As alterações climáticas não estão apenas a provocar mais ondas de calor e furacões, estão também a tornar a atmosfera mais turbulenta. Como descobri enquanto voava de Kuala Lumpur para Londres há algumas semanas, solavancos repentinos do ar agitado, podem fazer seu café voar. Andar em jatos pode ser como estar em uma montanha-russa.
A turbulência aérea tem sido notícia, porque dezenas de passageiros de um voo da Singapore Airlines em maio ficaram feridos e uma pessoa morreu, quando o avião perdeu 54 metros de altitude em segundos sobre Mianmar. Esses passageiros não tiveram apenas azar; a frequência de tais eventos está a aumentar, porque o aquecimento global está a tornar o ar mais tempestuoso.
Como investigador em dinâmica de fluidos e alterações climáticas, posso assegurar-vos que voar, continua a ser um dos modos de viagem mais seguros. Mas também sei que as mudanças nos padrões de turbulência atmosférica, necessitam de muito mais investigação. Os cientistas precisam compreender como as alterações climáticas estão a alterar a pressão atmosférica, a flutuabilidade e as correntes de ar. Os pilotos precisam de ferramentas que possam prever e identificar áreas de extrema turbulência, que muitas vezes são invisíveis e podem ocorrer do nada.
Enquanto as nuvens de tempestade são óbvias e podem voar, a “turbulência em ar limpo”, é invisível a olho nu e ao radar convencional. As alterações climáticas estão a aumentar a gravidade e a frequência destas perturbações atmosféricas. Por exemplo, entre 1979 e 2020, a frequência de turbulência severa em ar limpo aumentou 55% nos Estados Unidos e no Oceano Atlântico Norte.
O aquecimento global está alterando os gradientes horizontais e verticais de temperatura na atmosfera, afetando a estabilidade atmosférica e os padrões de movimento do ar. Por exemplo, a turbulência do ar ocorre frequentemente em torno de correntes de jato, correntes de ar rápidas impulsionadas por diferenças de temperatura entre o Equador e os polos. Mudanças repentinas na velocidade e direção do vento, conhecidas como cisalhamento do vento, causam irregularidades. Dado que as regiões polares aquecem mais rapidamente do que as tropicais, as alterações climáticas estão a reduzir os gradientes de temperatura que provocam as correntes de jato, o que altera o seu comportamento.
Os gradientes verticais de temperatura também são afetados pelas mudanças climáticas. Os gases de efeito estufa retêm o calor nas camadas inferiores da atmosfera e a estratosfera esfria. Gradientes de temperatura maiores podem levar a convecções mais frequentes e intensas, resultando em tempestades mais fortes. Aviões próximos a áreas com forte convecção podem encontrar turbulência mais severa do que em qualquer outro lugar, fazendo com que pareça que seu voo está navegando em um mar tempestuoso.
As alterações climáticas também estão a fazer com que a gravidade, a flutuabilidade, a pressão, a inércia e a rotação interajam na atmosfera, de formas cada vez mais complexas. Por exemplo, à medida que a Terra aquece, as oscilações atmosféricas conhecidas como ondas gravitacionais, tornam-se mais frequentes e intensas. Essas ondas podem criar turbulência ao gerar forte cisalhamento vertical do vento. Eles também interagem com a corrente de jato e outras forças atmosféricas, levando a padrões climáticos mais imprevisíveis. Compreender essas mudanças dinâmicas é crucial para o desenvolvimento de modelos e estratégias preditivas para garantir a segurança da aviação.
É necessária ação em três áreas. Em primeiro lugar, os cientistas podem utilizar simulações computacionais da atmosfera da Terra, para obter uma compreensão teórica mais profunda dos mecanismos de turbulência do ar e como estes são afetados pelas alterações climáticas. O aumento da frequência de incidentes relacionados com turbulência, fornece estudos de caso e dados para refinar os modelos.
Em segundo lugar, os investigadores precisam desenvolver tecnologias para detectar e prever a turbulência atmosférica. Por exemplo, uma tecnologia chamada lidar, radar que utiliza lasers em vez de ondas de rádio, é capaz de detectar turbulências em ar puro, que o radar não consegue. No entanto, os sistemas atuais são grandes e pesados. Sistemas lidar mais compactos e econômicos, são urgentemente necessários para a indústria da aviação. Os satélites e as tecnologias meteorológicas também podem fornecer dados em tempo real, sobre as condições atmosféricas em vastas áreas. Esses dados podem ser inseridos em simulações, para modelar a turbulência ao longo da trajetória de uma aeronave em tempo real. Ao integrar estas ferramentas e tecnologias, os investigadores podem desenvolver modelos preditivos robustos e confiáveis.
Terceiro, a inteligência artificial (IA) pode ser usada para otimizar modelos preditivos. O treinamento de algoritmos de IA, em vastos conjuntos de dados de turbulência aérea, incluindo dados meteorológicos, leituras de sensores de aeronaves, registros históricos de voo, relatórios de pilotos, radar meteorológico e dados lidar, permitiria detectar mudanças sutis e padrões complexos em turbulência, aumentando a precisão das previsões. O uso de sistemas de IA também aceleraria os cálculos, tornando possíveis previsões de turbulência em tempo real. Para incorporar a IA, os investigadores precisam desenvolver algoritmos que possam lidar com a complexidade dos dados atmosféricos, melhorar a precisão e a velocidade das simulações e criar sistemas preditivos em tempo real, que possam ser aplicados para aumentar a segurança e a eficiência na aviação.
Tal como o resto do planeta, os céus contam uma história de mudança: a mão invisível do aquecimento global está a agitar a atmosfera de formas inesperadas. O incidente da Singapore Airlines deve ser um sinal de alerta. Os céus podem estar mais tempestuosos, mas com esforço e engenhosidade, os investigadores podem ajudar os viajantes a encontrarem um ar mais suave e seguro à frente.
Referente ao artigo publicado em Nature.
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