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Terrenos urbanos e aerossóis amplificam o clima perigoso, direcionam tempestades em direção às cidades
As cidades costumam ser mais quentes do que seus arredores, porque os edifícios não apenas absorvem e retêm o calor do sol de maneira diferente das árvores e terras agrícolas, mas também bloqueiam o fluxo do vento.
Por Pacific Northwest National Laboratory - 15/12/2020


A convecção intensificada é apenas uma das maneiras pelas quais o solo urbano e os aerossóis produzidos antropogenicamente podem moldar o clima perigoso. Chuvas mais duradouras e granizo maior são outros subprodutos potenciais das interações entre paisagens urbanas e tempestades, de acordo com uma nova pesquisa de cientistas do PNNL. Crédito: 12019 | Pixabay.com

Paisagens urbanas e aerossóis feitos pelo homem - partículas suspensas na atmosfera - têm o potencial não apenas de tornar as rajadas mais fortes e o granizo maiores; eles também podem começar tempestades mais cedo e até mesmo puxá-los para as cidades, de acordo com uma nova pesquisa que explora o impacto do desenvolvimento urbano sobre o clima perigoso, liderada por cientistas do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico do Departamento de Energia dos EUA.

Ao modelar duas tempestades - uma perto de Houston, Texas, e outra em Kansas City, Missouri. - o cientista atmosférico Jiwen Fan revelou os efeitos separados e sinérgicos que as paisagens urbanas e os aerossóis causados ​​pelo homem podem ter sobre tempestades, chuva e granizo.

No caso da tempestade em Kansas City , o solo urbano e os aerossóis trabalharam juntos para ampliar a frequência de granizo em cerca de 20 por cento. Em Houston, uma tempestade, de outra forma mais suave, causou chuvas ampliadas e mais duradouras que se desenvolveram mais cedo, entre outras mudanças.

Fan compartilhou suas descobertas na reunião de outono da União Geofísica Americana em 2020, na terça-feira, 1º de dezembro, e respondeu às perguntas virtualmente na terça-feira, 15 de dezembro.

"A novidade do nosso estudo é que consideramos o solo urbano e os aerossóis juntos", disse Fan, "em vez de seus impactos separados."

Em trabalhos anteriores, pesquisadores mostraram que o solo urbano molda o clima, tanto por sua natureza topográfica quanto pelo calor que produz. As cidades costumam ser mais quentes do que seus arredores, porque os edifícios não apenas absorvem e retêm o calor do sol de maneira diferente das árvores e terras agrícolas, mas também bloqueiam o fluxo do vento.

Mesmo assim, muitos estudos se concentram principalmente em como as cidades e os aerossóis mudam a precipitação e a temperatura, ou examinam apenas a influência desses fatores separadamente, em vez de seu efeito conjunto.

Tempestades simuladas revelam mudanças no clima perigoso

Fan modelou dois tipos muito diferentes de tempestade: a tempestade violenta, rotativa e cheia de granizo de Kansas City e a tempestade mais suave induzida pela brisa do mar em Houston. Ela simulou várias versões das mesmas tempestades, com e sem cidades e aerossóis presentes, para isolar os efeitos desses dois fatores distintos.

Em Houston, as chuvas da tarde aumentaram à medida que o solo urbano e os aerossóis trabalharam em sinergia para amplificar as chuvas. Em comparação com as simulações sem cidades, a chuva atingiu Houston cerca de meia hora antes, aumentando seu total em 1,5 milímetros a mais. Os ventos da brisa do mar também sopraram mais fortes, intensificados pela influência do solo urbano.
 
Quando o ar mais frio e denso da brisa do mar fluiu em direção a Houston, trouxe umidade com ele e se chocou com o ar mais quente e mais leve da cidade. Os dois se misturaram ao se encontrar, criando uma convecção mais forte em comparação com simulações sem terreno urbano.

As nuvens de tempestade de Houston começaram como nuvens quentes com apenas gotas líquidas, mas a brisa marinha reforçada causou uma transição acelerada para nuvens de fase mista, nomeadas por sua mistura simultânea de vapor de água, partículas de gelo e gotículas de água super-resfriada. Mesmo depois que a brisa do mar passou, disse Fan, o calor residual da cidade continuou alimentando a convecção da tempestade durante a noite, causando chuvas mais duradouras. Compare isso com a simulação de Fan onde a cidade foi removida, mostrando uma brisa do mar mais fraca e uma tempestade que se dissipou antes.

Os aerossóis desempenharam um papel mais importante no aumento da precipitação do que os solos urbanos em Houston. À medida que nuvens de fase mista se formavam e a convecção ficava mais forte, várias partículas ultrafinas foram transformadas em gotículas de nuvem. Essa transformação aumentou a conversão de vapor d'água em condensados ​​de nuvem, aumentando assim o aquecimento latente e fortalecendo ainda mais a tempestade.

No caso da tempestade em Kansas City, o calor da cidade foi levado a favor do vento, onde encontrou a tempestade já formada na fronteira urbano-rural ao norte. Quando o ar mais quente e seco encontrou o ar rural mais frio e úmido, intensificou a convergência, criando uma mistura turbulenta e uma tempestade mais violenta que se deslocou em direção ao solo urbano.

Em contraste com a tempestade de Houston, os aerossóis de Kansas City não influenciaram o início ou a propagação da tempestade, nem influenciaram muito o granizo por conta própria. Mas, quando simulados ao lado de terreno urbano, os dois amplificaram o granizo, produzindo sinergicamente uma tempestade de granizo mais perigosa. Por causa dessa relação, disse Fan, é importante levar em consideração tanto o solo urbano quanto os aerossóis ao explorar o impacto que as cidades têm sobre o clima e os perigos associados.

O granizo sozinho inflige bilhões de dólares em danos nos Estados Unidos e, de acordo com a Administração Oceânica e Atmosférica Nacional, é possível que granizo especialmente grande caia a mais de fhail100 milhas por hora.

Contabilização de aerossóis

Terrenos urbanos e aerossóis moldam o clima de maneira diferente, de acordo com Fan, dependendo de outras condições ambientais, como se o ar já está poluído.

"O efeito do aerossol realmente depende da concentração de fundo", disse Fan. "Se o ambiente já está poluído, adicionar mais aerossóis não parece afetar muito. Mas se você já estiver limpo e adicionar aerossóis, pode causar um grande impacto."

O movimentado canal de embarque de Houston e as refinarias de petróleo próximas, três das quais estão em sua área metropolitana, descarregam aerossóis regularmente na atmosfera, disse Fan. A umidade também, acrescentou ela, pode amplificar o efeito do aerossol .

Fan espera que seu trabalho possa levar a previsões mais precisas de clima perigoso, mitigando a morte e os danos causados ​​por tempestades. Ela planeja explorar mais profundamente como a urbanização em expansão irá moldar tempestades severas em cenários climáticos futuros.

 

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