Pesquisadores estão estudando como o aquecimento da temperatura da água afetará a região dos Grandes Lagos. Seu trabalho mostra que pequenas diferenças nas temperaturas da superfície do lago podem ter um grande impacto no clima de verão e podem alimentar condições climáticas extremas – informações cruciais.
Os Grandes Lagos têm um impacto profundo na identidade, economia e clima do país. Mas a influência de longo prazo dos Grandes Lagos nos padrões climáticos regionais, especialmente sob um clima em mudança, não foi bem compreendida. Isso porque a maioria dos modelos climáticos não considera realisticamente como a temperatura ou o movimento de seis quatrilhões de galões de água do lago interagem com a atmosfera.

Um projeto chamado Coastal Observations, Mechanisms, and Predictions Across Systems and Scales (COMPASS), financiado pelo Escritório de Pesquisa Biológica e Ambiental do Escritório de Ciências do Departamento de Energia dos EUA (DOE), está trabalhando para resolver essa lacuna de conhecimento. Em um novo estudo, uma equipe de colaboradores, incluindo Jiali Wang, do Laboratório Nacional Argonne do DOE, usou experimentos de modelos regionais de alta resolução para explorar como as temperaturas da superfície do lago podem afetar o clima da região dos Grandes Lagos. A equipe descobriu que uma pequena diferença nas temperaturas da superfície do lago – apenas 1,4 ° C de aquecimento – pode ter um grande impacto no clima de verão, incluindo:

• Aumento da temperatura do ar próximo à superfície.
• Aumento da evaporação sobre os lagos.
• Reduzindo grandes tempestades a montante da região dos Grandes Lagos.
• Aumento de tempestades menores e mais frequentes a jusante da região dos Grandes Lagos.

Este aquecimento é equivalente ao aquecimento potencial das temperaturas da superfície da água do lago previsto para ocorrer em meados do século. O aumento das temperaturas da superfície do lago tem o potencial de desestabilizar as condições climáticas regionais em toda a bacia dos Grandes Lagos. Isso pode aumentar os eventos climáticos extremos, causando tempestades maiores e inundações em uma área que abriga 30 milhões de pessoas. Com tantas vidas e tanta infraestrutura no caminho potencial das tempestades, previsões precisas são essenciais. É aí que Wang e sua equipe entram.

“Muito do trabalho que fazemos em Argonne envolve tornar o país mais resiliente aos impactos das mudanças climáticas”, disse Wang, “mas não podemos falar em nos tornarmos resilientes até que realmente entendamos os riscos”.

Velocidade e precisão científicas são cruciais para a resiliência climática

Os cientistas climáticos precisam de modelos climáticos altamente precisos que lhes permitam fazer projeções a longo prazo – os próximos 20 a 30 anos.

Para informar o desenvolvimento do modelo climático global em sua representação mais precisa dos Grandes Lagos, o novo estudo de Wang usou medições mais precisas da temperatura da água da superfície dos lagos para projetar experimentos numéricos. Em vez de olhar para o clima regional de uma perspectiva global, seu estudo usa resultados de simulação local e regional para "ampliar" a região dos Grandes Lagos. Em vez de ver uma resolução até uma área de algumas centenas de quilômetros, os modelos podem parecer ainda mais próximos – até uma área de cerca de três quilômetros.

Outro avanço do projeto COMPASS virá de seu modelo hidrodinâmico 3D atmosférico e hidrodinâmico bidirecional com feedbacks atmosfera-lago. Veja por que isso é um divisor de águas na modelagem climática:

• O acoplamento bidirecional significa que o modelo considera a interação em tempo real de como o lago afeta o ar e como o ar afeta o lago.
• O modelo 3D considera os padrões das correntes do lago, bem como a mistura horizontal e vertical da água do lago, o que é especialmente importante para lagos profundos e grandes.

Essas melhorias são fundamentais para um modelo climático altamente preciso, mas representam um número extremamente grande de pontos de dados que precisam ser processados. É aí que entra outra ferramenta essencial:o supercomputador.

Melhores ferramentas, melhores dados, melhores resultados

Wang credita o sucesso de sua equipe à forte colaboração e ao uso do Argonne Leadership Computing Facility (ALCF) e do National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC), que abrigam alguns dos supercomputadores mais rápidos e poderosos do mundo. "Essas simulações não seriam possíveis sem supercomputadores", disse Wang. "Os cálculos levariam anos para serem concluídos em um laptop. No entanto, com as instalações de supercomputação em Argonne e NERSC, podemos ampliar nossa ciência e testar conjuntos de dados grandes e complexos muito rapidamente." O ALCF e o NERSC são instalações de usuários do DOE Office of Science.

Graças a essas instalações de computação, a equipe agora está executando modelos climáticos aprimorados para entender como as mudanças climáticas afetarão os níveis de água nos Grandes Lagos.

Wang enfatizou que, quando se trata de resiliência climática, a velocidade de descoberta é fundamental. "Mal podemos esperar. Precisamos de dados confiáveis ​​agora para nos prepararmos para enfrentar os desafios de amanhã."

Um artigo baseado no estudo foi publicado no The Journal of Geophysical Research:Atmospheres , em 17 de maio de 2022. Além de Wang, outros autores incluem Pengfei Xue, Argonne; Tecnologia de Michigan, Houghton; William Pringle, Argonne e Zhao Yang e Yun Qian, PNNL, Richland, Washington. + Explorar mais

Os níveis dos Grandes Lagos provavelmente continuarão subindo nas próximas três décadas