É possível prever a próxima grande inundação antes que aconteça?

ANÚNCIO

É difícil crescer no Vale Wyoming, no nordeste da Pensilvânia, sem saber de cor os detalhes da enchente de 72. A água era tão forte que arrancou uma seção do cemitério histórico Forty Fort em sua curva, deixando caixões flutuando nas ruas e partes de corpos em varandas e porões.

Mais de 220.000 pessoas ficaram atordoadas e desabrigadas por anos.

ANÚNCIO

A mudança climática está criando furacões mais intensos. Por sua vez, eles trazem eventos climáticos mais intensos na costa, aumentando a probabilidade de que os rios experimentem mais precipitação do que podem suportar.

O furacão Agnes, o furacão do Atlântico que causou a enchente de 72, estagnou na Pensilvânia como uma tempestade tropical e despejou mais de 30 centímetros de chuva em Harrisburg, a capital ao longo do rio Susquehanna em menos de 24 horas.

A total rainfall map of Hurricane Agnes, 1972, covering the entire eastern seaboard.
Foto: (reprodução/ internet)

Em um artigo publicado no ano passado na Scientific Reports, uma colaboração de cientistas de todos os Estados Unidos apresenta o primeiro uso do aprendizado de máquina para identificar padrões de circulação atmosférica associados a enchentes extremas de rios, como a enchente de 1972.

ANÚNCIO

Os cientistas, Katherine Schlef, Hamid Moradkhani e Upmanu Lall esperam que esta tecnologia lhes permita compreender melhor o que causa inundações extremas em escala continental.

Projeto

O grupo formou mapas auto-organizáveis ​​(SOMs), uma ferramenta de aprendizado de máquina que define grupos de dados. O programa procura padrões e usa essas informações para classificar rapidamente novos pontos de dados.

Os pesquisadores realizaram a análise mais aprofundada de inundações extremas de rios nos Estados Unidos contíguos até o momento. Eles dividiram o país em três regiões: Oeste (do Pacífico até perto do Rio Mississippi), Central (do Mississippi aos Apalaches) e Leste (tudo a leste dos Apalaches).

Para cada região, eles coletaram padrões atmosféricos anteriores associados a eventos de enchentes para classificar as enchentes em grupos. Eles usaram apenas enchentes de registro para desenvolver os grupos de padrões de atmosfera e então designaram todos os outros como enchentes de “picos acima do limite” (POT).

Tanto as inundações record quanto as POT são inundações extremas. As enchentes recordes são as piores em uma região, enquanto as enchentes POT são todas as outras que são realmente ruins sem quebrar recordes.

O grupo usou enchentes de registro (169 no oeste, 316 no centro e 196 no leste) para desenvolver os SOMs, os mapas de aprendizado de máquina. Em seguida, eles atribuíram as inundações POT restantes (1.223 no oeste, 2.183 no centro e 1.467 no leste) nos grupos criados pelas inundações recordes.

Com base no desempenho de cluster da máquina, a região Oeste tem cinco padrões de circulação associados a inundações extremas, a região Central tem três e a região Leste tem quatro.

O Ocidente vê padrões saindo do oceano Pacífico, como calhas, ciclones e fluxos de umidade chamados de “expresso de abacaxi”, bem como derretimento de neve.

Em contraste, a região Central, que faz fronteira apenas com o Oceano Atlântico no sul, vê tempestades de inverno, o jato das Grandes Planícies e o transporte de calor do Golfo do México.

O Leste também é suscetível às tempestades de inverno e à transferência de calor no Golfo do México, bem como a vários tipos de furacões vindos do Oceano Atlântico. Como seria de se esperar, há alguma sobreposição devido à proximidade geográfica e ao movimento.

O grupo dividiu ainda os 12 padrões atmosféricos em quatro categorias principais. São essas categorias de tipos de padrão que devem ser analisadas mais de perto para informar futuras previsões de enchentes.

Análise

Com base em seus dados, o padrão de ciclone tropical do Atlântico nos estados do meio do Atlântico (região leste) causou o grande evento de precipitação que levou à enchente de 72 na Pensilvânia.

Esta parece ser a primeira vez que qualquer grupo de pesquisa identifica as causas atmosféricas de inundações extremas em escala continental. Eles esperam que este conhecimento seja usado para informar as comunidades sobre os riscos de inundações futuras.

Os pesquisadores admitem que sua abordagem tem limitações. Algumas áreas fornecem previsões mais precisas do que outras simplesmente porque há mais dados históricos sobre os níveis dos rios.

Flooding in Wilkes-Barre, Pennsylvania, after Hurricane Agnes in 1972.
Foto: (reprodução/ internet)

Outras condições ambientais além dos padrões da atmosfera, como neve e umidade do solo, podem afetar a ocorrência de enchentes nos rios. O aprendizado de máquina também pode não fornecer uma avaliação precisa dos dados em movimento ou muito grandes para serem colocados em uma categoria, como a atmosfera.

Mesmo se um sistema de circulação se mover ou for grande o suficiente para estar em várias regiões, o programa o atribuirá em uma única categoria.

Outros cientistas, como meteorologistas, também estão usando o aprendizado de máquina para criar melhores previsões. Uma colaboração entre a Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (NOAA) e a Universidade do Colorado, Boulder aplicou o aprendizado de máquina em dados de água precipitável para identificar com mais precisão os ciclones tropicais.

Leia também: Precisamos de engenharia genética para afastar a fome global induzida pelas mudanças climáticas

Outro grupo de cientistas da República Tcheca e da Eslováquia usou o aprendizado de máquina para inserir parâmetros adicionais em um esforço para melhorar a precisão no modelo do Centro Europeu de Previsão do Tempo de Médio Prazo, o modelo de previsão padrão na Europa.

Os cientistas esperam que modelos de previsão mais precisos e abrangentes ajudem as comunidades a se adaptarem às mudanças no oceano e aos níveis de precipitação causados ​​pelas mudanças climáticas antes que seja tarde demais.

A enchente de 72 era considerada um evento extremamente raro – 1 em 300. Mas em 2011, a tempestade tropical Lee atingiu.

Não é todo dia que você vê um rio poderoso abrir caminho através de uma parede de inundação gigante em sua cidade deserta. As paredes de inundação significaram que estavam muito perto de quebrar.

Os dique construídos após a enchente de 1972 protegem até 12 metros, mas a água em 2011 atingiu o pico a mais de 13 metros. O hidrólogo do Serviço Meteorológico Nacional, Jim Brewster, disse ao The Citizen’s Voice da Pensilvânia que algumas “bordas livres” extras forneciam proteção extra que estava longe de ser garantida.

Para ajudar as comunidades na mitigação do risco de enchentes, os cientistas do projeto de circulação atmosférica disponibilizaram publicamente seus resultados e outras informações relevantes. Aqui, qualquer pessoa pode explorar informações detalhadas para cada inundação de registro que foi desenvolvida.

Mesmo corpos d’água distantes da costa do oceano não estão imunes a inundações devastadoras. À medida que o aquecimento global se intensifica, mais e mais umidade é arrastada para o continente, colocando as comunidades em perigo não apenas ao longo dos rios, mas também em outros corpos d’água, como lagos e riachos.

Traduzido e editado por equipe Isto é Interessante 

Fonte: Massive Science

ANÚNCIO