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Energia
O ano de 2021 está sendo uma amostra de como o clima da Terra está se tornando mais hostil por causa do aquecimento global. Em meados de julho, as tempestades no oeste da Alemanha e na Bélgica chegaram a 20 centímetros de chuva em dois dias. Enchentes destruíram e carregaram prédios para longe. Uma semana depois, uma quantidade de chuva equivalente a de um ano inteiro — mais de 60 centímetros — precipitou na província chinesa de Henan em apenas três dias. Centenas de pessoas fugiram de rios que romperam para além de suas margens. Na capital, Zhengzhou, os passageiros postaram vídeos mostrando pessoas presas dentro de vagões de metrô inundados, esticando a cabeça em direção ao teto para alcançar o último bolsão de ar acima da água que sobia rapidamente. Em meados de agosto, tempestades torrenciais caíram no Tennessee, causaram enchentes catastróficas e mataram pelo menos 20 pessoas.
Logo depois, o furacão Ida atingiu o Golfo do México, com um aumento de quase o dobro da taxa que o National Hurricane Center usa para definir uma tempestade que se intensifica rapidamente. Ele atingiu a costa da Louisiana com ventos de 240 quilômetros por hora, deixando mais de um milhão de pessoas sem energia e mais de 600.000 sem água por dias. A ira do Ida continuou no Nordeste, onde causou um recorde de 88,9 milímetros de chuva em uma hora na cidade de Nova York. A tempestade matou pelo menos 80 pessoas e devastou várias comunidades no leste dos Estados Unidos
O que todos esses eventos destrutivos têm em comum é o vapor de água — muito vapor. Vapor de água — a forma gasosa de H 2O — está desempenhando um papel descomunal em alimentar tempestades destrutivas e acelerar as mudanças climáticas. À medida que os oceanos e a atmosfera aquecem, mais água evapora no ar. O ar mais quente, por sua vez, pode reter mais desse vapor antes de se condensar em gotículas de nuvem que podem criar chuvas torrenciais. A quantidade de vapor na atmosfera aumentou cerca de 4% globalmente apenas desde meados da década de 1990. Isso pode não parecer muito, mas é um grande problema para o sistema climático. Uma atmosfera mais densa fornece energia e umidade extras para todos os tipos de tempestades, incluindo tempestades de verão, ao longo da costa leste dos Estados Unidos, furacões e até tempestades de neve. O vapor em excesso ajuda as tempestades tropicais como o Ida a se intensificarem mais rápido, deixando muito pouco tempo para os funcionários de segurança alertarem as pessoas em risco.
Os cientistas anteciparam há muito tempo que a mudança climática criaria um contexto de mais vapor no ar, alimentando o que poderia ser chamado de “tempestades de vapor”, que estão criando mais chuva e neve do que as tempestades de apenas algumas décadas atrás. As medições confirmam que os eventos de forte precipitação estão atingindo com mais força e ocorrendo com mais frequência nos Estados Unidos e no mundo. Desde o final da década de 1980, cerca de um terço dos danos à propriedade nos Estados Unidos causados por enchentes — US $ 73 bilhões — foram atribuídos a aumentos nas chuvas intensas.
Em agosto de 2017, por exemplo, o furacão Harvey criou uma chuva intensa de um metro e meio em alguns bairros de Houston durante os cinco dias que precipitou na região, deixando meteorologistas impressionados. Às vezes, as faixas de chuva caíam espantosos 15 centímetros de precipitação por hora. Uma análise concluiu que o recorde de chuvas tornou-se três vezes mais provável e 15% mais intenso pelas mudanças climáticas, em particular o ar carregado de umidade que alimentou Harvey do Golfo do México anormalmente quente.
Ao contrário da maioria dos outros gases atmosféricos, o vapor de água não é distribuído uniformemente ao redor do globo. O vapor é abundante nas regiões tropicais úmidas que abrangem o equador. De lá, longos tentáculos de umidade podem se estender em direção aos pólos mais frios e secos ao longo das trilhas das tempestades, banhando regiões de latitudes médias e altas em episódios de precipitação intensa e prolongada. Esses rios de calor e umidade ajudam a equilibrar a distribuição de energia atmosférica da Terra — e estão criando fortes tempestades de vapor ao longo de seu caminho.
Bomba de energia
Quando suamos sob um sol quente ou colocamos uma panela para ferver no fogão da cozinha, convertemos água líquida em vapor d’água. O ingrediente necessário é o calor. Da mesma forma, o calor no sistema climático faz com que a água no solo úmido, plantas, oceanos, lagos e riachos evapore no ar. O vapor carrega consigo uma forma de energia chamada calor latente. Se o vapor mais tarde se condensar novamente em líquido — formando uma nuvem ou orvalho no gramado — esse calor é liberado na atmosfera. A bolha de ar quente resultante é mais leve do que o ar ao seu redor, então ela sobe. Como as temperaturas geralmente são mais frias em altitudes mais elevadas, a bolha pode continuar a subir e crescer, ao mesmo tempo que condensa vapor de água adicional em gotículas de nuvem e libera ainda mais calor latente. Se você voou em um avião através de uma grande nuvem em forma de couve-flor.
O calor latente é o principal combustível que alimenta furacões e tempestades. A energia contida no calor latente é substancial; em um furacão típico, a quantidade de energia térmica liberada em um dia é mais de 200 vezes a energia de toda a eletricidade produzida no mundo por dia. Um furacão pode liberar o poder explosivo de uma bomba nuclear de 10 megaton a cada 20 minutos.
A consequência mais preocupante do aumento do vapor de água atmosférico pode ser seu papel na rápida intensificação das tempestades tropicais. Os meteorologistas dizem que uma tempestade se intensifica rapidamente quando a velocidade máxima do vento aumenta em pelo menos 56 quilômetros por hora em um período de 24 horas ou quando a pressão atmosférica central da tempestade cai pelo menos 430kg/m2 em 24 horas. Nos últimos 40 anos, a probabilidade de que uma tempestade se intensifique rapidamente em um determinado ano quintuplicou. Só em 2020, 10 furacões no Atlântico fizeram exatamente isso: Hanna, Laura, Sally, Teddy, Gamma, Delta, Epsilon, Zeta, Eta e Iota. Em 2021, cinco dos seis furacões do Atlântico que se formaram em meados de setembro sofreram uma rápida intensificação, incluindo Ida e Nicholas. Estudos recentes concordam com o bom senso físico: a rápida intensificação torna-se cada vez mais provável à medida que os oceanos aquecem, evaporando mais água e entregando mais calor latente à atmosfera. Os oceanos absorvem cerca de 90% do calor retido pelos gases de efeito estufa extras que nós, humanos, emitimos. Esse calor aumenta a temperatura da água tanto na superfície quanto na profundidade; a água quente atua como uma bateria poderosa da qual as tempestades podem extrair energia.
O aumento do vapor d’água não é o único impacto da mudança climática nas tempestades tropicais. Diminuir o cisalhamento do vento — a diferença na velocidade ou direção entre os ventos mais próximos do solo e aqueles no alto da atmosfera — também favorece o desenvolvimento de tempestades porque as torres de ar ascendente têm menos probabilidade de se despedaçar. Outras variáveis que estão sendo estudadas incluem mudanças na quantidade de poeira e partículas de poluição no ar, bem como diferenças no aquecimento atmosférico em altitudes mais baixas e mais altas, que afetam a rapidez com que essas bolhas de ar quente sobem.
Por mais de duas décadas, grande parte do Oceano Atlântico Norte tropical esteve anormalmente quente, criando evaporação excessiva que alimenta furacões fortes. Tempestades não tropicais estão se alimentando de vapor e energia extras da atmosfera, levando a mais eventos de precipitação intensa e talvez nevascas ainda mais pesadas.
Calor mortal
Os efeitos nocivos do aumento do vapor de água vão além das tempestades. Também estão tornando as noites de verão insuportavelmente úmidas — com mais frequência e em mais lugares.
Desde meados da década de 1990, as temperaturas mínimas noturnas do verão sobre as áreas terrestres globais têm aumentado mais rapidamente do que os máximos diurnos. Isso porque o vapor é um gás de efeito estufa, e mais quantidade de vapor significa mais aquecimento: o calor que normalmente escaparia para o espaço à noite é aprisionado, evitando que a superfície da Terra resfrie. E ao contrário do dióxido de carbono, que se espalha pelo mundo, independente de onde é emitido, o vapor tende a permanecer no local.
Mais vapor também torna as noites quentes perigosas. Mais umidade noturna impede que o suor evapore — o sistema de resfriamento natural do corpo — deixando o organismo superaquecido e com o sono prejudicado. Uma medida desse desconforto é o índice de calor, que combina os efeitos da temperatura e da umidade para representar o estresse que o corpo realmente sente. Um índice acima de cerca de 38 graus Celsius é considerado perigoso; a exposição prolongada pode ser fatal, especialmente para idosos e crianças. O calor estressa os rebanhos e animais de estimação, e os animais selvagens estão se adaptando movendo-se em direção a latitudes mais altas ou altitudes mais elevadas, quando podem. Sem um período de resfriamento noturno, o calor também acabar matando algumas plantas e insetos, enquanto promove o super crescimento de espécies que gostam do calor.
O perigo representado pelo calor noturno está crescendo não apenas nos países tropicais já quentes, mas também naqueles bem ao norte e ao sul do equador. Cidades ao longo da Costa do Golfo dos Estados Unidos já ultrapassaram o limite de segurança muitas vezes. O aquecimento em Houston aumentou mais de 2 graus Celsius desde 1970 por causa da proximidade da cidade com o Golfo do México e seu desenvolvimento em constante expansão, que está aumentando o efeito de ilha de calor urbana. Em julho de 2020, o índice de calor de Houston atingiu 43 graus Celsius, o que é péssimo.
Se os gases do efeito estufa continuarem a se acumular na atmosfera, essas condições logo se tornarão comuns em muitas cidades do sul e de latitudes médias, como Atlanta e Washington. A capital dos EUA vivia em média uma noite a cada cinco anos com uma temperatura mínima acima de 27 graus Celsius. Desde 2000, essas noites ocorreram cerca de duas vezes por ano — um aumento de dez vezes em apenas 20 anos.
No entanto, certos países nos trópicos sofrerão, e já estão sofrendo, muito. Em maio de 2015, uma forte onda de calor, talvez melhor chamada de “onda de vapor”, atingiu a Índia e o Paquistão. Os índices de calor diurno excederam 46 graus Celsius por vários dias, e a alta umidade impediu o resfriamento noturno; mais de 3.500 pessoas sucumbiram a essas condições sufocantes. Adicione outro meio grau de aquecimento global e o número de pessoas ameaçadas pelo calor extremo dobrará para cerca de 500 milhões em todo o mundo.
Amplificador de aquecimento global
Se tempestades intensas e noites sufocantes não são preocupantes o suficiente, o vapor de água também está piorando o aquecimento global. Embora o dióxido de carbono receba a maior parte da atenção, o vapor d’água é, de longe, o gás de efeito estufa mais importante da atmosfera. Ele absorve muito mais energia infravermelha irradiada para cima pela superfície da Terra do que outros gases de efeito estufa, prendendo assim mais calor. Para colocar isso em perspectiva, uma duplicação das concentrações atmosféricas de dióxido de carbono por si só aqueceria o globo aproximadamente um grau Celsius. Mas ciclos de feedback — ciclos viciosos — fazem a temperatura subir duas vezes mais. Novamente, embora feedbacks como o desaparecimento do gelo marinho recebam muita atenção, o ciclo de feedback do vapor de água — o aquecimento causa evaporação, que retém o calor, criando ainda mais aquecimento — é o mais forte no sistema climático.
Talvez contra a intuição, o feedback do vapor d’água é mais fraco onde o vapor é mais abundante. Em áreas úmidas, a energia infravermelha absorvida pelo vapor d’água já está perto de seu limite físico, portanto, adicionar um pouco de umidade extra tem efeito mínimo. Em lugares secos, no entanto, como regiões polares e desertos, a quantidade de energia infravermelha absorvida está bem abaixo de seu potencial máximo, portanto, qualquer vapor adicionado reterá mais calor e aumentará as temperaturas na baixa atmosfera.
O aumento no número e na duração das ondas de calor do Ártico é um sintoma claro de pulsos mais frequentes e duradouros de ar quente e úmido de latitudes mais baixas. Em janeiro de 2021, por exemplo, as temperaturas subiram 20 graus Celsius acima do normal em grandes áreas do Oceano Ártico. O aumento das ondas de calor do Ártico, especialmente durante o inverno, está diminuindo o congelamento anual do gelo marinho e contribuindo para o desaparecimento da cobertura de gelo.
O efeito de retenção de calor de vapor adicional talvez pudesse ser compensado por um aumento na formação de nuvens. As nuvens refletem os raios do sol (levando a um efeito de resfriamento), mas também retêm o calor. Sobre os oceanos, o efeito de resfriamento tende a dominar, mas a influência do aquecimento vence em altas latitudes. Estudos recentes sugerem que, em média, em todo o globo, o efeito do aquecimento é maior, estabelecendo mais um ciclo vicioso envolvendo o vapor de água.
Melhores previsões
À medida que as atividades humanas continuam a produzir mais gases que retêm o calor, os oceanos e a atmosfera continuarão a aquecer e a água adicional evaporará, levando a tempestades de vapor e ondas de vapor debilitantes. Furacões nas categorias mais fortes ocorrerão com mais frequência, assim como tempestades que se intensificam rapidamente. Prever esses rápidos giros será um desafio para os meteorologistas. Quando as tempestades se intensificarem próximo ao continente, como aconteceu com o furacão Ida, as autoridades terão muito pouco tempo para soar o alarme e as pessoas terão apenas horas para evacuar.
O principal obstáculo para prever essas tempestades excessivas é a falta de medições de temperatura abaixo da superfície do mar. Uma camada profunda de água quente contém muito mais combustível de tempestade do que uma camada rasa, mas os satélites medem apenas as temperaturas da superfície do oceano. Os pesquisadores estão tentando criar maneiras de determinar quanta energia está contida nas centenas de metros superiores da água do oceano, porque é disso que as tempestades se alimentam. Eles estão desenvolvendo planadores oceânicos autônomos que percorrem a parte superior do oceano em diferentes profundidades enquanto fazem a amostragem de temperatura e salinidade. Eles também estão trabalhando com dados de satélites que podem detectar variações na altura da superfície do mar: uma camada profunda de água quente se expande em relação às áreas adjacentes, criando uma protuberância na superfície do oceano que pode ser vista do espaço.
Os dados de satélite são extremamente valiosos, mas também são necessários instrumentos marinhos que meçam temperatura, vapor e ventos. A humanidade continuará contando com aeronaves “caçadoras de furacões” para sobrevoar em meio às tempestades e lançar instrumentos dentro e ao redor delas. Os pesquisadores alimentam os dados desses voos em modelos de computador que podem fornecer detalhes sobre o estado da atmosfera e a força da tempestade. Melhor cobertura de dados, computadores mais rápidos e maior compreensão dos processos de formação de tempestades estão ajudando a melhorar as previsões.
O vapor surge de uma miríade de fontes e afeta muitos processos atmosféricos. Os cientistas não entendem completamente algumas das interações, e os modelos de computador ainda lutam para prever totalmente as influências do vapor d’água nas mudanças do sistema climático. Mesmo o caso aparentemente simples de quão rápido a água evapora de um oceano ou lago depende de muitos fatores, como a diferença entre a temperatura da água e a do ar logo acima dela, quanto vapor já está no ar e vento. Sobre a terra, o cálculo é ainda mais complexo, envolvendo variáveis adicionais, como quanta umidade há no solo e quais tipos de plantas estão crescendo. Prever o que acontecerá com o vapor assim que entrar na atmosfera é outro desafio. Será que vai se condensar em nuvens, alimentar uma tempestade, e cair como chuva ou neve? Vai se condensar em superfícies como orvalho ou geada? Ele viajará por centenas, talvez milhares, de quilômetros dos trópicos às latitudes mais altas? Erros em qualquer um desses cálculos afetarão as previsões de futuras mudanças de temperatura e padrões climáticos.
O aumento do vapor de água merece mais atenção. Infelizmente, não podemos controlar diretamente a quantidade dele na atmosfera. Podemos, no entanto, reduzi-lo indiretamente, freando o aquecimento causado principalmente por nossas emissões de dióxido de carbono e metano, bem como pela derrubada de árvores que ajudam a absorver o carbono do ar. Ao reduzir a taxa de aquecimento, podemos diminuir a onda de vapor. Se tivermos sucesso, podemos retardar a intensificação futura das tempestades de vapor — e a destruição que elas podem causar.
