Grandes cidades perturbam a atmosfera, muitas vezes gerando mais chuvas, mas também podem ter um efeito de secagem

As descobertas de um novo estudo global sobre padrões de precipitação urbana ressaltam a importância das áreas metropolitanas se adaptarem ao clima alterado pelo homem.

As maiores áreas urbanas do mundo têm uma influência descomunal nos padrões climáticos e meteorológicos regionais, muitas vezes criando “ilhas úmidas”, com mais chuvas sobre cidades e áreas adjacentes a favor do vento, de acordo com um estudo publicado na segunda-feira no Proceedings of the National Academy of Sciences.

A pesquisa financiada pela NASA usou dados de satélite para medir a precipitação dentro e ao redor das 1.056 cidades mais populosas do mundo entre 2001 e 2020, descobrindo que 63% delas receberam mais precipitação anual dentro e a favor do vento em suas áreas urbanas, em comparação com as áreas rurais vizinhas.

As cidades afetam o clima e o clima regionais porque alteram a temperatura e a textura do terreno, o que afeta o fluxo de ar sobre a terra, e porque produzem nuvens de pequenas partículas de poluição chamadas aerossóis, que podem vir de uma variedade de fontes, incluindo emissões industriais, escapamentos de carros e até mesmo árvores, que podem produzir mais ou menos chuva, dependendo de sua composição química exata.

Basicamente, à medida que o ar úmido flui sobre as cidades, o calor que sobe das áreas pavimentadas, como bolhas em uma lâmpada de lava, combinado com a turbulência criada por edifícios altos, empurra a umidade para cima, onde, potencialmente semeada pela poluição por aerossóis, ela pode condensar e cair na superfície como chuva em maiores quantidades do que em áreas próximas não desenvolvidas.

Por exemplo, Houston, em média, recebe quase 5 polegadas a mais de chuva por ano do que suas áreas rurais vizinhas. Além de Houston, cidades com as maiores anomalias de precipitação incluem Ho Chi Minh City, Vietnã; Kuala Lumpur, Malásia; Lagos, Nigéria; e a área metropolitana de Miami-Fort Lauderdale-West Palm Beach.

Mas a pesquisa também documentou um efeito de seca em 37% das principais cidades estudadas, incluindo Seattle, onde os efeitos do desenvolvimento urbano e outros fatores resultaram em uma anomalia de precipitação anual negativa de quase 20 centímetros, o maior déficit medido no estudo.

Os pesquisadores disseram que anomalias negativas de precipitação ocorrem tipicamente em cidades situadas em vales e terras baixas, onde montanhas próximas exercem uma influência maior sobre a precipitação do que a própria pegada urbana. As cidades onde isso é mais pronunciado incluem Kyoto, Japão, e Jacarta, Indonésia.

Mas o sinal global de “ilha úmida” é mais forte, disse o coautor Dev Niyogi, um geocientista da Universidade do Texas, Austin, que se concentra em extremos climáticos e cidades inteligentes. A magnitude do efeito quase dobrou durante o período de estudo de 20 anos, aumentando as preocupações sobre inundações urbanas perigosas em um momento em que imagens de carros lavando ruas da cidade se tornaram onipresentes.

“O cerne da descoberta é que as cidades estão globalmente mostrando uma assinatura de mudança na precipitação”, ele disse. “E assim como consideramos ilhas de calor urbanas como uma descoberta global, da mesma forma, acho que essa anomalia de precipitação urbana é uma característica global. Temos bastante confiança na robustez do resultado.”

Ele disse que os cientistas sabem sobre a anomalia da precipitação urbana há algum tempo. “A singularidade está na natureza global deste estudo, que é o primeiro do gênero”, disse ele. É oportuno, ele acrescentou, porque o próximo grande relatório do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas, previsto para 2027, se concentrará nas mudanças climáticas e áreas urbanas, onde vive 55% da população mundial, uma proporção que deve aumentar para 70% até 2050.

“O uso de dados de satélite para avaliar o impacto das cidades nos permite fazer essa análise em todo o mundo e cobrir todos os continentes e climas”, um avanço significativo na compreensão de como o desenvolvimento humano em larga escala pode afetar o clima e o tempo, disse Valéry Masson, pesquisador do Centro Nacional Francês de Pesquisa Meteorológica que não estava envolvido no estudo.

Ele disse que o estudo mostra uma ligação entre o tamanho da cidade e o aumento da precipitação, “portanto, cidades maiores no futuro podem ter mais impactos na precipitação”.

Mas ele disse que a ligação entre o aumento da precipitação e as ilhas de calor urbanas e cargas de aerossol parece ser estatística, “sem nenhuma ligação causal mostrada. Essas duas quantidades são altamente influenciadas pelo tamanho da cidade… então esses dois processos podem ser completamente desconectados dos aumentos de precipitação”, ele disse, acrescentando que estudos mais detalhados seriam necessários para mostrar uma ligação mais forte.

Adaptação com infraestrutura e planejamento

Regionalmente, cidades africanas se destacaram como um grupo no novo estudo. Das 17 cidades com anomalias de precipitação urbana maiores que 8 polegadas por ano, nove estão localizadas na África. A fração é muito menor na Ásia, mas o maior efeito de ilha úmida, com anomalias positivas de precipitação de bem mais de 8 polegadas, foi medido em duas cidades naquela região: Cidade de Ho Chi Minh e Kuala Lumpur.

Quando Rio de Janeiro e Seattle surgiram na lista de cidades com grande efeito de seca, Niyogi disse que isso chamou sua atenção porque o Rio estava nas notícias sobre quase ficar sem água.

“Ver que a cidade, de fato, tem um impacto na própria chuva me fez pensar que se algo está causando uma mudança, e a mudança até agora é negativa, então você pode tornar essa cidade diferente, para torná-la positiva”, disse ele.

Em ambos os casos, uma opção é considerar uma adoção mais ampla de infraestrutura que ajude a promover “cidades-esponja” que possam absorver o excesso de umidade e moderar inundações em períodos chuvosos e fornecer água durante períodos de seca, disse o autor principal Xinxin Sui, um candidato a doutorado na Universidade do Texas que estuda o clima urbano na Escola de Engenharia Cockrell.

“Quando chove muito, a esponja pode absorver essa água, e se não chover por muito tempo, as pessoas podem bombeá-la para fora e usá-la”, ela disse. “A infraestrutura azul-verde é um conceito bastante popular, plantando mais árvores e adicionando solo, em vez de pavimento impermeável, para que a água possa se infiltrar no subsolo.”

Em termos gerais, acrescentou Niyogi, as descobertas do estudo sugerem que, além de tornar as cidades mais esponjosas, é hora de começar a pensar sobre como seu design espacial afeta o clima e o tempo, e integrar esse conhecimento ao planejamento de longo prazo.

O estudo descobriu que a população tem a maior correlação com anomalias de precipitação urbana em comparação a outros fatores ambientais e de urbanização. Isso ocorre porque populações maiores geralmente criam áreas urbanas mais densas e altas, juntamente com mais emissões de gases de efeito estufa e, portanto, calor mais pronunciado, disse Niyogi.

“No contexto da disponibilidade de recursos hídricos, ou da recarga de recursos hídricos, podemos pensar em criar chuva, de certa forma, em lugares onde ela será importante e onde poderá ser armazenada”, disse ele.

Isso é possível, ele acrescentou, “pela maneira como projetamos a cidade, por seu formato, pela quantidade de mitigação da ilha de calor e se é uma cidade concentrada ou dispersa”.

‘Onde está minha nuvem?’

O aquecimento global também é um fator-chave na equação de precipitação urbana, simplesmente porque uma atmosfera em aquecimento retém cerca de 7% a mais de umidade para cada 1 grau Celsius de aquecimento. E mais aquecimento também amplifica o efeito de ilha de calor urbana, que, por sua vez, intensifica o efeito sobre a precipitação em um ciclo de feedback climático.

“Sabemos que o ambiente é muito mais suculento”, disse Niyogi. “Ele tem mais potencial de convecção, e o que as cidades estão fornecendo é a força que causa instabilidade local, um gatilho para chuva.”

Ele descreve isso para seus alunos como bolhas ou balões cheios de água que estão ficando maiores, ele disse. “E agora, todas as crianças sentadas abaixo estão cutucando. Com apenas 10 crianças, então talvez a probabilidade de estourar a bolha seja menor. Mas se 30 delas estiverem cutucando, tudo vai cair.”

Ele disse que, em alguns casos, as cidades podem estar concentrando chuvas que cairiam em uma área maior em um espaço menor, o que significa que um excedente de chuvas em uma determinada cidade pode resultar em um déficit de chuvas em áreas próximas ou em outras cidades.

“Acho que quando chegarmos ao ponto em que reconhecermos que as cidades estão mudando as temperaturas, que as cidades estão mudando a precipitação”, disse ele, “acho que não é muito absurdo pensar, ei, onde está minha nuvem?”

Muitas cidades ainda se desenvolvem sem considerar os impactos regionais e poderiam se beneficiar de um planejamento regional mais integrado, disse ele.

“Acho que não é muito absurdo pensar, ei, onde está minha nuvem?”

“Vimos isso na maneira como as cidades estudam e respondem à poluição do ar, onde elas têm consórcios que estão olhando para isso de uma forma multicidade”, ele disse. Pode haver uma oportunidade de pensar sobre a segurança hídrica da mesma forma, ele disse.

“Mais pactos regionais sobre como as cidades se desenvolvem podem ser uma possibilidade nas próximas décadas, uma vez que tenhamos um entendimento de que as cidades mudam a chuva”, ele disse. “Como usaremos isso em nosso benefício dependerá de nossa tecnologia e de nossa disposição e capacidade de cooperar.”

O coautor Marshall Shepherd, meteorologista e diretor do departamento de ciências atmosféricas da Universidade da Geórgia, disse que a pesquisa “mostra que o impacto da urbanização também pode mudar o clima, e vai muito além do calor. A maioria das pessoas vive dentro e ao redor das cidades”, disse ele. “Este trabalho estabeleceu que os efeitos combinados das emissões antropogênicas e da mudança na cobertura do solo amplificam os riscos de inundação.”