“A frequência dessas temperaturas extremas está aumentando”, afirmou Hazem Abdelhady, um pesquisador pós-doutoral na Escola de Meio Ambiente e Sustentabilidade da U-M. “Para a maioria dos lagos, a ocorrência subiu mais de 100% em comparação ao período anterior a 1998.” Essa data é significativa, pois coincide com o El Niño de 1997-1998, um dos mais intensos já registrados, acrescentou.

Para identificar essa tendência, Abdelhady e sua equipe desenvolveram uma abordagem avançada para modelar a temperatura da superfície dos Grandes Lagos, o que lhes permitiu estudar ondas de calor e períodos de frio desde 1940. A temperatura da água à superfície dos Grandes Lagos desempenha um papel crucial no clima, o que é uma preocupação evidente para residentes, turistas e empresas de transporte na região. No entanto, o aumento de eventos extremos de temperatura pode perturbar ecossistemas e economias que dependem dos lagos de maneiras mais sutis, conforme explicou Abdelhady.

“Esses eventos podem impactar significativamente a indústria pesqueira, que vale bilhões de dólares, por exemplo,” disse Abdelhady. A pesca tribal, recreativa e comercial nos Grandes Lagos representa um valor total de mais de 7 bilhões de dólares por ano, segundo a Comissão de Pesca dos Grandes Lagos.

Enquanto os peixes podem se deslocar para águas mais frias ou quentes para tolerar variações graduais de temperatura, nem sempre isso é possível em mudanças abruptas em qualquer uma das direções, observou Abdelhady. Os ovos dos peixes são especialmente vulneráveis a oscilações incomuns de temperatura.

Períodos de calor e frio também podem desestabilizar os ciclos naturais de mistura e estratificação dos lagos, o que impacta a saúde e a qualidade da água desses lagos, que as pessoas dependem para recreação e consumo.

Ao revelarem essas tendências em cada um dos Grandes Lagos, os pesquisadores estão empenhados em prever futuros eventos extremos de temperatura à medida que a temperatura média dos lagos — e do planeta — continua a subir. Ao estudar tais eventos e suas conexões com fenômenos climáticos globais, como El Niños e La Niñas, podemos nos preparar melhor para seus impactos, afirmou Abdelhady.

“Se conseguirmos entender esses eventos, poderemos começar a pensar em como nos proteger contra eles”, disse Abdelhady.

A pesquisa foi realizada através do Instituto Cooperativo para Pesquisa dos Grandes Lagos (CIGLR) e publicada na revista Communications Earth & Environment, que faz parte da família de revistas da Nature. O trabalho contou com o apoio da Fundação Nacional de Ciência, seu programa de Centros Globais e da Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA).

Capturando a grandiosidade dos lagos

Uma das dificuldades desse trabalho era a própria complexidade do problema. Embora os pesquisadores tenham criado modelos computacionais que podem simular processos na maioria dos lagos ao redor do mundo, os Grandes Lagos não são lagos comuns.

Para começar, eles constituem um sistema interconectado de cinco lagos. Além disso, contêm mais de um quinto da água doce superficial do planeta. A extensão de suas margens é comparável à costa atlântica toda dos Estados Unidos — incluindo os estados do golfo.

Em muitos aspectos, os Grandes Lagos têm mais em comum com oceanos costeiros do que com outros lagos, disse Ayumi Fujisaki-Manome, coautora do estudo e cientista associada de pesquisa na SEAS e CIGLR.

“Não podemos usar modelos tradicionais e simplificados para os Grandes Lagos porque eles realmente não funcionam bem,” disse Fujisaki-Manome.

Portanto, Abdelhady recorreu a abordagens de modelagem utilizadas para estudar oceanos costeiros e as adaptou aos Grandes Lagos. Mas também havia um obstáculo relacionado a dados que precisava ser superado além dos desafios de modelagem.

Satélites proporcionaram observações diretas e rotineiras dos Grandes Lagos há cerca de 45 anos, disse Fujisaki-Manome. Mas ao discutir tendências climáticas e épocas, é necessário trabalhar com períodos temporais mais longos.

<p"O ótimo deste estudo é que conseguimos ampliar esse período histórico por quase o dobro," destacou Fujisaki-Manome.

Ao trabalhar com dados observacionais disponíveis e dados confiáveis de simulações climáticas globais, Abdelhady conseguiu modelar os dados de temperatura dos Grandes Lagos e validá-los com confiança desde 1940.

<p"É por isso que usamos modelagem muitas vezes. Queremos saber sobre o passado, ou o futuro, ou um ponto no espaço ao qual não conseguimos necessariamente chegar," disse Drew Gronewold, coautor e professor associado na SEAS e líder do Centro Global para Mudanças Climáticas e Aguas Transfronteiriças. "Com os Grandes Lagos, temos os três."

David Cannon, cientista assistente de pesquisa do CIGRL, e Jia Wang, climatologista e oceanógrafo do Laboratório de Pesquisa Ambiental dos Grandes Lagos da NOAA, também contribuíram para o estudo. Essa pesquisa é um exemplo perfeito de como colaborações entre universidades e agências científicas governamentais podem criar um fluxo de conhecimento que beneficia o público e a comunidade de pesquisa mais ampla, disse Gronewold.

O modelo da equipe agora está disponível para outros grupos de pesquisa estudando os Grandes Lagos para explorar suas perguntas. Para a equipe da U-M, os próximos passos envolvem usar o modelo para investigar diferenças espaciais em áreas menores dos Grandes Lagos e usar o modelo para olhar para o futuro.

<p"Estou muito curioso para saber se conseguiremos antecipar a próxima grande mudança ou o próximo grande ponto de inflexão," disse Gronewold. "Não conseguimos prever o último. Ninguém previu que, em 1997, haveria um El Niño de inverno quente que mudaria tudo."