Cum ne pun în pericol sănătatea valurile de căldură și ce ne rezervă viitorul
Suntem în mijlocul verii. Căldura soarelui este arzătoare. Nimic deosebit până aici, deoarece în fiecare vară avem astfel de perioade cu temperaturi ridicate. Dar să ne imaginăm în continuare că aceste temperaturi ridicate — mai mari de 35°C — sunt observate mai multe zile la rând, iar în timpul nopții temperaturile minime rămân mai mari de 20°C. În acest caz avem de-a face cu un val de căldură — unul dintre fenomenele extreme cu cel mai mare impact.
Valurile de căldură, se manifestă pe arii extinse, durează cel puțin trei zile iar efectele lor, de exemplu asupra sănătății, se pot manifesta și după ce acestea au încetat. Valurile de căldură au un impact și asupra agriculturii, economiei și biodiversității. În plus, schimbările climatice modifică caracteristicile valurilor de căldură, acestea devenind tot mai frecvente și mai intense. În continuare vom explora cauzele, impactul și modul în care se vor schimba în viitor caracteristicile valurilor de căldură.
Schimbarea în extreme ca răspuns la o schimbare a temperaturii medii
Mai jos este ilustrat modul în care se schimbă extremele ca răspuns la schimbările temperaturii medii. Curba neagră reprezintă climatul actual, iar curba punctată reprezintă climatul în care are loc o schimbarea a mediei sau o schimbare a variabilității. O creștere a mediei duce la o creștere a probabilității de apariție a vremii extrem de calde (extrem de rară în distribuția inițială) și la o scădere a probabilității de apariție pentru vreme extrem de rece. O creștere a variabilității duce la o creștere a probabilității de apariție atât pentru vremea extrem de rece cât și pentru cea extrem de caldă. Pentru anumite regiuni, putem avea atât o modificarea medie cât și a variabilității. (Figură adaptată după Figura 1 din Perkins 2015).
Figura 1 - Schimbările în temperaturile extreme. (a) Deplasarea mediei și (b) creșterea variabilității.
Cum se formează valurile de căldură?
O regiune cu presiune ridicată (anticiclon) reprezintă elementul cheie pentru apariția valurilor de căldură. În atmosferă avem în permanență regiuni cu presiune ridicată și regiuni cu presiune scăzută (ciclon). Curgerea aerului este de la regiunile cu presiune ridicată la cele cu presiune scăzută. În acest caz, dacă aerul de la suprafață se îndepărtează față de zona cu presiune ridicată, atunci, prin ceea ce numim conservarea masei, trebuie să apară o mișcare descendentă în coloana de aer.
Este adus astfel aer din regiunile înalte ale atmosferei către regiunile medii și joase. Acest aer are un conținut redus de vapori de apă ceea ce împiedică formarea norilor. În plus, prin această mișcare descendentă are loc comprimarea aerului și încălzirea lui. În acest caz atmosfera va fi caracterizată de stabilitate. De obicei, prognozele meteo menționează situațiile de instabilitatea atmosferică. Când există instabilitatea atmosferică există mișcări ascendente ce pot duce la apariția furtunilor. În cazul stabilității, aceste mișcări ascendente ale aerului sunt suprimate.
Dar valurile de căldură sunt asociate și cu umiditate ridicată. Prognozele meteo din România menționează pentru perioadele cu temperaturi ridicate și valorile pentru Indicele Temperatură-Umezeală (ITU). În timpul unui val de căldură, umiditate din stratul de aer din apropierea suprafeței crește pentru că are loc evaporarea apei de la suprafață. Deoarece mișcările ascendente sunt reduse într-un anticiclon, toată această umiditate rămâne în apropierea suprafeței.
În concluzie, atunci când o zonă cu presiune ridicată se formează în timpul verii, cerul va fi senin — fără nori sau precipitații —, iar umiditatea va fi ridicată în apropierea suprafeței. În lipsa norilor mai multă radiație solară ajunge la suprafață. Suprafața terestră se încălzește, iar temperatura aerului începe apoi să crească. Aceste regiuni cu presiune ridicată se deplasează după o zi sau două către alte zone. Dacă însă își păstrează poziția pentru o anumită perioadă, ca urmare a unui fenomen numit blocaj atmosferic, atunci există condiții de apariție a valurilor de căldură.
Care este impactul valurilor de căldură?
Impactul cel mai mare al valurilor de căldură este asupra sănătății. Persoanele în vârstă, copiii foarte mici și persoanele cu anumite afecțiuni cronice sunt în mod special afectate. Numărul deceselor este de obicei utilizat pentru a cuantifica impactul valurilor de căldură. Conform unui studiu publicat în 2023 în revista Nature, 61,672 decese au fost înregistrate în Europa ca urmare a valurilor de căldură din perioada 30 mai - 4 septembrie 2022.
În acest interval, în România, valurile de căldură au dus la creșterea mortalității în special în regiunea de sud și de sud-est. Cei mai vulnerabili sunt bărbații cu vârste între 65-79 ani. Într-un alt studiu publicat tot în 2023 în revista The Lancet Planetary Health, a fost analizat riscul de creștere a mortalității în 30 de capitale europene pentru persoanele cu vârsta de peste 85 de ani. Bucureștiul este una dintre capitalele europene cele mai periculoase pentru persoanele vârstnice după Paris, Amsterdam și Roma.
Valurile de căldură pot evidenția inegalitățile sociale. Astfel, persoanele cu venituri mici care nu au acces la aer condiționat sau trăiesc în locuințe care nu îndeplinesc toate standardele vor fi mai mult afectate comparativ cu restul populației. În plus, zonele urbane pot experimenta efectul de insulă de căldură urbană - temperaturile din zone urbane sunt mai mari decât cele din zonele rurale înconjurătoare - lucru care amplifică disparitățile sociale. Impactul valurilor de căldură se extinde și la sănătatea mintală. Studii recente au explorat legătura dintre temperaturile ridicate și creștere agresiunii și violenței sau creșterea ratei de sinucidere.
Valurile de căldură au și un impact economic. De exemplu, în timpul unui val de căldură crește numărul internărilor ceea ce duce la costuri suplimentare pentru sisteme de sănătate.
Temperaturile extreme și seceta pot reduce randamentele culturilor agricole perturbând astfel aprovizionare cu alimente, ducând la creșterea prețurilor.
Valurile de căldură provoacă uscarea rapidă a vegetației și solului crescând astfel probabilitatea de izbucnire și răspândire a incendiilor de vegetație.
Reducerea veniturilor din turism, în special în zonele care depind de activități în aer liber sau în zonele urbane, reprezintă o altă pierdere economică majoră.
În plus, valurile de căldură pun o presiune foarte mare asupra sistemelor energetice. Creșterea cererii de energie pentru răcire în timpul unui val de căldură poate duce la întreruperi ale alimentării cu energie electrică și la costuri suplimentare. Aparatele de aer condiționat prin generarea de căldură reziduală contribuie la creșterea temperaturi din zonele urbane. Este astfel amplificat efectul insulei de căldură urbană. La rândul ei insula de căldură urbană amplifică efectele valurilor de căldură.
Schimbările climatice duc la creșterea frecvenței de apariție și a intensității valurilor de căldură. Conform celui mai recent raport al Grupului Interguvernamental de Experți privind Schimbările Climatice (IPCC 2021), frecvența și intensitatea extremelor de temperatură a crescut la nivel global.
Astfel, un eveniment cu temperaturi extreme care era observat odată la 50 de ani în perioada pre-industrială (1850-1900) este acum observat odată la aproximativ 5 ani. Prin urmare, este crucial să investim în dezvoltarea și implementarea măsurilor de la valuri de căldură și temperaturi extreme.
Aceste măsuri includ sistemele de avertizare timpurie, planificarea urbană care să țină cont de efectul de insulă de căldură urbană, și eforturi de reducere a inegalităților sociale care fac ca o anumită parte a populației populației să fie mai vulnerabile.
Cum s-a schimbat stresul termic în ultimele decenii în Europa?
Stresul termic asociat valurilor de căldură este un parametru important de studiat pentru că are un impact mare asupra populației. Putem analiza stresul termic utilizând diferiți indici biometeorologici. Alături de colegii mei am realizat un studiu în care am analizat schimbările în stresul termic din Europa utilizând Universal Thermal Climate Index. Acest indice ia în considerare o varietate de factori de mediu, cum ar fi temperatura aerului, viteza vântului, umiditatea și radiația solară, dar și factori personali, precum îmbrăcămintea și activitatea fizică. UTCI oferă o reprezentare (în termeni de temperatură echivalentă) a modului în care aceste condiții de mediu sunt percepute de către om.
În timpul unui val de căldură, UTCI poate furniza informații foarte relevante despre nivelul de risc pentru oameni, dincolo de ceea ce ne-ar putea spune doar temperatura aerului. De exemplu, chiar dacă temperatura aerului este mare, dacă există un vânt puternic și umiditate scăzută, UTCI ar putea fi mai mic (un nivel de stres termic redus confortabil) decât ne-ar indicate temperatura aerului. Pe de altă parte, într-o zi senină, fără vânt, cu umiditate ridicată, UTCI ar putea fi semnificativ mai mare (un nivel de stres termic periculos) decât indică doar temperatura aerului.
Rezultatele studiului nostru au arătat că numărul anual de ore cu stres termic a crescut semnificativ în perioada studiată (1979-2019) pentru toate regiunile climatice ale Europei, în special în sudul Europei. Cele mai mari creșteri au fost observate în regiune României, în Ucraina, în Rusia și pe coastele nordice și estice ale Mării Caspice. Pentru a sublinia impactul stresului termic asupra populației, am analizat schimbările în stresul termic pentru un număr de orașe europene selectate pe baza populației și numărului de turiști.
Orașele cele mai afectate de stresul termic (creșterea numărului de ore cu stres termic) au fost Salonic, Roma și București. Majoritatea orașelor selectate arată o tendință de scădere a numărului de ore cu stres de frig. Pentru unele dintre orașele selectate - Odessa, Istanbul, Amsterdam, București, Praga, Kiev - nu doar că numărul de ore cu stres termic a crescut, dar și perioada de manifestare (perioade mai lungi cu ore consecutive de stres termic).
Figura 2 - Numărul mediu anual de ore cu stres termic asociat temperaturile ridicate față de perioada de referință 1981-2010 pentru 32 de orașe din Europa. Valorile din coloana din dreapta reprezintă trendul (număr de ore pe an). Pentru toate orașele (cu două excepții Dublin și Reykjavik) trendul este crescător. Valorile statistic semnificative sunt indicate prin asterix. Pentru București creșterea între 1979 și 2019 este de 6.6 ore cu stres termic pe an.
Care este viitorul valurilor de căldură în România?
Schimbările în caracteristicile valurilor de căldură din România pot fi analizate utilizând diferiți parametrii sau diferite definiții. Împreună cu colegii mei am analizat schimbările în caracteristicile valurilor de căldură folosind un parametru numit Excess Heat Factor, un parametru dezvoltat ca o măsură a intensității valurilor de căldură. Apoi am considerat două scenarii climatice: RCP4.5 și RCP8.5.
RCP4.5 este descris de IPCC ca un scenariu moderat în care emisiile gazelor cu efect de seră ating un maxim în jurul anului 2040 și apoi scad. În scenariu RCP8.5 emisiile continuă să crească pe tot parcursul secolului XXI. Schimbările au fost evaluate pentru viitorul apropiat 2021-2050 comparativ cu perioada de referință 1971-2000.
Astfel, frecvența de apariție și durata valurilor de căldură este proiectată să crească pentru ambele scenarii climatice, în special în sudul României. În această regiune, procentul de schimbare în viitorul apropiat pentru numărul de valuri de căldură este între 50 și 60% pentru scenariul RCP4.5 și 60-80% pentru scenariul RCP8.5. De asemenea, pentru aceeași regiune, durata valurilor de căldură va crește cu 30-50% pentru scenariul RCP4.5 și 60-80% pentru scenariul RCP8.5. Aceste rezultate indică faptul că expunerea umană la valuri de căldură va crește în România în viitorul apropiat.
Figura 3 - Schimbarea (% față de perioada de referință 1971-2000) proiectată pentru durata valurilor de căldură (a, c) și pentru numărul valurilor de căldură între 2021-2050. Punctele albe reprezintă zone în care rezultatele sunt semnificative statistic.
Creșterea temperaturii medii globale cu aproximativ 1.2°C — o încălzire fără precedent cel puțin în ultimii 2000 de ani — a dus la schimbarea caracteristicile valurilor de căldură. Comparativ cu perioada pre-industrială, valurile de căldură sunt astăzi mai frecvente, mai intense și au o durată mai mare.
Deja valurile de căldură au un impact social și economic semnificativ în climatul actual. Acest impact va continua să crească odată cu creșterea temperaturii medii globale. Vom avea un stres termic mai pronunțat, mai multe decese și pierderi economice din ce în ce mai mari. Prin impactul lor actual, valurile de căldură ne arată foarte clar că avem o nevoie urgentă de măsuri de reducere a concentrației gazelor cu efect de seră și de adaptarea la impactul inevitabil al acestor fenomenelor extreme.
Aceste măsuri sunt esențiale pentru protejarea planetei și a vieții noastre. Dacă vom continua să emitem ca și până acum gaze cu efect de seră, ne putem aștepta ca în 2050 în București să avem patru valuri de căldură cu o durată medie de 12 zile, iar numărul de ore cu stres termic se va dubla față de 2023.
Este fizician specializat în fizică atmosferei, interesat de istoria, climatologia, procesele fizice și impactul fenomenelor meteorologice extreme. În prezent conduce proiectul Extreme weather events in the future climate of Romania (ClimExRo) care își propune, printre altele, să aducă cercetările din mediul academic mai aproape de public. Mai multe detalii despre acest proiect puteți găsi pe pagina proiectului. https://www.climex.ro/
