Estudo informa estratégias de resiliência climática em áreas urbanas e rurais
Resistências medianas urbanas a – d), recuperações e – h), resistências médias rurais i – l e recuperações m – p) em cada cidade. Abreviações da temporada:DJF — dezembro a fevereiro, MAM — março a maio, JJA — junho a agosto, SON — setembro a novembro. Os tamanhos dos pontos são proporcionais à raiz quadrada dos tamanhos das cidades. Pontos com bordas indicam que os valores foram significativamente diferentes de zero em P ≤ 0,05, e pontos sem bordas indicam insignificância. As barras inseridas mostram o número de cidades com valores medianos positivos (Pos) e negativos (Neg), com as partes mais escuras das barras correspondendo ao número de pontos positivos/negativos significativos, e as partes mais claras, pontos insignificantes. Os valores de r nos painéis rurais são correlações de Spearman entre as medianas urbanas e rurais, com texto em negrito significando que os valores foram significativamente diferentes de zero em P ≤ 0,05. Detalhes exatos sobre o cálculo de todas as quantidades estão na Seção 1.2.3 do SI. Crédito:PNAS Nexus (2024). DOI:10.1093/pnasnexus/pgae147 Os decisores locais que procuram formas de reduzir o impacto das ondas de calor nas suas comunidades têm uma nova capacidade valiosa à sua disposição:um novo estudo sobre a resiliência da vegetação.
Cientistas do Laboratório Nacional de Oak Ridge, do Departamento de Energia, concluíram um estudo sobre como a vegetação sobreviveu a eventos de calor extremo em comunidades urbanas e rurais em todo o país nos últimos anos. A análise informa caminhos para a mitigação climática, incluindo formas de reduzir o efeito das ilhas de calor urbanas.
A vegetação, como as árvores, proporciona um valioso efeito de resfriamento, sombreando as superfícies e desviando a radiação solar, ao mesmo tempo que libera umidade na atmosfera por meio da evapotranspiração – o processo no qual as plantas absorvem água pelas raízes e a liberam como vapor d'água pelas folhas.
O estudo, publicado na revista PNAS Nexus , é a primeira contabilidade nacional da resiliência da vegetação que leva em conta a influência da infraestrutura construída pelo homem. Usando métodos de aprendizado de máquina, os pesquisadores do ORNL examinaram dados de satélite e outros dados de cerca de duas décadas, cobrindo 85 grandes cidades e áreas rurais vizinhas.
A equipa descobriu que superfícies impermeáveis, como estradas e outras infraestruturas, as condições de humidade e o tipo de cobertura do solo afetam a resiliência da vegetação. Eles também avaliaram como a vegetação é impactada pela intensidade, duração e momento das ondas de calor.
Os dados fornecem informações cruciais sobre como os ecossistemas podem ser protegidos contra as alterações climáticas, incluindo caminhos para neutralizar a influência das ilhas de calor urbanas e para melhorar a gestão das áreas de recursos naturais, disse Jiafu Mao, cientista de modelação do sistema terrestre do ORNL e líder do projecto.
"A evidência empírica que fornecemos a partir desta investigação pode ajudar os planeadores urbanos a compreender melhor quais as plantas que são mais vulneráveis às ondas de calor e aos factores de stress, como a disponibilidade de água no ambiente local, orientando decisões sobre a selecção e localização das plantas e melhorias no desenho urbano", disse Mao.
“O estudo sugere que preservar e melhorar a vegetação poderia contribuir significativamente para a sustentabilidade urbana, melhorias na qualidade do ar e o bem-estar dos residentes”.
O trabalho amplia a pesquisa do ORNL sobre os impactos climáticos nos ecossistemas urbanos e rurais. Num estudo anterior, Mao e colegas descobriram que, embora todas as regiões do país possam esperar um início mais precoce da estação de cultivo à medida que as temperaturas aumentam, a tendência é provável que se torne mais variável ano após ano nas regiões mais quentes. A pesquisa descobriu uma tendência de aceleração do brotamento e florescimento das plantas na primavera em áreas rurais à medida que as temperaturas aumentam, por exemplo, mas sugeriu que a tendência diminuirá à medida que o aquecimento continuar.
Identificando padrões para orientar a tomada de decisões locais
O novo estudo de resiliência da vegetação descrito no PNAS Nexus revelou uma tendência geral de aumento do esverdeamento precoce em resposta a temperaturas mais altas em meses tradicionalmente mais frios. Mas à medida que as temperaturas subiam e o calor persistia, o esverdeamento da vegetação muitas vezes diminuía significativamente, disse Yaoping Wang, pesquisador associado de pós-doutorado do ORNL e primeiro autor do artigo.
O estudo identificou uma temperatura de 2 graus Celsius ou superior acima da média histórica do verão, persistindo durante quatro meses ou mais, como o limiar para os efeitos mais significativos na ecologização.
As descobertas variaram de acordo com as características do ecossistema local. Por exemplo, a vegetação urbana revelou-se mais resiliente no oeste dos Estados Unidos do que no Leste durante o período de análise, principalmente devido às temperaturas de crescimento urbano mais elevadas e às melhores práticas de irrigação no Oeste, observaram os cientistas.
“Nossa análise é a primeira quantificação em grande escala das diferenças urbanas e rurais na vegetação e sua resiliência a eventos extremos nos EUA contíguos, capturando esses padrões muito amplos nas mudanças ambientais”, disse Wang. Investigações futuras que capturem mais dados de alta qualidade beneficiariam tanto os planejadores urbanos quanto os modeladores de ecossistemas, acrescentou ela.
O projeto fornece dados valiosos sobre as complexas interações entre fatores biológicos e ambientais em múltiplas escalas ao longo do tempo, até uma resolução de 1 quilômetro, disse Mao. As informações também foram usadas para ajustar o componente da superfície terrestre que o ORNL administra para o Modelo de Sistema Terrestre Exascale de Energia DOE, que simula como o mundo pode mudar em cenários climáticos futuros.
A análise usou o banco de dados Daymet4 de resumos climáticos e climatológicos diários da superfície terrestre, parte do ORNL Distributed Active Archive Center mantido para o projeto Earth Science Data and Information System da NASA. Os cientistas também aproveitaram o Índice de Vegetação Aprimorado MODIS da NASA e o Banco de Dados Nacional de Cobertura do Solo, mantido pelo Serviço Geológico dos EUA.
Os pesquisadores usaram o algoritmo de aprendizado de máquina florestal aleatório e outros métodos em suas análises, bem como os recursos de computação de alto desempenho do Oak Ridge Leadership Computing Facility, uma instalação de usuário do DOE Office of Science.
