Figura: Comparação dos valores do Índice de Seca SPEI para acumulação de 3 meses, 1993-2022 D Valores: grupo (UMCom base nas observações de 1981–2010, SPEI, painel (BCom base nas condições LOCA2 2031-2060 SPEI e painel (c) SPEI com base nas condições projetadas pelo GT para 2031-2060. Um SPEI ≤ −1,5 indica condições de seca severa. De acordo com a descrição climática observada pelo painel de 1981–2010 (UM), condições de seca severa ocorreram 17 vezes entre 1993 e 2022, com um SPEI mínimo calculado de -2,1. Utilizando as condições LOCA2 2031–2060, ocorreram quatro secas severas entre 1993 e 2022, com um SPEI mínimo de -1,9. Para as observações de 1993–2022 analisadas usando as condições do WG 2031–2060, não ocorreu nenhuma seca grave, com um SPEI mínimo de -1,4. Esta comparação demonstra que a descrição climática do WG 2031–2060 é, em média, mais quente e mais seca do que a descrição LOCA2 2031–2060.
As alterações climáticas estão a remodelar o nosso mundo de uma forma que apenas começamos a compreender. Um dos desafios mais prementes é prever como estas mudanças irão afectar os recursos hídricos críticos para a agricultura, a indústria e a vida quotidiana. O conceito de atribuição meteorológica, que examina a probabilidade de ocorrência de eventos meteorológicos específicos sob diferentes condições climáticas, emergiu como uma ferramenta fundamental neste esforço. Ao compreender o papel das alterações climáticas induzidas pelo homem na alteração dos padrões climáticos, os cientistas podem prever e preparar-se melhor para o futuro. Esta abordagem é particularmente relevante para a gestão dos recursos hídricos porque ajuda a prever condições como secas que podem ter graves impactos económicos e ambientais.
A atribuição meteorológica torna-se cada vez mais importante à medida que os efeitos das alterações climáticas se intensificam. Uma investigação recente liderada por Nick Martin, do Southwest Research Institute, em San Antonio, Texas, examina como a incorporação de características meteorológicas nos orçamentos hídricos pode melhorar a nossa compreensão das futuras condições de seca. O trabalho, publicado na revista Hydrology, compara as expectativas para futuras secas severas entre observações históricas. CMIP6 reduzido por LOCA2 Os resultados da simulação climática futura e a atribuição meteorológica orientam o clima futuro estatisticamente projetado. Geradores climáticos aleatórios (WG) é uma ferramenta de simulação estatística usada para prever o clima futuro com um atributo climático restrito.
Atributo meteorológico Avalia a probabilidade de ocorrência de eventos meteorológicos observados em diferentes cenários climáticos e, portanto, a mudança na probabilidade de seca severa sob alterações climáticas induzidas pelo homem. O Estudo das características climáticas Este trabalho foi utilizado para orientar a previsão estatística do clima futuro, sugerindo que secas severas de três meses têm cinco vezes mais probabilidade de ocorrer sob alterações climáticas induzidas pelo homem. De acordo com o conceito, uma seca de 1 em 25 anos em 2000 é agora de 1 em 5 anos na década de 2020. Para 2031-2060, o clima futuro sintético produzido pelo WG é limitado, ou “escalado”, para produzir secas cinco vezes mais severas. O método simula padrões climáticos futuros, incluindo dados históricos, condições meteorológicas recentemente observadas e secas para refletir as mudanças climáticas futuras esperadas.
“A caracterização meteorológica fornece a mudança observada na probabilidade de eventos extremos, incluindo a seca, que é necessária para avaliar, planear e preparar-se para o risco futuro para os recursos hídricos das alterações climáticas induzidas pelo homem. Uma vez que a mudança na probabilidade ocorre, as projeções estatísticas sintéticas do clima futuro incluem novas probabilidades de eventos extremos”, fornecendo projeções do orçamento da água relacionadas com a incerteza inerente e o risco em condições futuras.
O local de implementação é a bacia do Rio Frio, no centro-sul do Texas, uma área crítica para a gestão dos recursos hídricos devido à ligação direta entre as águas superficiais e o Aquífero Edwards. Um GT foi calibrado para simular um clima uniforme entre 2031 e 2060, fornecendo uma descrição do clima com secas severas de três meses ocorrendo cinco vezes mais frequentemente em comparação com observações históricas. Estas melhores probabilidades de seca baseiam-se em expectativas de temperaturas significativamente mais elevadas e de diminuição da humidade do solo no futuro, em comparação com as normas históricas. As expectativas de aumento das temperaturas e diminuição da humidade do solo são apoiadas pelos resultados da simulação climática futura do CMIP6 e pelos estudos de atribuição climática baseados em condições meteorológicas recentemente observadas.
Neste estudo, as secas de três meses são descritas usando magnitude e probabilidade Índice padronizado de expiração de vapor de precipitação (SPEI). O SPEI baseia-se em dados de precipitação e temperatura e fornece um índice de seca climática sensível ao aquecimento global. O déficit hídrico (D) observado em três meses, calculado como a profundidade de precipitação menos a profundidade de evapotranspiração de energia, é transformado, padronizado e normalizado para produzir o SPEI. A seção “Calibração” fornece a probabilidade para níveis de seca de três meses com base nos dados de precipitação e temperatura usados para calcular o SPEI. As categorias de seca da faixa de valores do SPEI e as probabilidades cumulativas para valores SPEI selecionados são mostradas na tabela abaixo.
O aumento significativo na probabilidade de condições de seca observada em eventos extremos recentes é um factor importante que orienta o planeamento dos recursos hídricos. A diferença nas probabilidades de seca de três meses de janeiro de 2000 mostrada na figura acima identifica diferentes expectativas para condições históricas, resultados de simulação climática futura CMIP6 reduzidos por LOCA2 e clima futuro projetado pelo WG guiado por atributos meteorológicos. O déficit hídrico (D) de três meses observado em janeiro de 2000 foi de -217 mm. Quando calculado a partir de observações de 1981–2010, o SPEI é de -1,9 para -217 mm, com uma probabilidade de 0,03 associada a seca severa. Quando determinado utilizando as projeções do WG com restrições de atributos climáticos para 2031–2060, o SPEI para -217 mm D é de -0,9, com uma probabilidade de 0,17 associada a uma seca moderada. Isto identifica que o clima projetado pelo GT para 2031–2060 tem 5,7 (0,17 / 0,03 = 5,67) vezes o -217 mm D de três meses em novembro, dezembro e janeiro do que o clima observado para 1981–2010. Calculado utilizando resultados de simulação climática CMIP6 reduzidos por LOCA2 para 2031–2060, o SPEI para -217 mm D é -1,6, com uma probabilidade global de 0,05 indicando seca severa. A seca extrema observada historicamente (novembro, dezembro e janeiro D -217 mm) é 3,4 (0,17 / 0,05 = 3,4) vezes maior no clima projetado pelo WG do que nos resultados da simulação climática CMIP6 reduzida em escala LOCA2 de 2031–2060.
A importância destas descobertas reside nas suas potenciais aplicações na gestão e planeamento de recursos hídricos. Ao fornecer uma descrição melhorada da probabilidade de futuros eventos extremos, a metodologia do estudo pode informar estratégias para a conservação e alocação de água que ajudam a mitigar os impactos de secas severas. Esta abordagem pode ser alargada a outras regiões e sistemas hídricos, proporcionando uma ferramenta valiosa para enfrentar os desafios e riscos colocados pelas alterações climáticas.
Em resumo, este estudo demonstra o importante papel das propriedades meteorológicas no aumento da incerteza nos orçamentos hídricos futuros. Estas conclusões sublinham a necessidade de abordagens inovadoras na gestão dos recursos hídricos, especialmente porque as alterações climáticas continuam a alterar a frequência e a intensidade dos fenómenos meteorológicos extremos. Como conclui Martin, a capacidade de prever secas severas é essencial para a gestão sustentável da água e a resiliência das comunidades que dependem destes recursos vitais.
Nota de diário
MARTIN, Nick. “Vinculando características meteorológicas às projeções futuras do orçamento hídrico.” Hidrologia, 2023, 10, 219. DOI: https://doi.org/10.3390/hydrology10120219
Sobre o autor
Nick Martin Ele é cientista hídrico na vodanube llc e RESPEC em Fort Collins, CO. Sua formação é como hidrólogo de águas superficiais e subterrâneas e desenvolvedor de software. Ele se concentra na avaliação de riscos, mitigação de riscos, confiabilidade, resiliência e análise de sustentabilidade relacionadas às mudanças climáticas e infraestrutura legada em sistemas naturais e de engenharia. Nick é especialista em análise e modelagem probabilística para quantificar incertezas e definir riscos ambientais e econômicos. Seus interesses técnicos incluem análise de incertezas e assimilação de dados para apoio à decisão como parte de dinâmica hídrica, modelagem de tráfego, aprendizado de máquina e estudos de aprendizado profundo.
