O aquecimento global causado pelo aumento das concentrações de gases com efeito de estufa já está a afectar as nossas vidas. Verões escaldantes, ondas de calor mais intensas, períodos de seca mais longos, inundações mais prolongadas e incêndios florestais mais violentos são consequências ligadas a este aquecimento.



Uma consequência menos óbvia do aquecimento global também está a receber atenção crescente dos cientistas:um potencial aumento na intensidade e frequência das vagas de frio invernal no hemisfério norte.

Fenômenos climáticos como a Besta vinda do Leste no inverno de 2018, a onda de frio do ar do Ártico que atingiu o extremo sul do Texas em fevereiro de 2021, ou a tempestade que deixou Madrid e Atenas excepcionalmente cobertas de neve durante dias no início de 2021 estão se tornando mais comuns .

Alguns dos mecanismos que levam à sua ocorrência são fortalecidos pelo aquecimento global. Os principais mecanismos climáticos, como as trocas de energia e de massas de ar entre diferentes intervalos de altitude na atmosfera, estão a evoluir de formas que se espera venham a causar um aumento tanto na intensidade como na duração das vagas de frio. Estes estão ligados ao comportamento de uma região na alta atmosfera chamada estratosfera.

As vagas de frio do Inverno têm grandes impactos sociais, desde efeitos directos na saúde e perda de vidas, até efeitos nos transportes e infra-estruturas, aumentos na procura de energia e danos nos recursos agrícolas.

Este Inverno, assistimos a estes efeitos em grandes partes da Europa e dos EUA, com cancelamentos de voos, encerramentos de aeroportos, filas nas estradas e condutores presos em temperaturas extremamente frias. Registaram-se também aumentos acentuados na procura de energia para fazer face ao aquecimento interior, um aumento nos internamentos hospitalares relacionados com o frio e a activação de serviços necessários para ajudar os mais vulneráveis.

Precisamos de desenvolver ferramentas de previsão que possam prever estes eventos com maior antecedência.

Vórtice polar

Algumas dessas ondas de frio estão ligadas a perturbações em um fenômeno atmosférico sazonal denominado vórtice polar estratosférico (SPV).

No hemisfério norte, este vórtice consiste em massas de ar frio centradas no pólo norte, rodeadas por um jato de ventos muito fortes de oeste entre 15-50 km acima do solo. Estes ventos giratórios funcionam como uma parede e mantêm o ar frio confinado à região do Ártico, impedindo-o de viajar para latitudes mais baixas.

Algo que pode perturbar o vórtice é um aquecimento estratosférico repentino (SSW), quando a estratosfera experimenta um aumento abrupto de temperatura devido à transferência de energia e momento de altitudes mais baixas para altitudes mais altas.

Quando ocorre uma grande SSW, a parede de ventos fortes ao redor da estratosfera polar pode quebrar, permitindo que o ar frio escape do vórtice polar e desça para altitudes atmosféricas mais baixas e latitudes mais baixas. Quando esse ar se aproxima da superfície da Terra, podem ocorrer períodos de frio significativos.

Mesmo quando as SSWs não são fortes o suficiente para quebrar o vórtice, elas podem enfraquecê-lo. Isto pode fazer com que os padrões de circulação de ar polar serpenteiem mais para sul, em direção a latitudes mais baixas, atingindo áreas povoadas da América do Norte e da Eurásia, em vez de permanecerem mais perto do pólo norte. Essas áreas podem então experimentar temperaturas dezenas de graus mais baixas do que a média do inverno.

Sob as alterações climáticas, a transferência de energia das camadas mais baixas da atmosfera da Terra para a camada estratosférica superior está a mudar e parece estar a perturbar o vórtice polar em maior grau. Um estudo mostrou que a força e a duração dos SSW na estratosfera aumentaram nos últimos 40 anos. Espera-se também que este aumento resulte em ondas de frio invernais mais fortes nos níveis superficiais.

Desafio de previsão

Prever com precisão estas ondas de frio é crucial para ajudar a sociedade a preparar-se adequadamente para elas. O desenvolvimento de ferramentas de previsão baseadas em computador que reproduzam interações realistas entre os níveis mais baixos da troposfera e a região estratosférica é um passo essencial para este objetivo.

Para simular corretamente o comportamento da estratosfera e como ela interage com a troposfera, as ferramentas de previsão devem incluir descrições realistas da abundância e distribuição do ozônio estratosférico. O ozônio influencia a interação das massas de ar fora e dentro do vórtice e, portanto, também o transporte de ar mais frio de altitudes mais altas para altitudes mais baixas.

No entanto, incluir todos os processos químicos em que o ozono está envolvido, na resolução necessária para prever estes eventos meteorológicos, é proibitivo em termos do poder computacional necessário. Isto é ainda mais verdadeiro se quisermos prever os eventos com uma temporada de antecedência.

A minha investigação analisa formas de melhorar os modelos de previsão para captar melhor o tipo de comportamento estratosférico que leva a estes períodos de frio. Para fazer isso, desenvolvi alternativas que podem simular de forma realista processos na estratosfera, incluindo aspectos da química do ozônio, usando menos poder computacional.

Num estudo que liderei, utilizámos estas alternativas para simular interações entre a camada de ozono, a temperatura e a radiação solar no modelo computacional global utilizado para produzir algumas das melhores previsões meteorológicas do mundo.

Os experimentos que fizemos com este modelo mostraram que a inclusão desta representação alternativa realista do ozônio estratosférico levou a melhorias nas simulações da distribuição de temperatura na estratosfera. Isso significa que pode ajudar a fornecer informações úteis sobre os gatilhos de períodos de frio, como SSWs.

O desenvolvimento e a utilização destas alternativas na modelização climática é um marco significativo rumo ao que chamamos de previsão contínua:a utilização das mesmas ferramentas de modelação informática para prever o tempo e o clima. Isto permite um estabelecimento mais preciso de ligações causais entre as alterações climáticas e os fenómenos meteorológicos extremos.

Uma questão que muitos podem estar a questionar é se este frio extremo poderá estar a neutralizar o aquecimento global. Infelizmente não. Embora este inverno tenha trazido dias de temperaturas extremamente frias e fortes nevascas no hemisfério norte, o atual verão no hemisfério sul viu alguns dos dias mais quentes já registrados em áreas povoadas da Austrália, com temperaturas em torno de 50ºC.

O aquecimento global torna as condições meteorológicas extremas ainda mais extremas, e estudos científicos estão a começar a fornecer provas de que isto também se aplica a períodos de frio extremo no Inverno. O desenvolvimento das melhores ferramentas de modelação possíveis é essencial para prever a evolução de eventos climáticos extremos nos próximos anos, para que possamos estar melhor preparados para eles.

Fornecido por The Conversation

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.