Estudo revela como a secura atmosférica limita a precipitação provocada por tufões e ciclones tropicais

Ao analisar as projeções dos modelos climáticos, os investigadores deparam-se com um fenómeno intrigante: alguns modelos preveem aumentos muito menores na precipitação do que a própria termodinâmica permitiria prever.

A precipitação causada por ciclones tropicais é determinada pela intensidade da tempestade, pela humidade atmosférica e pela eficiência com que essa humidade é convertida em precipitação. Ilustração apenas para fins conceptuais.

Published in Nature Geoscience, the study reveals that while a warmer atmosphere can hold more moisture, it also becomes drier, suppressing rainfall and acting as a brake on tropical cyclone precipitation.

No contexto do aquecimento global, os cientistas previram que os ciclones tropicais (incluindo tufões e furacões) irão provocar chuvas mais intensas e frequentes. A física subjacente parece intuitiva: o aumento das temperaturas permite que a atmosfera retenha mais humidade, o que, combinado com a intensificação das tempestades, deveria, teoricamente, provocar chuvas torrenciais mais destrutivas.

No entanto, ao analisar as projeções dos modelos climáticos, os investigadores deparam-se com um fenómeno intrigante: alguns modelos projetam aumentos na precipitação que são muito menores do que a termodinâmica, por si só, prevê.

Esta incerteza tem dificultado, há muito, que a comunidade científica projete com precisão a precipitação futura associada aos ciclones tropicais e avalie os riscos de inundações associados. Recentemente, um novo estudo liderado pela Universidade de Hong Kong (HKU) e pelo Imperial College London (ICL) revelou uma peça-chave que faltava no quebra-cabeças: o aumento da secura atmosférica.

Publicado na revista Nature Geoscience, o estudo revela que, embora uma atmosfera mais quente possa reter mais humidade, também se torna mais seca, suprimindo a precipitação e atuando como um travão à precipitação dos ciclones tropicais.

O aumento da insaturação atmosférica dificulta a formação de nuvens e acelera a evaporação

A equipa, composta pelo Professor Dazhi XI e pelo Dr. Jianan CHEN, do Departamento de Ciências da Terra e Planetárias da Universidade de Hong Kong (HKU), e pelo Professor Ralf TOUMI, do ICL, analisou simulações climáticas, observações por satélite e dados de reanálise. Descobriram que, à medida que o clima aquece, os ciclones tropicais tornam-se menos eficientes na conversão da humidade em precipitação.

A equipa observou que a chave reside num mecanismo físico conhecido como "défice de saturação da coluna": a diferença entre a quantidade real de vapor de água na atmosfera e o seu nível de saturação total (o limiar para a precipitação).

Geralmente, a chuva forma-se quando o vapor de água se condensa em gotículas de nuvem, se funde em gotas de chuva e cai para o solo. No entanto, num clima mais quente, a capacidade da atmosfera para reter humidade aumenta exponencialmente. Como resultado, mesmo que a humidade relativa permaneça constante, a diferença em relação à «saturação total» aumenta significativamente, o que significa que o ar se torna substancialmente mais seco. Esta secura pode desencadear dois efeitos:

Evaporação antes de atingir o solo: as gotas de chuva que se condensam a grandes altitudes durante um tufão evaporam-se rapidamente no ar seco da troposfera inferior e média à medida que descem, impedindo-as de atingir o solo.
Inibição da condensação: à medida que o ar ambiente seco é aspirado para a corrente ascendente do tufão, dilui o fornecimento de humidade, suprimindo a formação de nuvens e a precipitação.

Este efeito restritivo da secura atmosférica é suficientemente forte para contrariar o aumento da precipitação causado pela intensificação das tempestades. Isto fornece uma explicação física sólida para o facto de muitos modelos climáticos preverem aumentos da precipitação que são sistematicamente inferiores aos cálculos teóricos tradicionais.

Pioneirismo numa "Estrutura de Avaliação Unificada"

O estudo propõe ainda uma estrutura unificada para compreender a precipitação causada pelos ciclones tropicais. Demonstra que a precipitação depende não só da intensidade da tempestade e da quantidade de vapor de água na atmosfera, mas também da eficiência da precipitação: a eficiência com que essa humidade é convertida em chuva.

Dois efeitos opostos num clima em aquecimento determinam esta eficiência: uma maior intensidade das tempestades tende a aumentá-la, enquanto uma maior secura atmosférica tende a reduzi-la. Embora a secura atmosférica predomine em alguns modelos climáticos, este quadro não exclui um aumento da eficiência da precipitação, caso a futura intensificação das tempestades supere o efeito redutor da secura atmosférica.

Estas conclusões podem ter importantes implicações práticas. Para as comunidades costeiras, os gestores de catástrofes e os responsáveis pelo planeamento de infraestruturas, projeções mais precisas da precipitação resultante de futuros furacões e tufões são essenciais para a proteção contra inundações, o planeamento de evacuações e a resiliência climática.

Ao ter em conta o efeito da secura atmosférica, o novo quadro poderá melhorar as avaliações da precipitação e do risco de inundações e apoiar um planeamento de adaptação climática mais bem informado.

O estudo refere ainda que os modelos climáticos globais não captam na íntegra alguns processos de pequena escala. Por conseguinte, serão necessárias futuras simulações de alta resolução para aperfeiçoar as projeções.

No entanto, vários conjuntos de dados e modelos demonstram de forma consistente que uma maior secura atmosférica reduz a eficiência da precipitação. Esta forte correlação negativa sublinha que a secura atmosférica constitui uma restrição termodinâmica crítica que deve ser incorporada nas futuras projeções climáticas.

Fonte: Facultad de Ciencias, Universidad de Hong Kong

Referência da notícia

Chen, J., Toumi, R. & Xi. Future tropical cyclone rainfall constrained by increased atmospheric dryness. Nat. Geosci.