subtrópicos.

O que isso significa para futuras tempestades

Os modelos prevêem que a energia disponível para tempestades aumentará com o aquecimento da Terra. Mas quão mais intensas as tempestades realmente se tornarão como resultado?

A resposta a essa pergunta é atualmente incerta, e respondê-lo é a próxima tarefa para mim, e outros pesquisadores ao redor do mundo.

Mas está claro que, por meio de nossas contínuas emissões de gases de efeito estufa, estamos aumentando o combustível disponível para as tempestades mais fortes. Exatamente o quão mais fortes nossas futuras tempestades se tornarão, ainda está para ser visto.