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Co-occurrence of marine and atmospheric heatwaves with drought conditions and its association with fire activity in the Mediterranean region
Publication . Santos, Raquel Sofia Barbeiro dos; Gouveia, Célia Marina Pedroso; Russo, Ana Cristina Machado
As alterações climáticas surgem como uma das maiores preocupações do século XXI. Nas últimas décadas, os eventos climáticos extremos têm-se tornado mais frequentes, longos e intensos, como resultado
do efeito da mudança climática, muito potenciada pelo forçamento antropogénico. Um dos exemplos
mais significativos relaciona-se com a ocorrência de ondas de calor, caracterizadas por episódios prolongados de temperaturas anormalmente quentes. Estes eventos podem ocorrer tanto na atmosfera como
no oceano, com impactos severos nos respetivos ecossistemas, afetando a estrutura e distribuição de espécies, a produção de culturas agrícolas, a ocorrência de fogos rurais, comprometendo a saúde humana
e consequentemente sendo responsável por um aumento das taxas de morbilidade e mortalidade. Para
além dos eventos de extremos de calor, a ocorrência de episódios de seca também se tem tornado mais
frequente, podendo afetar áreas extensas por períodos muito longos. As consequências destes episódios
podem ser devastadoras com efeitos na vegetação, agricultura, fogos rurais, reservas de água, entre outros,
podendo comprometer o abastecimento de bens essenciais para a população, principalmente em regiões
mais vulneráveis.
Nos últimos anos, a ocorrência de fogos rurais e as suas consequências no ambiente e em diversos
sectores da sociedade tem despertado grande interesse na sociedade civil e na comunidade científica.
Uma das particularidades deste tipo de eventos que tem vindo a ser evidenciada é a sua forte associação
a episódios quentes e secos que, ocorrendo simultaneamente, amplificam o risco de incêndio. Nas últimas décadas, a região mediterrânica tem sido particularmente afetada por eventos climáticos extremos
associados a incêndios devastadores, com impactos significantes na vida humana e ecossistemas. Esta
situação poderá vir a ser exacerbada no futuro, já que se antecipa uma maior frequência de fogos associados a eventos quentes e secos, por força do agravamento do aquecimento global. Como tal, o estudo da
ocorrência individual ou simultânea de extremos climáticos e o seu impacto na ocorrência de incêndios
reveste-se de crucial importância.
Dada a sua importância e referidos impactos, os eventos extremos de origem natural têm vindo a ser
amplamente estudados nos últimos anos. Nomeadamente, as ondas de calor marinhas e as suas características têm sido o foco principal de muitos estudos, devido à sua intensificação nas últimas décadas
e os fortes impactos nos ecossistemas. No entanto, a maioria dos estudos exploram a sua ocorrência
individual. Sabe-se, contudo, que existe uma possível relação entre as temperaturas do ar e do mar durante eventos de onda de calor, potencialmente associada a mecanismos de interação oceano-atmosfera.
Este estudo pretende continuar a avaliação da relação entre eventos extremos climáticos, incorporando
também o estudo de períodos anormalmente quentes no oceano e a sua co-ocorrência com os restantes.
Deste modo, é explorada a ocorrência, tanto individual como simultânea, de fenómenos de onda de calor
atmosférica e secas no Sul da Europa, e de ondas de calor marinhas adjacentes no mar Mediterrâneo e
Oceano Atlântico Nordeste. A conexão entre os eventos mencionados e a ocorrência de fogos florestais
na região mediterrânica é analisada para as escalas sazonal e anual, desde 2001 até 2022, em três subregiões diferentes do continente: i) uma centrada na Península Ibérica e abrangendo a região atlântica, excluindo o Mar Mediterrâneo, ii) uma centrada na Península Ibérica e no sul da França, incluindo o Mar
Mediterrâneo e excluindo o Oceano Atlântico, e iii) uma centrada a Sul e Sudeste do continente (Itália,
Grécia), considerando o Mar Mediterrâneo.
Na identificação de episódios de ondas de calor atmosféricas e marinhas, foram utilizados, respetivamente, dados de temperatura do ar a 2 metros (T2m) e temperatura da superfície do mar (SST), ambas obtidas da reanálise ERA5 produzidas pelo European Centre for Medium-Range Weather Forecast
(ECMWF) e disponibilizadas na plataforma Climate Data Store (Copernicus).
Para a caracterização destes episódios, foram calculadas e analisadas, no domínio temporal e espacial,
algumas propriedades importantes tais como a frequência, a duração, a intensidade e a intensidade cumulativa destes eventos. Para o caso dos eventos secos, foram extraídos dados de precipitação acumulada
também com base na reanálise ERA5. A definição e estudo temporal e espacial destes fenómenos foram
realizados com base no índice de seca Standardized Precipitation-Evapotranspiration Index (SPEI).
A ocorrência de incêndios florestais foi identificada através da deteção de áreas ardidas com base no
produto MCD64A1 Version 6 Burned Area Product, extraído do sensor MODIS. Neste estudo, apenas
foi explorada a ocorrência de incêndios rurais em zonas essencialmente ocupadas por floresta e mato,
desconsiderando os fogos associados a praticas de gestão nas regiões ocupadas por campos agrícolas.
Os resultados obtidos neste trabalho destacam a potencial associação entre os eventos extremos que
ocorrem no mar e em terra. Nomeadamente, verifica-se um padrão consistente na oscilação das características das ondas de calor na atmosfera e no oceano ao longo do período de estudo, bem como uma
proximidade espacial das mesmas em anos como 2003, 2010, 2012 e 2022. A correlação estatística positiva observada entre T2m e SST nas diferentes sub-regiões realça também a potencial associação entre
ambas.
Ao analisar os padrões de temperatura em terra, no oceano e a precipitação acumulada durante os
meses de verão extenso (Maio-Outubro), os resultados revelam que, apesar de alguma variação nas diferentes regiões analisadas, a maioria dos anos com ocorrências severas de incêndios estão associados a
épocas de precipitação reduzida e/ou temperaturas do ar elevadas durante a época de fogos. As temperaturas da superfície do mar sugerem uma ligação à ocorrência destes fenómenos conhecidos por influenciar
significativamente a propagação de incêndios florestais. Essa associação é evidente em anos marcados
por grandes incêndios, nomeadamente em 2003, 2017 e 2022 na Península Ibérica e em 2012 e 2021 no
Sudeste da Europa. O estudo das condições de onda de calor e seca foi realizado especificamente sobre
os pixeis ardidos nas diferentes regiões a uma escala anual, tendo sido concluído que os anos marcados
por condições mais extremas de ondas de calor marinha coincidem, em parte, com a intensificação de
ondas de calor atmosféricas e/ou condições de seca sobre as regiões afetadas por incêndios, e vice-versa.
As condições climáticas extremas, quer ocorram individualmente ou de forma conjunta, sobre as
áreas afetadas por incêndios, foram analisadas mensalmente, ao longo de todo o período e nas diferentes
sub-regiões. Os meses em que as áreas ardidas permaneceram abaixo do percentil 80 surgem fortemente
associados a condições de ondas de calor marinhas. Para os meses em que as áreas ardidas ultrapassaram
este percentil (grandes fogos), os eventos secos predominam. Revela-se ainda que os meses caracterizados por grandes incêndios estão predominantemente associados a condições climáticas extremas (ondas
de calor atmosféricas, ondas de calor marinhas, condições secas) em todas as regiões analisadas. A ocorrência combinada destes eventos também se torna evidente, indicando que a existência simultânea de
condições severamente quentes e secas poderá contribuir para a incidência de incêndios florestais mais
severos. Esta análise evidencia a potencial relação entre a ocorrência de temperaturas elevadas da superfície do mar durante os meses que coincidem com eventos de incêndios florestais.
Ao examinar todo o período de estudo, verifica-se que, na Península Ibérica, as áreas ardidas durante meses com maiores incêndios estão intimamente relacionadas com condições muito secas, enquanto na
região a sudeste do continente, estes incêndios estão predominantemente associados a ondas de calor
severas na atmosfera e mar adjacente em simultâneo.
Este estudo realça a relevância de considerar a componente ‘oceano’ no estudo de eventos climáticos
compostos. Futuramente, a análise crítica dos mecanismos subjacentes a estas ocorrências simultâneas
e das suas relações de dependência, tendo em considerando fatores atmosféricos e oceânicos, poderá
proporcionar uma compreensão mais abrangente da sua interação e constituir uma ferramenta útil na
gestão e mitigação de riscos meteorológicos. Esse tipo de abordagem é cada vez mais crucial no caso
dos incêndios rurais, tanto na região mediterrânica como a nível global, que ameaçam a estabilidade dos
ecossistemas e o bem-estar da sociedade, principalmente no contexto das alterações climáticas.
Unidades organizacionais
Descrição
Palavras-chave
Contribuidores
Financiadores
Entidade financiadora
Fundação para a Ciência e a Tecnologia
Programa de financiamento
3599-PPCDT
Número da atribuição
2022.09185.PTDC