Paisagens urbanas e aerossóis feitos pelo homem - partículas suspensas na atmosfera - têm o potencial não apenas de tornar as rajadas mais fortes e o granizo maiores; eles também podem começar tempestades mais cedo e até mesmo puxá-los para as cidades, de acordo com uma nova pesquisa que explora o impacto do desenvolvimento urbano nas condições meteorológicas perigosas, liderado por cientistas do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico do Departamento de Energia dos EUA.

Ao modelar duas tempestades, uma perto de Houston, Texas, e outro em Kansas City, Missouri. — o cientista atmosférico Jiwen Fan destacou os efeitos separados e sinérgicos que as paisagens urbanas e os aerossóis causados ​​pelo homem podem ter nas tempestades, chuva e granizo.

No caso da tempestade em Kansas City, o solo urbano e os aerossóis trabalharam juntos para amplificar a frequência de granizo em cerca de 20%. Em Houston, uma tempestade de raios mais suave viu amplificada, chuva mais duradoura que se desenvolveu mais cedo, entre outras mudanças.

Fan compartilhou suas descobertas na reunião de outono da União Geofísica Americana em 2020, na terça-feira, 1 de dezembro, e respondeu a perguntas virtualmente na terça-feira, 15 de dezembro.

"A novidade do nosso estudo é que consideramos o solo urbano e os aerossóis juntos, "disse Fan, "em vez de seus impactos separados."

Em trabalhos anteriores, pesquisadores demonstraram que os terrenos urbanos moldam o clima, tanto por sua natureza topográfica quanto pelo calor que produz. As cidades costumam ser mais quentes do que seus arredores, porque os edifícios não apenas absorvem e retêm o calor do sol de forma diferente das árvores e terras agrícolas, mas também bloqueia o fluxo do vento.

No entanto, muitos estudos se concentram principalmente em como as cidades e os aerossóis mudam a precipitação e a temperatura, ou apenas examine a influência desses fatores separadamente, ao invés de seu efeito conjunto.

Tempestades simuladas revelam mudanças em condições climáticas perigosas

Fan modelou dois tipos muito diferentes de tempestades:as violentas de Kansas City, girando, tempestade de granizo, e mais gentil de Houston, tempestade induzida pela brisa do mar. Ela simulou várias versões das mesmas tempestades, com e sem cidades e aerossóis presentes, para isolar os efeitos desses dois fatores distintos.

Em Houston, as chuvas da tarde aumentaram à medida que o solo urbano e os aerossóis trabalharam em sinergia para ampliar as chuvas. Em comparação com simulações sem cidades, A chuva encharcou Houston cerca de meia hora antes, aumentando seu total em 1,5 milímetro extra. Os ventos da brisa do mar sopraram mais fortes também, estimulado pela influência do solo urbano.

Quando mais frio, o ar mais denso da brisa do mar fluiu em direção a Houston, trouxe umidade com ele e colidiu com o aquecedor, ar mais leve da cidade. Os dois se misturaram ao se encontrar, criando convecção mais forte em comparação com simulações sem terreno urbano.

As nuvens de tempestade de Houston começaram como nuvens quentes com apenas gotas líquidas, mas a brisa do mar fortalecida causou uma transição acelerada para nuvens de fase mista, nomeado por sua mistura simultânea de vapor de água, partículas de gelo e gotas de água super-resfriadas. Mesmo depois que a brisa do mar passou, disse Fan, o calor residual da cidade continuou alimentando a convecção da tempestade durante a noite, causando chuva mais duradoura. Compare isso com a simulação de Fan onde a cidade foi removida, mostrando uma brisa marítima mais fraca e uma tempestade que se dissipou antes.

Os aerossóis desempenharam um papel mais importante no aumento da precipitação do que os solos urbanos em Houston. À medida que nuvens de fase mista se formaram e a convecção ficou mais forte, numerosas partículas ultrafinas foram transformadas em gotículas de nuvem. Esta transformação aumentou a conversão de vapor de água em condensados ​​de nuvem, aumentando assim o aquecimento latente e fortalecendo ainda mais a tempestade.

No caso da tempestade em Kansas City, o calor da cidade foi levado a favor do vento, onde encontrou a tempestade já formada na fronteira urbano-rural do norte. Quando mais quente, o ar mais seco encontrou o mais frio, úmido ar rural, intensificou a convergência, criando uma mistura turbulenta e uma tempestade mais violenta que se moveu em direção ao solo urbano.

Em contraste com a tempestade de Houston, Os aerossóis de Kansas City não influenciaram o início ou propagação da tempestade, nem eles, por conta deles, influencia grandemente o granizo. Mas, quando simulado ao lado de terrenos urbanos, os dois amplificaram o granizo, produzindo sinergicamente uma tempestade de granizo mais perigosa. Por causa dessa relação, disse Fan, é importante considerar tanto o solo urbano quanto os aerossóis ao explorar o impacto que as cidades têm sobre o clima e os perigos associados.

O granizo sozinho inflige bilhões de dólares em danos nos EUA e, de acordo com a Administração Oceânica e Atmosférica Nacional, é possível que pedras de granizo especialmente grandes caiam a mais de fhail100 milhas por hora.

Contabilização de aerossóis

Terrenos urbanos e aerossóis moldam o clima de maneira diferente, de acordo com Fan, dependendo de outras condições ambientais, como se o ar já está poluído.

"O efeito do aerossol realmente depende da concentração de fundo, "disse Fan." Se o meio ambiente já está poluído, adicionar mais aerossóis não parece afetar muito. Mas se você já estiver limpo e adicionar aerossóis, pode causar um grande impacto. "

O movimentado canal de transporte marítimo de Houston e as refinarias de petróleo próximas, três dos quais estão em sua área metropolitana, regularmente descarregam aerossóis na atmosfera, disse Fan. Umidade, também, ela adicionou, pode amplificar o efeito do aerossol.

Fan espera que seu trabalho possa levar a previsões mais precisas de clima perigoso, mitigando a morte e os danos causados ​​pelas tempestades. Ela planeja explorar mais profundamente como a urbanização em expansão irá moldar tempestades severas em cenários climáticos futuros.