O Mar Vermelho está localizado entre o Norte da África e a Península Arábica, maiores regiões de fontes de poeira do mundo. Os ventos do verão bombeiam poeira dos desertos do Saara e da Arábia por uma passagem estreita cercada por montanhas, fazendo com que ele se acumule no sul do Mar Vermelho. A poeira suspensa como partículas de aerossol na atmosfera pode influenciar o clima, alterando o equilíbrio entre a luz solar absorvida na superfície da Terra e a energia térmica irradiada de volta para o espaço. Isso é conhecido como forçamento radiativo.

"Mostramos que as condições do verão sobre o Mar Vermelho produzem a maior forçante radiativa de aerossol do mundo1, e, no entanto, o impacto da poeira no Mar Vermelho nunca foi estudado - era simplesmente desconhecido, "diz Sergey Osipov, pós-doutorado e co-autor com seu supervisor Georgiy Stenchikov. Simulações revelam que a poeira esfria e refresca o Mar Vermelho, potencialmente protegendo os recifes de coral contra os efeitos prejudiciais do aquecimento dos oceanos devido às mudanças climáticas.

Uma descoberta surpreendente está relacionada à produtividade biológica. "A deposição de poeira adiciona nutrientes, "explica Osipov." No entanto, descobrimos que a força radiativa da poeira retarda a circulação do Mar Vermelho e reduz o suprimento principal de nutrientes para o Mar Vermelho através do estreito de Bab-el Mandeb. O efeito líquido sobre a bio-produtividade geral ainda não foi estabelecido. "

Grandes erupções vulcânicas, como a erupção do Monte Pinatubo em 1991 nas Filipinas, injetar grandes quantidades de dióxido de enxofre na alta atmosfera, onde é convertido em minúsculas gotículas de aerossol de sulfato. Esses aerossóis de sulfato se espalham pelo globo, exercendo um forte efeito de forçamento radiativo.

Osipov e Stenchikov mostraram anteriormente que a erupção do Pinatubo afetou o clima regional do Oriente Médio e do Mar Vermelho2. Eles agora compararam seu impacto com o da poeira aerotransportada1.

"Mostramos que os efeitos do Pinatubo e da poeira são maiores no norte e no sul do Mar Vermelho, respectivamente, tendo diferentes efeitos no resfriamento de superfície e em águas profundas, "diz Osipov.

Computação de classe mundial

O Oriente Médio e o Norte da África são uma região extremamente árida, que está passando por rápidas mudanças climáticas e ambientais. Compreender os processos físicos subjacentes à forte variabilidade climática natural da região é importante para as projeções climáticas futuras, e para prever secas e fomes.

“O clima da região é altamente complexo, envolvendo interconexões de longa distância - teleconexões - e feedbacks que são difíceis de capturar em modelos, "diz Stenchikov." É por isso que trabalhamos no problema usando os recursos de computador avançados fornecidos pelo Laboratório de Núcleo de Supercomputação da KAUST.

Osipov enfatizou que a pesquisa teria sido impossível sem os recursos computacionais de classe mundial fornecidos pela KAUST. Isso também se aplica a dois outros estudos recentes3, 4, envolvendo dois outros pesquisadores do grupo.

A estudante de doutorado Evgeniya Predybaylo estuda o impacto de grandes erupções vulcânicas em um modo principal de variação climática natural chamado El Niño-Oscilação Sul (ENSO). ENSO conduz eventos extremos de tempo e clima e até mesmo afeta a atividade de furacões e tornados.

A previsão de eventos ENSO ajudaria as pessoas a se preparar para possíveis colapsos de estoques de peixes e crises agrícolas, diz que Predybaylo.ENSO é notoriamente difícil de prever, mas erupções vulcânicas podem desempenhar um papel. Interessantemente, fortes erupções vulcânicas equatoriais muitas vezes coincidem com um evento El Niño, Fase quente do ENSO, mas a relação é complexa e mal compreendida, "diz Predybaylo.

Em simulações 3, A resposta do ENSO depende em parte do tempo sazonal da erupção:erupções de verão induzem El Niños mais fortes do que erupções de inverno ou primavera.

As condições do oceano prevalecentes no momento da erupção também desempenham um papel importante. "O forçamento radiativo após grandes erupções geralmente resulta no resfriamento da superfície, "explica Predybaylo." No entanto, o Pacífico tropical freqüentemente mostra uma resposta de aquecimento. Mostramos que isso se deve ao resfriamento desigual do oceano equatorial e às mudanças nos ventos alísios. "

"Uma erupção do tamanho de Pinatubo pode determinar parcialmente a fase, magnitude e duração do ENSO, mas é crucial levar em consideração a temporada de erupção e as condições do oceano pouco antes da erupção, "ela conclui.

África Ocidental preparada para uma mudança calorosa

Outro estudo de modelagem climática da KAUST revela mudanças potenciais na Monção da África Ocidental (WAM) devido ao aquecimento global4. Lar de mais de 300 milhões de pessoas, A África Ocidental tem uma economia baseada na agricultura:sua segurança alimentar é afetada pelo WAM, tornando importante compreender a variabilidade presente e futura.

"WAM é um sistema difícil de modelar porque envolve uma interação complexa de processos multiescala, "explica o aluno de doutorado da KAUST, Jerry Raj. Para simular o WAM sob o clima presente e futuro, Raj usou um modelo climático sofisticado capaz de contabilizar a chuva convectiva, bem como processos em larga escala.

Suas simulações indicam que a África Ocidental ficará geralmente mais quente como resultado da mudança climática - áreas elevadas do Sahel e do Saara Ocidental devem experimentar aumentos de temperatura de 4 graus Celsius ou mais até o final do século.

As simulações também indicam aumentos de precipitação sobre o Atlântico equatorial e a costa guineense, no entanto, o sul do Sahel parece mais seco. Ao mesmo tempo, O Saara Ocidental experimenta um aumento moderado da precipitação. Finalmente, O início do WAM ocorre mais cedo na parte oriental da região, mas está atrasado na parte ocidental.

“A projeção do clima é o primeiro e mais importante passo em direção a políticas de adaptação destinadas a evitar consequências ambientais e socioeconômicas danosas, "diz Raj.