A ciência do clima revela os impactos do calor

O sol de verão bate forte. Pessoas sem ar condicionado devem encontrar refúgio em escolas e centros comunitários. Os trabalhadores ao ar livre lutam para se refrescar. As noites quentes interrompem o sono das pessoas, não permitindo que elas tenham o descanso necessário para se recuperarem do calor do dia. Pessoas com doenças cardiovasculares e respiratórias pioram essas condições.

Embora o calor extremo pareça menos dramático do que as tempestades severas, as ondas de calor podem ser igualmente mortais. À medida que a temperatura aumenta, o calor coloca pressão sobre o nosso corpo. Nossos corpos nos mantêm frescos através da transpiração. No entanto, quanto mais elevada for a temperatura e a humidade, menos eficaz será a transpiração. Em muitos lugares do mundo, o calor extremo já causa mais mortes do que inundações, incêndios florestais e furacões.

Os investigadores estão a trabalhar para compreender como as alterações climáticas estão a afetar o calor extremo e como atingem diferentes grupos de pessoas com mais força do que outros.

Ondas de calor

O estresse térmico é particularmente prejudicial durante as ondas de calor. A onda de calor que atingiu o noroeste do Pacífico em 2021 resultou em mais de 1.000 mortes. Foi o desastre climático mais mortal no estado de Washington. Uma onda de calor na Europa em 2003, causada por condições semelhantes, resultou na morte de mais de 20 mil pessoas em todo o continente.

Este tipo de ondas de calor tornar-se-ão mais frequentes e intensas em determinadas áreas devido às alterações climáticas. À medida que o mundo aquece, as temperaturas da superfície do Oceano Pacífico aumentam de forma desigual. Estas temperaturas seguem um padrão espacial semelhante ao observado durante os eventos do El Niño. Como o calor aumenta, o ar quente na superfície do oceano sobe e o ar mais frio acima dele desce.

À medida que o calor sobe, ele é liberado na atmosfera. Essa liberação de calor leva a um tipo de movimento do ar chamado ondas atmosféricas de Rossby. Essas “ondas” no ar tornam as condições climáticas extremas mais intensas. Essas ondas podem permanecer sobre locais por longos períodos de tempo, resultando em céus claros e sem nuvens. Sem nuvens ou chuva para esfriar as coisas, o calor se torna opressivo.

Usando simulações de computador conhecidas como modelos de sistemas terrestres, pesquisadores do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico (PNNL) do Departamento de Energia analisaram como as condições climáticas futuras poderiam afetar essas ondas.

Eles simularam diferentes cenários com base em diferentes níveis de emissões de gases de efeito estufa. Nos cenários de emissões intermediárias e altas, eles descobriram que as ondas de Rossby poderiam se estabelecer no noroeste da América do Norte com mais frequência. Além disso, quando estes eventos ocorrem, podem ser muito piores do que os que já aconteceram. Os cientistas estimam que a amplitude das ondas de Rossby poderá duplicar de tamanho entre 2080 e 2099, em comparação com os acontecimentos de 1995 a 2014.

Quando combinada com outros fatores como solo seco, essa mudança pode resultar em um enorme aumento na intensidade das ondas de calor. Califórnia, Idaho, Oregon, Washington e outros estados próximos seriam particularmente atingidos.

Risco desproporcional de calor

Embora essas ondas de calor sejam perigosas para todos, certos grupos de pessoas correm mais riscos do que outros.

As pessoas que vivem nas cidades são particularmente vulneráveis ​​ao stress térmico. Mais de metade da população mundial e 83% da população dos Estados Unidos vivem em áreas urbanas. Prédios de concreto e áreas pavimentadas nas cidades absorvem calor durante o dia. Os materiais liberam o calor durante a noite. Como as áreas rurais têm menos edifícios e mais vegetação, as noites são muito mais frescas.

Para examinar a extensão do “efeito ilha de calor”, os investigadores do PNNL combinaram dados meteorológicos históricos com um modelo climático específico para áreas urbanas. Eles estudaram os resultados de seis verões em diversas cidades importantes do leste dos EUA, incluindo Nova York, Boston, Filadélfia, Atlanta, Miami, Chicago, Houston, Dallas e Washington, DC.

Eles calcularam o estresse térmico, que inclui o efeito da temperatura e da umidade na saúde humana. Eles descobriram que as pessoas que vivem nessas cidades experimentam de duas a seis horas a mais de clima desconfortavelmente quente (acima de 80°F) no verão do que as pessoas que vivem em áreas rurais próximas. Muitas dessas horas são à noite. À noite, o nível de estresse térmico pode ser de 3,5 a 9 graus F mais quente nas áreas urbanas. Isto é particularmente perigoso porque as temperaturas noturnas mais frias permitem que o corpo das pessoas se recupere do calor do dia.

Estas sanções urbano-rurais são ainda piores durante as ondas de calor. Embora todos experimentem temperaturas mais quentes do que o normal, há um aumento maior para as pessoas nas cidades. Uma onda de calor 11 graus F acima da temperatura esperada resulta em mais três horas de calor desconfortável por dia.

Mesmo dentro das cidades, pode haver grandes diferenças no stress térmico de bairro para bairro. As áreas que têm mais concreto e menos espaços verdes são muitas vezes significativamente mais quentes.

O ambiente urbano muitas vezes segue linhas de classe e raciais. Na década de 1930, a Home Owners Loan Corporation, administrada pelo governo federal, concedeu notas às áreas urbanas para desenvolvimento imobiliário. Esta organização deu notas mais baixas e, portanto, concedeu menos empréstimos a bairros que tinham mais grupos minoritários e residentes com rendimentos mais baixos. Mesmo agora, estes bairros “remarcados” têm piores condições ambientais, incluindo menos cobertura arbórea e menos espaços verdes.

Para ver como estas condições afetam hoje o stress térmico dos residentes, os cientistas do clima combinaram dados de satélite e simulações de modelos numéricos. Eles analisaram todas as 481 principais cidades dos Estados Unidos.

Quase todas as cidades que estudaram tinham alguma forma de segregação racial. Quando sobrepuseram pontos críticos de estresse térmico de 2014 a 2018 com áreas historicamente marcadas em vermelho e dados do censo, as diferenças saltaram à tona. O residente negro médio vive em uma área 0,5 graus F mais quente em termos de estresse térmico do que a média da cidade.

Em comparação, o residente branco médio vive em uma área quase 0,4°F mais fria. Houve também grandes diferenças na renda. Em 94 por cento das áreas urbanas, o stress térmico afectou desproporcionalmente as pessoas mais pobres. Quanto maior for a desigualdade de rendimentos de uma cidade, maior será a diferença no stress térmico entre os grupos de rendimentos. Ambos os padrões também tenderam a seguir as linhas de áreas historicamente marcadas. O calor também agrava as desigualdades existentes.

As pessoas que vivem nessas áreas são mais propensas a ter problemas de saúde que o calor piora e menos propensas a ter recursos como ar condicionado para lidar com isso.

Resiliência climática

Saber como as ondas de calor aumentarão no futuro devido às alterações climáticas e como isso afectará diferentes áreas pode informar os esforços para melhorar a resiliência climática. Se soubermos quais as condições que criam as ondas de calor, poderemos prevê-las melhor e ajudar as pessoas a prepararem-se. Ao saber quais os grupos mais vulneráveis ​​ao stress térmico, os planeadores urbanos e os decisores políticos podem priorizar os recursos.

Ter informações ao nível do bairro pode ajudar os locais a escolher soluções que façam sentido para eles. Embora algumas soluções – como plantar mais árvores – possam ser eficazes em determinados locais, podem não ser apropriadas para outros.

Além do trabalho específico no PNNL, o Gabinete de Ciência do DOE está a apoiar esforços em todo o país para recolher dados locais e ajudar as comunidades a compreender as suas necessidades específicas. Quatro laboratórios de campo integrados urbanos em Baltimore, Chicago, sudeste do Texas e Arizona estão explorando como o ambiente urbano interage com o sistema climático.

Esses laboratórios de campo reúnem conhecimentos de universidades, laboratórios nacionais, governos locais e organizações de bairro. Esta informação local pode informar as decisões das comunidades sobre a melhor forma de aumentar a sua resiliência aos impactos das alterações climáticas.

Quer nos ajude a prever o clima futuro ou a testar soluções a implementar hoje, a ciência climática é uma ferramenta fundamental para nos ajudar a prevenir e lidar com os impactos das alterações climáticas.