Prevendo o clima da próxima década - International Science Council

Este artigo faz parte do ISC's Transformar21 série, que apresenta recursos da nossa rede de cientistas e agentes de mudança para ajudar a informar as transformações urgentes necessárias para alcançar as metas climáticas e de biodiversidade.

Os leitores regulares dos blogs nestas páginas provavelmente estarão muito familiarizados com as projeções de longo prazo para as mudanças climáticas, do tipo usado pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) para explorar possíveis cenários para o aquecimento global, com previsões de temperatura que chamam a atenção de várias gerações no futuro.

E aposto que todo leitor já viu ou ouviu um boletim meteorológico que faz previsões para os próximos dias.

Mas e quanto ao curto prazo – o período entre uma previsão meteorológica típica de cinco dias ou previsão para os próximos meses e as projeções climáticas para o final do século? Desde agricultores decidindo qual variedade de cultura plantar para obter o melhor rendimento possível nos próximos anos, a formuladores de políticas avaliando se o sistema de saúde público está equipado para lidar com uma onda de calor nos próximos três anos, a seguradoras estimando seus custos de subscrição para Na próxima temporada de furacões, muitas das decisões que os formuladores de políticas e as empresas enfrentam rotineiramente dependem de informações climáticas de curto prazo.

Ser capaz de fornecer informações em uma escala de tempo plurianual a decadal é 'absolutamente crucial' para os serviços climáticos, diz Adam Scaife, chefe de previsão de longo alcance do Met Office do Reino Unido e co-presidente do Scientific Steering Group para o Grande Desafio do Programa Mundial de Pesquisa Climática (WCRP) na Previsão Climática de Curto Prazo.

Preencher a lacuna entre a previsão do tempo para a próxima semana e as projeções climáticas de longo prazo até 2100 exige um modelo que possa reunir técnicas de previsão do tempo e projeção climática de longo prazo: todos usam os mesmos modelos de computador subjacentes, mas previsões de curto prazo dependem muito das condições iniciais dos dados observacionais mais recentes, enquanto as projeções de longo prazo das tendências climáticas dependem mais das mudanças nas emissões de gases de efeito estufa.

Construindo um mundo virtual

Fazer previsões de curto prazo depende da troca irrestrita de dados meteorológicos em grande escala e em tempo real. As informações sobre os cinco elementos que compõem o sistema climático – atmosfera, oceano, biosfera, criosfera e geosfera – são usadas para criar as condições iniciais dos modelos.

Para fazer isso, 'criamos sistemas que estendem a capacidade de previsão que já existia para esses dois prazos', diz Adam.

“Temos nossa melhor estimativa de como é a atmosfera, o oceano e outros componentes, como o gelo marinho e a umidade na superfície da terra, hoje. Tudo isso é usado para criar as condições iniciais para a previsão. Em seguida, pegamos um modelo numérico, baseado em cinco equações fundamentais da mecânica dos fluidos e da termodinâmica, e usamos as condições iniciais para todo o globo para iniciar a previsão do modelo. É o mesmo maquinário usado para prever o tempo e as mudanças climáticas de longo prazo'.

Os modelos também podem ser ajustados para diferentes cenários – por exemplo, diferentes níveis de dióxido de carbono (CO₂) ou eventos específicos, como uma erupção vulcânica que liberaria partículas de poeira e cinzas na atmosfera e afetaria o clima. O modelo de computador pode então fornecer uma solução para o clima futuro que é derivada das leis básicas da física.

No entanto, dado que o clima é caótico, mesmo uma pequena diferença em uma variável às vezes pode ter um efeito drástico no resultado. É por esta razão que o modelo é usado para fazer múltiplo previsões.

“Se você fizer uma previsão, a teoria do caos lhe dirá que ela vai oscilar. As especificidades dessa evolução em particular não vão necessariamente acontecer. Então você tem que fazer um monte de previsões, que chamamos de ensemble. Normalmente executamos dezenas de previsões para os próximos cinco anos. Então você tem um monte de previsões evoluindo no tempo, e algumas delas vão subir e algumas delas serão mais planas. Mas se houver um sinal previsível, o pacote de previsões mostra uma característica comum, como todas as tendências por um tempo na mesma direção', diz Adam.

Por exemplo, os modelos podem prever o El Niño nos próximos anos. Se oito de dez previsões mostrarem um aumento suficientemente grande na temperatura da superfície do mar do Pacífico, dizemos que há 80% de chance de um evento El Niño no próximo período. Para previsões daqui a alguns anos, explica Adam, as condições iniciais particulares no oceano e, em menor grau, na atmosfera, além do nível de emissões de gases de efeito estufa, influenciam os padrões climáticos atmosféricos.

Houve um aumento na pesquisa sobre previsões climáticas de curto prazo nos últimos anos, e elas estão se tornando mais habilidosas à medida que o poder de computação aumenta, as observações do clima são refinadas e aprimoradas, os modelos são executados em resolução espacial mais alta e o número de previsões em os conjuntos são aumentados.

Existem agora cerca de dez grupos de pesquisa trabalhando em previsões climáticas de curto prazo em todo o mundo, e a Organização Meteorológica Mundial (WMO) designou cinco 'Centros de Produção Global para Previsão Climática Anual a Decadal. O Met Office Hadley Center foi designado como o Lead Center para coletar e reunir previsões. Isso seguiu a decisão de tornar a previsão climática de curto prazo um 'grande desafio' para o Programa Mundial de Pesquisa Climática (WCRP). Juntamente com Terence O'Kane da Austrália, Adam co-preside o Scientific Steering Group para o projeto 'grande desafio', que tinha três objetivos principais:

(1) Melhorar a qualidade das informações e previsões climáticas decenais inicializadas;
(2) Coletar, agrupar e sintetizar resultados de previsão e adaptar informações para serviços que atendam às necessidades das partes interessadas; e
(3) Desenvolver processos para avaliar e comunicar o grau de confiança e incerteza nas previsões.

Como parte da pesquisa, o projeto trabalhou para operacionalizar as previsões do clima de curto prazo e desenvolver uma 'Atualização Climática Anual a Decadal' que fornece um resumo das previsões para os próximos anos. Quando o Relatório de 2021 foi publicado no início deste ano, juntamente com os vários aspectos regionais das previsões, a manchete era que a temperatura média anual global – terrestre e marítima – próxima à superfície provavelmente será pelo menos 1˚C mais quente do que os níveis pré-industriais, e que é quase tão provável que um dos próximos cinco anos seja pelo menos 1.5˚C mais quente do que os níveis pré-industriais.

No entanto, adverte Adam, isso não significa que o limite de Paris de 1.5°C de aquecimento tenha sido atingido. O que os modelos mostram, diz Adam, é que a temperatura global está 'flutuando cada vez mais perto do nível de 1.5˚C':

“É provável que, à medida que nos aproximamos do limiar de Paris, a ultrapassagem temporária dos níveis de 1.5˚C aconteça com mais frequência. Já podemos ver esses eventos nas previsões. Estamos tão próximos agora que eventos temporários estão se tornando mais prováveis: há 40% de chance de um evento de excedência temporária nos próximos cinco anos, mas isso ainda não significaria que ultrapassamos o limite de Paris. As flutuações no clima ao longo dos anos, ou mesmo de uma década, são grandes e podem vir de fontes naturais ou de outros fatores. Eles podem contrariar a tendência das mudanças climáticas ou podem exacerbá-la. Se você quer saber qual dessas coisas é mais provável de acontecer em sua região de interesse particular, então você precisa prestar atenção às previsões climáticas de curto prazo.'

Estamos acostumados a ouvir que uma ação efetiva sobre as mudanças climáticas exige pensamento de longo prazo e reduções imediatas de emissões. Além disso, os avanços na previsão climática de curto prazo estão construindo a base de evidências necessária para informar a adaptação e o planejamento no nível regional em escalas de tempo que são cruciais para governos e tomadores de decisões de negócios.

Outras leituras

Atualização Global Anual para Decadal do Clima da OMM – Anos alvo: 2021 e 2021-2025
Kushnir, Y., Scaife, AA, Arritt, R. et ai. Rumo a previsões operacionais do clima de curto prazo. Mudanças Climáticas Natureza 9, 94-101 (2019). https://doi.org/10.1038/s41558-018-0359-7
Scaife, AA, Folland, C. e Mitchell, J. Uma abordagem modelo para a mudança climática, Mundo da física, vol. 20 (2) https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2058-7058/20/2/29
Smith DM, Cusack, S., Colman, AW, Folland, CK, Harris, GR e Murphy, JM 2007. Previsão de temperatura de superfície melhorada para a próxima década a partir de um modelo climático global, Science, vol. 317 (5839) DOI: 10.1126 / science.1139540.

Adam Scaife

Adam é chefe de Previsão Mensal a Decadal no Met Office do Reino Unido, que inclui a pesquisa, produção e emissão de previsões climáticas do Met Office de meses a alguns anos à frente. A pesquisa pessoal de Adam está focada na variabilidade climática e na modelagem computacional do clima. Ele publicou cerca de 200 artigos revisados por pares sobre variabilidade climática, simulação e previsão usando modelos de computador baseados em física e é reconhecido internacionalmente como um pesquisador altamente citado.

Leia Adam Scaife biografia completa no site do UK Met Office.

Foto do cabeçalho: Annika Vogel (distribuída via imageo.egu.eu).