Os furacões Florence e Michael nos EUA e o Super Typhoon Mangkhut nas Filipinas mostraram o impacto generalizado e prejudicial dos extremos climáticos nos ecossistemas e nas comunidades construídas, com enchentes causando mais mortes, bem como perdas de propriedade e agricultura do que de quaisquer outros perigos relacionados ao clima severo. Essas perdas têm aumentado nos últimos 50 anos e ultrapassaram US $ 30 bilhões por ano na última década. Globalmente, quase um bilhão de pessoas agora vivem em várzeas, aumentando sua exposição a inundações de rios de eventos climáticos extremos e enfatizando a urgência em compreender e prever esses eventos.

Os pesquisadores da Columbia Engineering demonstraram pela primeira vez que os extremos do escoamento têm aumentado dramaticamente em resposta ao clima e às mudanças induzidas pelo homem. Suas descobertas, publicado hoje em Nature Communications , mostram um grande aumento nos extremos de precipitação e escoamento, impulsionados tanto pela atividade humana quanto pelas mudanças climáticas. O time, liderado por Pierre Gentine, professor associado de engenharia ambiental e terrestre e afiliado ao Earth Institute, também descobriram que o escoamento da tempestade tem uma resposta mais forte do que a precipitação às mudanças induzidas pelo homem (mudanças climáticas, mudanças de uso da terra na cobertura da terra, etc). Isso sugere que as respostas projetadas dos extremos do escoamento das tempestades ao clima e às mudanças antropogênicas vão aumentar dramaticamente, representando grandes ameaças ao ecossistema, afetando a resiliência da comunidade e os sistemas de infraestrutura.

Os pesquisadores descobriram que as mudanças nos extremos do escoamento das tempestades na maioria das regiões do mundo estão em linha ou superiores às dos extremos de precipitação. Eles observaram que as diferentes respostas da precipitação e do escoamento da tempestade à temperatura podem ser atribuídas não apenas ao aquecimento, mas também a fatores como mudanças no uso e cobertura da terra, gestão da água e da terra, e mudanças na vegetação que alteraram as condições de superfície subjacentes e feedbacks hidrológicos que têm, por sua vez, aumento do escoamento da tempestade.

"Nosso trabalho ajuda a explicar os mecanismos físicos subjacentes relacionados à intensificação da precipitação e extremos de escoamento, "Gentine disse." Isso ajudará a melhorar a previsão de enchentes e alertas de alerta precoce. Nossas descobertas podem ajudar a fornecer orientação científica para o planejamento da resiliência da infraestrutura e do ecossistema, e poderia ajudar a formular estratégias para enfrentar a mudança climática. "

A precipitação é gerada depois que o vapor de água se condensa na atmosfera, e a intensidade da precipitação é governada pela disponibilidade de vapor d'água atmosférico. Como a atmosfera pode reter mais umidade com o aumento da temperatura, os cientistas do clima esperam ver uma intensificação dos extremos de precipitação com as mudanças climáticas.

Como estudos anteriores investigaram principalmente a resposta à precipitação, A equipe de Gentine decidiu examinar a resposta dos extremos da precipitação e do escoamento da tempestade a mudanças naturais e antropogênicas na temperatura da superfície e no teor de umidade atmosférica. Eles realizaram uma análise hidrológica em escala global para caracterizar as respostas e seus mecanismos físicos subjacentes. Os pesquisadores então avaliaram a influência da variabilidade ao longo das décadas na escala dos extremos do escoamento superficial e da temperatura, em seguida, comparou sistematicamente isso com as mudanças nos extremos de precipitação. Seus dados de escoamento diário observacional vieram dos conjuntos de dados do Global Runoff Data Center (GRDC), e dados diários de precipitação e temperatura do ar próximo à superfície do conjunto de dados Global Summary of the Day (GSOD).

"Estávamos tentando encontrar os mecanismos físicos por trás do por que a precipitação e os extremos de escoamento estão aumentando em todo o globo, "disse o principal autor do estudo, Jiabo Yin, um estudante visitante da Universidade de Wuhan trabalhando no grupo de Gentine. "Sabemos que os extremos de precipitação e escoamento se intensificarão significativamente no futuro, e precisamos modificar nossas infraestruturas de acordo. Nosso estudo estabelece uma estrutura para investigar a resposta do escoamento. "

A precipitação é governada tanto pela termodinâmica (a relação do vapor de água com a temperatura) quanto pela dinâmica atmosférica. A equipe de Gentine planeja, em seguida, tentar dividir os impactos da termodinâmica e dinâmica na precipitação para obter uma compreensão mais profunda sobre a intensificação da precipitação. Eles também se concentrarão na detecção de mudanças devido ao aquecimento versus aquelas devido à atividade humana, a fim de estabelecer um sistema de gestão de recursos hídricos adaptável.