Onda de calor

Uma onda de calor é definida como um período prolongado de tempo excessivamente quente, representando um desvio significativo do clima típico de uma região para essa altura do ano. Caracteriza-se principalmente por temperaturas máximas diurnas anormalmente elevadas e, de forma crítica, é frequentemente acompanhada por temperaturas mínimas nocturnas elevadas. Este calor contínuo, mesmo durante a noite, é um fator crítico na amplificação dos seus impactos.

As definições específicas de vagas de calor variam consideravelmente em função da localização geográfica, do clima local e do objetivo pretendido com a definição (por exemplo, para avisos de saúde pública ou para registos meteorológicos). No entanto, um limiar meteorológico comum exige que as temperaturas permaneçam significativamente acima da média sazonal local durante um período de, pelo menos, 2 a 5 dias consecutivos. O que constitui "significativamente acima da média" pode ser quantificado por:

• Exceder um determinado percentil de temperaturas históricas (como o percentil 90 ou 95).
• Ultrapassar limiares específicos de temperatura absoluta que sejam relevantes a nível local.

As vagas de calor estão normalmente associadas a sistemas estacionários sistemas de alta pressão na atmosfera, por vezes referidos como "cúpulas de calor". Estes sistemas induzem o afundamento do ar. À medida que este ar desce, é comprimido e aquece. 

Além disso, os sistemas de alta pressão suprimem ativamente a formação de nuvens e precipitaçãolevando a que a radiação solar intensa e ininterrupta atinja a superfície, o que aquece ainda mais o solo e o ar acima dele. A natureza estagnada do sistema de alta pressão também limita a circulação horizontal do ar, impedindo a entrada de massas de ar mais frias na região e retendo efetivamente o calor junto à superfície durante um período prolongado.

Nas zonas urbanas, esta situação é frequentemente intensificada pela efeito de ilha de calor urbana urbana. Os ambientes construídos, como o asfalto e o betão, absorvem e retêm o calor mais eficazmente do que as paisagens naturais circundantes. Isto resulta em temperaturas locais mais elevadas, particularmente visíveis durante a noite, o que aumenta ainda mais os riscos para a saúde e as necessidades de arrefecimento.

Como se manifestam as ondas de calor

A experiência e o impacto de uma vaga de calor não são uniformes, mas variam significativamente em função das condições meteorológicas específicas e do ambiente local:

Intensidade diurna

A manifestação mais evidente é a ocorrência de temperaturas máximas excecionalmente elevadas durante o dia. Estas temperaturas podem ir muito além dos valores máximos típicos do verão, atingindo por vezes 40°C (104°F) ou mesmo mais em muitas regiões temperadas e subtropicais. 

A intensidade da radiação solar direta também desempenha um papel importante, especialmente sob o céu limpo caraterístico dos sistemas de alta pressão.

Calor noturno

Um aspeto crítico, e muitas vezes subestimado, de uma onda de calor perigosa é o aumento das temperaturas mínimas. Quando as temperaturas nocturnas permanecem elevadas, tanto o corpo humano como muitos ecossistemas ficam privados de um alívio adequado. 

Isto reduz a capacidade do corpo para arrefecer e recuperar do stress térmico diurno, aumentando substancialmente o risco de doenças relacionadas com o calor e a mortalidade, particularmente durante eventos prolongados. As noites tropicais, em que a temperatura não desce abaixo dos 20°C (68°F), podem ser especialmente stressantes.

Humidade

O nível de humidade atmosférica influencia profundamente a perceção do calor e o seu impacto global:

• Em climas húmidos: As ondas de calor são frequentemente caracterizadas por elevados pontos de orvalho. A humidade elevada dificulta a capacidade do corpo para se arrefecer através da transpiração e da evaporação, fazendo com que as condições sejam significativamente mais quentes e opressivas do que a temperatura do ar por si só sugere. Este efeito é frequentemente quantificado utilizando o índice de calor ou a temperatura "sentida".
• Nas regiões secas: Embora a humidade seja baixa, as vagas de calor são dominadas por um sol intenso e temperaturas do ar muito elevadas. A baixa humidade pode levar a uma rápida evaporação das superfícies e dos corpos, mas a intensidade do calor pode ser extremamente perigosa e o risco de desidratação é elevado. O calor seco também aumenta significativamente o risco de incêndios florestais.

Como são classificadas as ondas de calor

Dadas as variações regionais, não existe uma definição ou sistema de classificação único e universalmente aceite para as vagas de calor. No entanto, as agências meteorológicas e de saúde pública classificam ou descrevem normalmente as vagas de calor utilizando uma combinação dos seguintes critérios

1. Temperaturas máximas:
   
   • A intensidade é muitas vezes definida pelo facto de a temperatura máxima diária exceder um determinado percentil da distribuição histórica da temperatura para essa data ou período específico (por exemplo, exceder o percentil 90 ou 95 durante um período de referência climatológico de 30 anos). Este limiar relativo ajuda a ter em conta as diferenças climáticas regionais.
   • Algumas definições também empregam limiares absolutos de temperatura (por exemplo, excedendo 35°C, 40°C, ou mesmo mais alto durante um número especificado de dias), particularmente em regiões onde tais temperaturas são relativamente raras.
   • O limiar específico escolhido depende frequentemente da vulnerabilidade da população e das infra-estruturas locais.
2. Temperaturas mínimas:
   
   • Cada vez mais, as definições de ondas de calor, especialmente as que se centram nos resultados para a saúde pública, incluem critérios para temperaturas mínimas nocturnas elevadas.
   • A persistência de noites quentes é um fator crítico no agravamento do stress térmico em populações vulneráveis, impedindo a recuperação fisiológica durante o sono. São frequentemente utilizadas métricas como o número de noites consecutivas acima de um determinado limiar de temperatura (por exemplo, 20°C ou 25°C).
3. Duração:
   
   • Uma vaga de calor exige normalmente um número mínimo de dias consecutivos em que os critérios de temperatura são cumpridos. Este número varia normalmente entre 2 e 5 dias consecutivos, mas algumas definições podem exigir uma duração mínima mais longa.
   • Os fenómenos de duração mais longa são geralmente mais perigosos e com maior impacto. Algumas vagas de calor, em especial as que estão ligadas a padrões persistentes de bloqueio atmosférico, podem durar uma semana, duas semanas ou mesmo mais, provocando um stress cumulativo nos sistemas e nas populações.
4. Indicadores compostos:
   
   • Para obter uma imagem mais completa do stress térmico, alguns organismos utilizam índices que combinam múltiplos factores como a temperatura, a humidade e a duração. Os exemplos incluem:
     
     • O índice de calor: Combina a temperatura do ar e a humidade relativa para estimar a temperatura "sentida" pelo corpo humano.
     • A temperatura do globo húmido (WBGT): Uma medida utilizada para estimar o efeito da temperatura, da humidade, da velocidade do vento e do calor radiante nos seres humanos, frequentemente utilizada na saúde ocupacional e no desporto.
     • O fator de excesso de calor (EHF): Considera tanto a intensidade do calor como a aclimatação da população às temperaturas recentes.

Impactos das vagas de calor

As vagas de calor têm consequências generalizadas e frequentemente graves em vários sectores:

Saúde humana

O impacto mais imediato e grave é na saúde humana. A exposição ao calor extremo pode provocar uma série de doenças relacionadas com o calor, desde condições mais ligeiras, como erupções cutâneas e cãibras, até condições mais graves e potencialmente fatais, como a exaustão pelo calor e a insolação. 

O stress térmico pode também agravar problemas de saúde pré-existentes, nomeadamente doenças cardiovasculares, respiratórias e renais, levando a um aumento das hospitalizações e da mortalidade.

Os grupos vulneráveis são afectados de forma desproporcionada, incluindo

• Os idosos
• Bebés e crianças pequenas
• Mulheres grávidas
• Indivíduos com doenças crónicas
• Trabalhadores e desportistas ao ar livre
• Populações com baixos rendimentos sem acesso a refrigeração adequada
• As pessoas que estão socialmente isoladas

Como já foi referido, o calor noturno prolongado é um dos principais factores que contribuem para a mortalidade relacionada com o calor, uma vez que impede o corpo de recuperar durante a noite.

Agricultura

As vagas de calor constituem uma ameaça significativa para a produtividade agrícola:

• Danos nas culturas: O stress térmico pode danificar as culturas em várias fases de desenvolvimento, reduzindo os rendimentos e afectando a qualidade. Pode perturbar processos cruciais como a polinização, a fixação das sementes e o desenvolvimento dos frutos.
• Stress dos animais: Os animais sofrem com a exposição ao calor, o que pode levar a uma diminuição do ganho de peso, da produção de leite ou de ovos, a problemas de reprodução e a um aumento da mortalidade.
• O momento é crítico: o calor que ocorre durante as fases de crescimento sensíveis (como a floração ou o enchimento dos grãos nas culturas) pode ser particularmente prejudicial e levar a perdas económicas substanciais. O calor também aumenta significativamente a procura de água para irrigação e criação de gado.

Infra-estruturas

As vagas de calor exercem uma pressão significativa sobre as infra-estruturas críticas:

• Redes eléctricas: Enfrentam uma enorme pressão devido ao aumento da procura de eletricidade para ar condicionado e refrigeração, aumentando o risco de cortes de energia e apagões.
• Transportes: As estradas podem entortar e derreter, as vias férreas podem deformar-se devido à expansão térmica, o que leva a restrições de velocidade e a atrasos, e as pistas dos aeroportos podem ser afectadas, afectando as operações de voo.
• Abastecimento de água: Os sistemas podem sofrer tensões devido ao aumento da procura de água para consumo, irrigação e arrefecimento, especialmente quando as vagas de calor coincidem ou agravam as condições de seca.

Incêndios florestais e ecossistemas

As temperaturas elevadas aumentam significativamente as taxas de evaporação, secando a humidade do solo e a vegetação. Este facto cria condições de combustão e aumenta drasticamente o risco e a intensidade dos incêndios florestais. 

O índice meteorológico de incêndios é frequentemente utilizado para monitorizar e prever o risco de incêndios florestais em condições quentes e secas, uma vez que integra factores como a temperatura, a velocidade do vento, a humidade e a disponibilidade de combustível.

• Ecossistemas aquáticos: São vulneráveis à medida que a temperatura da água aumenta, levando à redução dos níveis de oxigénio dissolvido, o que pode causar stress ou matar peixes e outros seres aquáticos.
• Ecossistemas terrestres: O stress térmico afecta as plantas e os animais, podendo levar ao desaparecimento da vegetação e a alterações no comportamento e na distribuição das espécies.

Ondas de calor e secas

As vagas de calor e as secas estão frequentemente interligadas, criando fenómenos extremos compostos e perigosos que têm mais impacto do que qualquer um dos fenómenos isolados:

A seca intensifica as vagas de calor

Quando o solo está seco devido à seca, menos energia solar é utilizada para a evaporação (calor latente) e mais energia é transferida para o aquecimento do ar (calor sensível). 

Esta falta de arrefecimento por evaporação permite que as temperaturas à superfície subam muito mais do que se estivessem em solo húmido, amplificando a intensidade da onda de calor.

As vagas de calor podem intensificar as secas

Por outro lado, as temperaturas elevadas e o aumento da radiação solar durante uma onda de calor aumentam significativamente a evaporação das superfícies terrestres e das massas de água e aumentam a transpiração das plantas. 

Isto leva a um esgotamento mais rápido da humidade do solo e dos recursos hídricos superficiais, exacerbando as condições de seca existentes ou mesmo desencadeando o início de uma seca.

Circuitos de retorno e impactos compostos

A interação entre o calor e a seca pode criar ciclos de feedback positivo. Uma onda de calor seca a paisagem, o que torna a onda de calor subsequente ainda mais quente. 

Este ciclo é uma preocupação crescente devido às alterações climáticas. A combinação de calor extremo e escassez de água é particularmente perigosa para a agricultura, os recursos hídricos e os ecossistemas, podendo conduzir a uma quebra generalizada das colheitas, a uma grave escassez de água e a um aumento da mortalidade das árvores, com consequências económicas e ambientais significativas. 

Nalgumas regiões, as ondas de calor prolongadas e intensas - particularmente as associadas a sistemas de alta pressão de bloqueio persistente - podem ser um fator primordial no início ou agravamento das condições de seca, ao sobrecarregarem a capacidade do sistema para fazer face ao aumento da procura de evaporação.

Compreender e abordar os impactos das vagas de calor

Em resumo, uma onda de calor é muito mais do que apenas alguns dias quentes. Trata-se de um fenómeno meteorológico complexo, impulsionado principalmente por sistemas persistentes de alta pressão, caracterizado por períodos prolongados de temperaturas anormalmente elevadas, incluindo mínimas nocturnas crucialmente elevadas. 

A sua definição varia consoante a região, mas é normalmente classificada por limiares de temperatura (absolutos ou relativos), duração e, por vezes, índices compostos. Os impactos das vagas de calor são significativos e de grande alcance, afectando a saúde humana, a agricultura, as infra-estruturas críticas e os ecossistemas naturais. 

Além disso, as vagas de calor estão intrinsecamente ligadas às secas, amplificando frequentemente os efeitos umas das outras em acontecimentos compostos perigosos. 

Compreender a natureza multifacetada das ondas de calor e as suas interações com outros fenómenos climáticos extremos é essencial para uma previsão eficaz, para a preparação da saúde pública, para o planeamento de infra-estruturas e para a criação de resiliência climática num mundo em aquecimento.