Rastreando a circulação global de água usando impressões digitais atômicas

Quando esses dados isotópicos são combinados com modelos hidrológicos, tornam-se uma ferramenta poderosa. Os cientistas podem utilizá-lo para compreender melhor acontecimentos climáticos extremos, como tempestades, inundações e secas, e para melhorar as projeções de como as alterações climáticas podem alterar os padrões climáticos futuros.

Melhorando os modelos climáticos com dados isotópicos

Alguns modelos climáticos já levam em conta processos isotópicos, mas nenhum modelo pode capturar perfeitamente a complexidade do ciclo da água na Terra. Em um estudo publicado pela Jornal de Pesquisa Geofísica: Atmosferaspesquisadores do Instituto de Ciência Industrial da Universidade de Tóquio usaram um método conhecido como conjunto, que combina vários modelos ao mesmo tempo. O seu conjunto reuniu oito modelos climáticos baseados em isótopos e cobriu um período de 45 anos, de 1979 a 2023.

Cada modelo foi conduzido pelos mesmos dados de vento e temperatura da superfície do mar. Esta configuração permitiu à equipe avaliar como os modelos individuais lidavam com a física do ciclo da água e comparar a média do conjunto combinado com as observações climáticas do mundo real.

Por que os isótopos da água são importantes para a ciência climática

“As mudanças nos isótopos da água refletem mudanças no transporte de umidade, na convergência e na circulação atmosférica em grande escala. Embora saibamos, em um nível simples, que os isótopos são afetados pela temperatura, precipitação e altitude, a variabilidade das simulações dos modelos atuais dificulta a interpretação dos resultados, “disse o professor Kei Yoshimura, um dos autores seniores do estudo, que aconselhou vários dos modelos climáticos habilitados para isótopos que participam do projeto. “Estamos muito satisfeitos que nossos valores médios de conjunto capturem os padrões de isótopos observados na precipitação global, vapor, neve e dados de satélite com muito mais sucesso do que qualquer um dos modelos individuais.”

Links para padrões climáticos globais

Olhando para os últimos 30 anos, as simulações do conjunto mostraram um aumento geral no vapor de água atmosférico ligado ao aumento das temperaturas globais. Os resultados também revelaram fortes ligações aos principais padrões climáticos interanuais, incluindo o El Niño-Oscilação Sul, a Oscilação do Atlântico Norte e o Modo Anular Sul. Estes sistemas de grande escala influenciam a disponibilidade global de água ao longo de vários anos e afectam milhares de milhões de pessoas em todo o mundo.

“Os conjuntos oferecem uma abordagem de modelagem diferenciada que reduz a divergência entre modelos individuais. Essa abordagem nos permite separar os efeitos de como cada modelo representa os processos do ciclo da água das diferenças decorrentes de estruturas de modelos individuais, “disse o Dr. Hayoung Bong, ex-aluno do Instituto de Ciência Industrial da Universidade de Tóquio, agora no Instituto Goddard de Estudos Espaciais da NASA.

Uma estrutura de modelagem climática pioneira no mundo

Esta pesquisa representa a primeira vez que vários modelos climáticos baseados em isótopos foram integrados em uma única estrutura unificada. O conjunto resultante alinha-se estreitamente com os dados observados, fornecendo uma imagem mais fiável de como a água se move através do sistema climático global.

“É importante ressaltar que a pesquisa avança nossa capacidade de interpretar a variabilidade climática passada e fornece uma base mais sólida para compreender e prever como o ciclo global da água e o clima que ele molda responderão ao aquecimento global contínuo”, disse o professor Yoshimura.