Evolução histórica e futura dos extremos de precipitação

Temáticas e Questões Científicas

A vulnerabilidade da sociedade a eventos extremos tem sido repetidamente mencionada nas questões envolvendo o tema das mudanças climáticas, em particular nos relatórios do IPCC (Intergovernamental Panel of Climate Change, 2007). As análises do IPCC apontam para um clima futuro cuja atmosfera teria temperatura média global de alguns graus Celsius superior a do presente devido ao agravamento do efeito estufa e que nessas condições os eventos meteorológicos hoje considerados extremos seriam mais frequentes.

Uma análise do futuro, em termos das próximas décadas ou centenas de anos, passa necessariamente por um conhecimento detalhado do passado recente – na escala também de décadas - no sentido de detectar tendências e/ ou alterações que já possam ter ocorrido ou estejam correndo no presente. Este tem sido o enfoque das análises apresentadas pelo IPCC baseadas em simulações numéricas do clima em face de diferentes cenários de evolução socioeconômica, predominância de uma ou outra solução em termos da matriz energética e da atitude das populações frente aos problemas ligados à conservação dos recursos naturais. No entanto, conforme discutido em Randall et al (2007), as mudanças observadas no passado nas temperaturas extremas são razoavelmente bem representadas nas simulações climáticas enquanto há grande incerteza nos resultados dessas mesmas simulações no que se refere a mudanças nas chuvas e especialmente nas chuvas intensas. Isso se reflete nas projeções futuras muitas vezes contraditórias.

O último relatório do IPCC, mostra que no Brasil há grandes áreas em que menos de 66 % dos modelos concordam com o sinal da mudança, em uma centena de anos, ou seja, há uma enorme incerteza quanto aos cenários mais prováveis de chuvas no futuro.

O objetivo desta componente é definir e caracterizar os extremos de chuva ocorridos no passado, em escala diária, e a vulnerabilidade das populações das maiores regiões metropolitanas brasileiras a sua ocorrência. Identificar tendências temporais no passado e explorar sua evolução em cenários de mudanças climáticas no futuro.

Metodologias

Entende-se aqui por vulnerabilidade a susceptibilidade que tem as pessoas, suas atividades, posses e infra-estrutura à perdas e danos quando sujeitas a eventos físicos de diferentes ordens de magnitude. Assim, um evento extremo tem o potencial de causar impacto dependendo da vulnerabilidade do sistema em questão.

Especificamente no caso da chuva, há diversas possibilidades de ocorrências que podem ser consideradas eventos extremos. No entanto, um mesmo evento extremo de chuva pode causar maior ou menor impacto dependendo da vulnerabilidade da população, e da infraestrutura em questão. Esta é uma análise eminentemente regional com metodologia que pode ser global. Duas categorias principais são (1) chuvas intensas e rápidas associadas a tempestades que levam em geral a ventanias, descargas elétricas e alagamentos rápidos, e (2) as chuvas prolongadas às vezes por vários dias e que estão associadas a enchentes e deslizamentos. Os impactos observados em cada uma dessas categorias do local em termos de topografia, cobertura do solo, capacidade de drenagem, e até da manutenção das vias públicas e das galerias de águas pluviais, entre tantos outros fatores. Por outro lado, a identificação do evento extremo pode ser visto em duas vertentes: a meteorológica e a socioeconômica, ou uma combinação das duas.

A metodologia empregada enfoca a obtenção de séries temporais de perdas e danos associados à precipitação e a definição de alguns parâmetros meteorológicos que definem o potencial de sua ocorrência e podem ser derivados de análises da grande escala reapresentadas por reanálises que comprovadamente tenham um bom desempenho sobre o Brasil (veja Quadro et al 2010 para uma discussão das diversas reanálises disponíveis)

a. Dados

• Dados socioeconômicos sobre extremos de chuva: perdas e danos
• Reanálises do passado e presente
• Cenários do clima futuro

b. Métodos de análise

• Uso de índices de potencial de ocorrência de tempestades: verificação no passado-presente e aplicação para o futuro gerando séries temporais
• Tendências temporais: análise do sinal em séries não lineares e não estacionárias (Wu et al 2007, por exemplo)

Metas e Produtos Esperados

• Identificação de tendências nas ocorrências de desastres associados de extremos de chuva no passado em São Paulo e em mais 5 regiões metropolitanas brasileiras.
• Identificação de tendências nos extremos de precipitação no passado e no futuro para São Paulo e mais 5 regiões metropolitanas brasileiras.
• Formação de estudantes: 4 IC, 2 Ms, 2 Drs.
• Oferecimento de 2 cursos de 2 semanas de duração sobre analise de séries temporais para cursos de pós-graduação
• 2 Workshops sobre análise de extremos de precipitação em regiões metropolitanas, seus impactos e vulnerabilidades

Referências

Quadro, M., M. A. F. Silva Dias, D. L. Herdies, L. G. De Gonçalves, E. H. Berbery, 2010 Evaluation of the hydrological cycle over South America through the new generation reanalyses. Submitted Geophysical Research Letters. Randall, D.A., et al., 2007: Climate Models and their Evaluation. In: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [S. 49 Solomon, et al. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA Wu,Z. N. E. Huang, S. R. Long, and C.-K. Peng, 2007: On the trend, detrending, and variability of nonlinear and nonstationary time series, PNAS, 104 (38) 14889-14894;doi:10.1073/pnas.0701020104

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

A mudança do clima e seus impactos no Oceano Atlântico Sul

Os oceanos formam um sistema complexo, multiconectado, com muitos fatores complicadores que são introduzidos pela geometria das bacias oceânicas, pela presença dos limites terrestres, forçantes atmosféricas, interação com a criosfera e biosfera e por variações associadas à dinâmica da plataforma continental. Além disso, dificuldades de observação e o seu alto custo, em tempo real, cria um problema sério de amostragem que em parte é resolvido através do emprego da modelagem numérica onde os resultados de baixa resolução espacial dos modelos globais de circulação geral são aninhados às componentes isoladas (atmosfera, oceano, superfície terrestre, etc ..) com capacidade de resolver escalas regionais de movimento.

Modelos climáticos são as ferramentas adotadas tradicionalmente para gerar as projeções do clima no futuro usando os cenários de desenvolvimento variados. Esses modelos globais são altamente complexos, mas de baixa resolução, da ordem de 200 Km. Essa resolução espacial das simulações numéricas do clima global não é, de maneira alguma, adequada para estudos regionais, como no caso deste projeto, cujo foco é avaliar impactos e vulnerabilidade às mudanças climáticas da região do Oceano Atlântico Sul (OAS). O clima regional/local é predominantemente afetado pela circulação que ocorre em escalas espaciais/temporais menores. Como resultado, os modelos de circulação global não conseguem capturar explicitamente a estrutura dinâmica da alta-resolução (e complexidade física) que caracterizam as variáveis climáticas na região de interesse, as quais são absolutamente necessárias para a avaliação de impactos.

A importância de cenários climáticos em alta resolução (mantendo a complexidade física) para estudos de impactos e adaptação às mudanças climáticas é um assunto ainda na fronteira da pesquisa científica, cuja importância vem sendo reconhecida pelos setores produtivos da sociedade.

O Objetivo específico desse sub-projeto é obter projeções climáticas em escala regional-local para o OAS-Sudoeste a partir da modelagem numérica de maneira a avaliar seus impactos.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------