À medida que os eventos climáticos extremos se tornam mais frequentes e severos, os proprietários de infraestruturas portuárias e costeiras estão buscando melhores maneiras de avaliar e mitigar os riscos em um clima em constante mudança.
Quando uma instalação portuária é construída, espera-se que ela permaneça operacional por muitos anos. No entanto, as rápidas mudanças climáticas tornam isso mais difícil de ser alcançado. Os eventos climáticos que antes eram considerados eventos de "100 anos" agora estão ocorrendo em ciclos de 10 anos. Como resultado, os dados climáticos históricos não são mais confiáveis.
Apesar disso, muitos projetos de infraestrutura portuária e costeira que estão sendo desenvolvidos atualmente ainda se baseiam em informações desatualizadas. Em geral, os engenheiros analisam dados anteriores, encontram valores discrepantes e baseiam seus projetos nos cenários históricos mais extremos. Nos casos em que os dados não existem - o que é comum em muitos novos desenvolvimentos portuários - as decisões de projeto geralmente são orientadas por referências do setor e experiências anteriores.
A previsão de eventos climáticos futuros para os portos é um desafio. Os métodos tradicionais, como a Análise de Valor Extremo (Extreme Value Analysis -EVA), pressupõem um clima estacionário e dependem de modelos climáticos reduzidos com base em cenários de emissões. Esses modelos são computacionalmente intensivos, muitas vezes levando meses para serem executados, e analisam um conjunto limitado de variáveis devido ao esforço necessário para executar vários cenários.
A previsão de ondas e tempestades é particularmente complexa, exigindo modelos adicionais para geração e propagação de ondas. Isso aumenta significativamente a demanda de recursos, tornando impraticáveis as projeções de ondas extremas, mesmo para centros acadêmicos com supercomputadores, onde um único modelo pode levar meses para ser processado.
Uma melhor compreensão do risco
Na Ausenco, nossos especialistas enfrentam os desafios da engenharia marítima e costeira. Ao aprimorar a análise e a previsão de condições climáticas extremas, ajudamos nossos clientes a reduzir os riscos e a implementar projetos mais fortes e resistentes.
Procuramos uma maneira melhor de prever eventos climáticos. Refletindo sobre nossa experiência, nos perguntamos se a Análise de Valores Extremos Não Estacionários (Non-Stationary Extreme Value Analysis -NEVA) poderia ser aplicada para prever melhor as ondas extremas e a atividade das ondas nos portos. Em termos básicos, a NEVA é uma ferramenta estatística bayesiana em que os parâmetros de distribuição evoluem com o tempo. Nossa equipe usa os níveis de concentração de CO2 como uma variável explicativa desses parâmetros para prever eventos extremos, como a altura das ondas ou o fluxo do rio.
Em outras palavras, a NEVA prevê eventos extremos futuros usando os níveis de CO2 e, como esses dados já estão prontamente disponíveis, essa metodologia fornece previsões em um período de tempo reduzido. Além disso, é uma ferramenta estatística muito eficiente que evita os altos custos computacionais dos métodos tradicionais e fornece projeções flexíveis e confiáveis. Vários cenários podem ser executados simultaneamente, em questão de minutos ou horas, por uma pequena fração do custo - tudo com um alto nível de confiança.
Nós o colocamos à prova
O rio Maipo, localizado no Chile, é uma fonte essencial de irrigação e água potável na região, tornando os eventos de vazão extrema uma grande preocupação para os residentes, o governo e as empresas.
Examinamos eventos extremos de vazão no rio, começando com metodologias tradicionais de EVA. A análise mostrou que as vazões extremas recentes do Maipo foram negativamente correlacionadas com as concentrações de CO2 na atmosfera. Essas metodologias presumiam que todas as inundações seguiam a mesma distribuição de probabilidade, o que claramente não era o caso aqui. Isso representou uma oportunidade de aplicar a metodologia NEVA.
Para isso, desenvolvemos um modelo de inferência bayesiana para incorporar o conhecimento especializado sobre os processos físicos e os parâmetros que os representam. Isso nos permitiu avaliar a distribuição dos parâmetros e suas variações ao longo do tempo enquanto analisávamos diferentes projeções de CO2 associadas a diferentes cenários de emissões futuras. O conhecimento especializado e os dados de alta qualidade usados para definir os parâmetros foram os principais fatores para obter uma projeção de alta qualidade.
Essa abordagem nos permitiu avaliar melhor a exposição da infraestrutura fluvial a riscos futuros em um clima em mudança. O uso da EVA para produzir os mesmos resultados teria acrescentado mais 6 a 12 meses à análise.
Uma solução mais simples para um problema complexo
Embora existam outros métodos para obter resultados semelhantes, a maior vantagem da abordagem NEVA é sua simplicidade e sua capacidade de descobrir tendências nos dados observados. Sua velocidade e custo-benefício significam que ela pode ser aplicada em vários estágios da concepção do projeto para fornecer uma avaliação de risco mais clara com base em cenários mais precisos.
Como se espera que os eventos extremos relacionados ao clima aumentem em frequência e imprevisibilidade, acreditamos que a abordagem NEVA pode agregar valor significativo ao planejamento de resiliência para a infraestrutura costeira. Usando a NEVA, nossa equipe pode ajudar os proprietários de ativos a encontrar uma maneira melhor de entender e gerenciar esses riscos em evolução.