A mudança climática aumentará o tamanho dos sistemas climáticos de alta pressão paralisados, chamados de "eventos de bloqueio", que já produziram algumas das ondas de calor mais mortais do século 21, de acordo com um estudo da Rice University.

Os eventos de bloqueio atmosférico são de latitude média, sistemas de alta pressão que permanecem no local por dias ou até semanas. Dependendo de quando e onde eles se desenvolvem, eventos de bloqueio podem causar secas ou chuvas torrenciais e ondas de calor ou frio. Eventos de bloqueio causaram ondas de calor mortais na França em 2003 e na Rússia em 2010.

Usando dados de dois conjuntos de simulações de modelos climáticos abrangentes, Ebrahim Nabizadeh e Pedram Hassanzadeh, dinamistas de fluido de arroz, e colegas descobriram que a área de bloqueio de eventos no hemisfério norte aumentará em até 17% devido à mudança climática antropogênica. O estudo, que está disponível online em Cartas de pesquisa geofísica , foi co-autoria de Da Yang do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e da Universidade da Califórnia, Davis, e Elizabeth Barnes, da Colorado State University.

Hassanzadeh, um professor assistente de engenharia mecânica e da Terra, ciências ambientais e planetárias, usa computacional, modelos matemáticos e estatísticos para estudar fluxos atmosféricos relacionados a uma ampla gama de problemas, desde eventos climáticos extremos até energia eólica. Ele disse que os pesquisadores estão cada vez mais interessados ​​em aprender como as mudanças climáticas podem afetar eventos de bloqueio, mas a maioria dos estudos tem se concentrado em se os eventos de bloqueio se tornarão mais frequentes à medida que a atmosfera se aquece devido às emissões de gases de efeito estufa.

"Estudos anteriores analisaram se você obtém mais ou menos eventos de bloqueio com a mudança climática, "disse ele." A pergunta que ninguém perguntou é se o tamanho desses eventos vai mudar ou não. E o tamanho é muito importante porque os eventos de bloqueio são mais impactantes quando são maiores. Por exemplo, se o sistema de alta pressão se tornar maior, você vai ter ondas de calor maiores que afetam mais pessoas, e provavelmente você terá ondas de calor mais fortes. "

Nabizadeh, um estudante de graduação em engenharia mecânica na Brown School of Engineering de Rice, começou a responder à pergunta há dois anos. Usando uma abordagem de modelagem hierárquica, ele começou com experimentos em um modelo de turbulência atmosférica que é muito mais simples do que a atmosfera real.

O modelo simples, que captura a dinâmica fundamental dos eventos de bloqueio, permitiu que Nabizadeh fizesse muitas explorações. Fazendo pequenas alterações em um parâmetro ou outro, ele fez milhares de simulações. Em seguida, os dados foram analisados ​​usando uma poderosa técnica de análise dimensional chamada teorema de Buckingham-Pi, que é freqüentemente usado no projeto de sistemas de engenharia grandes e complexos que envolvem fluxos de fluidos.

O objetivo era encontrar uma lei de escala, uma fórmula matemática que descreve o tamanho de um evento de bloqueio usando variáveis ​​que os cientistas do clima já estudam e entendem. Nabizadeh começou com leis de escala que foram desenvolvidas para prever o tamanho dos padrões climáticos do dia-a-dia, mas ele descobriu que nenhuma das variáveis ​​era preditiva para eventos de bloqueio.

Sua persistência acabou sendo recompensada com uma fórmula simples que relaciona a área de bloqueio de eventos à largura, latitude e força da corrente de jato, todos bem estudados e medidos.

"Eu dei uma palestra sobre isso recentemente, e uma das pessoas veio depois e disse:'Isso é mágico, que esses poderes se somam e de repente você obtém a resposta certa. ' Mas foi preciso muito trabalho de Ebrahim para obter este resultado elegantemente simples, " ele disse.

Em um ponto, Nabizadeh analisou os dados de muitas simulações e produziu uma comparação que incluía página após página de figuras, e Hassanzadeh disse que a descoberta da lei de escalonamento foi incentivada por uma agência improvável:o Departamento de Veículos Motorizados do Texas (DMV).

"Ebrahim foi ao DMV um fim de semana, e eu fui ao DMV na semana seguinte, e no DMV você tem que sentar e você não tem nada para fazer, "ele disse." Então, depois de olhar para esses números por horas, percebemos que este é o dimensionamento correto. "

Eles também compararam os resultados do modelo simples com a produção de modelos cada vez mais complexos do tempo e do clima da Terra. Nabizadeh disse que a lei de escala previu mudanças no tamanho de eventos futuros de bloqueio de inverno em simulações de modelos climáticos abrangentes com notável precisão.

"Ele tem um desempenho melhor para eventos de inverno do que eventos de verão por razões que ainda não entendemos, "Nabizadeh disse." Nossos resultados sugerem que estudos futuros devem se concentrar em melhor compreensão dos blocos de verão e também como eventos de bloqueio maiores podem afetar o tamanho, magnitude e persistência de eventos climáticos extremos, como ondas de calor. "