Novas simulações de supercomputadores por cientistas do clima do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia (Berkeley Lab) mostraram que as mudanças climáticas intensificaram a quantidade de chuvas em recentes furacões como o Katrina, Irma, e Maria de 5 a 10 por cento. Eles descobriram ainda que, se esses furacões ocorressem em um mundo futuro mais quente do que o presente, essas tempestades teriam ainda mais chuvas e ventos mais fortes.

O estudo, "Influências antropogênicas nos principais eventos de ciclones tropicais, "será publicado em 15 de novembro na revista Natureza . Para chegar às suas conclusões, os pesquisadores do Berkeley Lab, Christina Patricola e Michael Wehner, modelaram 15 ciclones tropicais históricos, ou furacões, como são chamados no Atlântico, e simulou-os em vários cenários climáticos passados ​​e futuros projetados. O objetivo do estudo era examinar como o aquecimento causado por atividades humanas pode ter impactado essas tempestades e poderia afetar tempestades semelhantes no futuro.

“Já estamos começando a ver fatores antropogênicos influenciando as chuvas de ciclones tropicais, "disse Patricola, um cientista da Área de Ciências Ambientais e da Terra do Berkeley Lab e principal autor do estudo. "E nossas simulações indicam fortemente que, com o passar do tempo, podemos esperar aumentos ainda maiores nas chuvas."

Patricola escolheu 15 ciclones tropicais que ocorreram na última década em todo o mundo, incluindo o Atlântico, Pacífico, e os oceanos Índico - e executou simulações climáticas de alta resolução dessas tempestades em diferentes cenários, fatores variáveis, como temperaturas do ar e do oceano, umidade, e concentrações de gases de efeito estufa. "É difícil desvendar como as mudanças climáticas podem estar influenciando os ciclones tropicais usando apenas observações porque os registros anteriores à era dos satélites são incompletos e a variabilidade natural nos ciclones tropicais é grande, " ela disse.

Ela dividiu o estudo em duas partes, um para analisar os efeitos das mudanças climáticas até agora, e o segundo para projetar no futuro, para entender como os vários níveis de aquecimento global podem alterar a intensidade dos ciclones tropicais e as chuvas.

Ela descobriu que o aquecimento do clima já tornou as chuvas mais intensas, em 5 a 10 por cento, mas até agora não afetou de forma significativa a velocidade do vento nos furacões considerados neste estudo. No entanto, se o clima continuar a aquecer, as velocidades máximas do vento podem aumentar em até 25 nós, ou cerca de 29 mph.

Método de atribuição 'Hindcast'

Os pesquisadores usaram o que Wehner, um especialista em clima extremo na Divisão de Pesquisa Computacional do Berkeley Lab, chama o método de atribuição hindcast, que ele descreve como o mesmo que uma previsão, exceto que o evento já aconteceu "então você tem potencialmente mais informações para usar."

Wehner e Patricola usaram o mesmo método no ano passado em uma análise de uma forte tempestade no Colorado em 2013 que causou enchentes recordes. "Você certamente pode usar seu julgamento de especialista de uma maneira melhor após o fato, "ele disse." Então você simula o evento no mundo que foi, seguido pela simulação de uma tempestade contrafactual em um mundo que poderia ter existido se os humanos não tivessem modificado o sistema climático. "

Por exemplo, modelando o furacão Katrina em um clima pré-industrial e novamente nas condições atuais, e pegando a diferença entre os resultados, os pesquisadores podem determinar o que pode ser atribuído ao aquecimento antropogênico. Contudo, o desenho do estudo não permitiu aos pesquisadores examinar a questão de saber se os furacões se tornarão mais frequentes, ou se eles vão se mover de forma diferente, como a forma como o furacão Harvey parou por vários dias em Houston.

Wehner também adverte que apenas um modelo climático foi usado (o modelo de Pesquisa e Previsão do Tempo, desenvolvido pelo National Center for Atmospheric Research), e essa confiança aumentará quando os resultados forem replicados em outros modelos.

Mais chuva, ventos mais fortes

Além do cenário pré-industrial, Patricola e Wehner também simularam os ciclones tropicais que ocorrem em três cenários climáticos futuros, conhecido como RCP4.5, RCP6.0, e RCP8.5, cada um representando níveis crescentes de emissões de gases de efeito estufa e aquecimento global. Desde o início do século 20, as temperaturas médias globais da superfície aumentaram cerca de 1 grau Celsius; em RCP8.5, o cenário mais extremo, as temperaturas devem subir mais 3 a 4 graus.

Eles descobriram que a precipitação pode aumentar de 15 a 35 por cento nos cenários futuros. A velocidade do vento aumentou em até 25 nós, embora a maioria dos furacões tenha visto aumentos de 10 a 15 nós. "O fato de quase todos os 15 ciclones tropicais reagirem de forma semelhante dá confiança nos resultados, "Patricola disse.

Outro achado interessante foi que a estrutura das tempestades pode mudar onde as chuvas são mais intensas no olho do furacão, mas menos intensas nas bordas externas. "Em um mundo mais quente, a parte interna da tempestade está roubando a umidade da parte externa da tempestade, "Wehner disse.

As atuais simulações climáticas de longo prazo de última geração estão se aproximando de resoluções de 25 quilômetros ou mais, que pode representar amplamente ciclones tropicais. Contudo, importantes recursos de escala mais fina, como clusters de nuvem, só podem ser aproximados nessa escala, com implicações desconhecidas para as projeções climáticas. Isso motivou a equipe do Berkeley Lab a executar suas simulações a uma resolução de 4,5 quilômetros, o que permitiu alguma representação de clusters de nuvem. Eles descobriram que a escala espacial mais precisa não alterou os aspectos qualitativos de suas conclusões.

"Descobrimos que as influências das mudanças climáticas no vento e na chuva do furacão Katrina são insensíveis à resolução do modelo entre 3 km e 25 km, "Patricola disse." Esta é uma boa notícia porque sugere que podemos colocar mais confiança nas projeções de modelos climáticos globais em resoluções de pelo menos 25 km, que estão se tornando mais comuns. "

Com 15 furacões simulados em cinco cenários climáticos, cada um repetido 10 vezes, o estudo usou milhões de horas de computação no supercomputador Cori no Centro de Computação Científica de Pesquisa Energética Nacional do Berkeley Lab. "O NERSC foi absolutamente crucial para fazer essa pesquisa, "Patricola disse." Alguns estudos analisaram como as tempestades individuais podem ter mudado devido à mudança climática. Uma das coisas importantes sobre este estudo é que fomos capazes de usar o mesmo modelo climático e metodologia para 15 tempestades, o que nos permite avaliar a robustez dos resultados, e nunca tinha sido feito antes. "

Patricola enfatiza a importância de usar observações e modelos climáticos para entender o sistema climático. Vários estudos, incluindo um do Berkeley Lab publicado no ano passado em Cartas de pesquisa geofísica , descobriram que as mudanças climáticas aumentaram as chuvas do furacão Harvey, com base na análise estatística das observações. "Quando ambas as abordagens concordam, podemos ter mais confiança nos resultados, ", disse ela." Os cientistas estão chegando a um consenso de que o aquecimento global levará a um aumento nas chuvas de ciclones tropicais. Uma das incertezas restantes é quanto. "