Fumaça e lava expelidas e escorrendo do vulcão Etna,na Itália — Foto: Etna Walk/ AFP
A Colômbia ainda busca vítimas do terremoto do último dia 10 e a Venezuela levará anos para se recuperar dos sismos de 24 de junho,que mataram pelo menos 6.301 pessoas e destruíram milhares de edificações. Tornados aumentaram no Brasil este ano e o vulcão Etna,na Itália,segue em erupção. Em comum,esses fenômenos geológicos e climáticos têm o fato de serem imprevisíveis ou passíveis de alertas apenas minutos antes.
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Uma combinação de extrema complexidade e não-linearidade,isto é,eles não são resultado de um processo constante,mas de alterações abruptas,ajuda a explicar a dificuldade de previsão de terremotos,erupções vulcânicas e certos fenômenos meteorológicos,sobretudo,os de vento.
A Humanidade já foi à Lua e enviou sondas para além do Sistema Solar. Porém,o interior do planeta é quase na totalidade terra incógnita. E,por isso,não se consegue alertar com margem de segurança para terremotos e erupções vulcânicas.
O Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS),referência em sismos,afirma que "nem o USGS nem qualquer outro cientista jamais previu um grande terremoto" e que eles não esperam saber como prever terremotos em um futuro próximo. O que se pode fazer é prever estatisticamente a frequência de eventos de certa magnitude em uma certa área.
No caso de eventos meteorológicos,modelos numéricos convencionais ou de IA já funcionam muito bem para antecipar com dias de folga ciclones extratropicais,frentes frias,ondas de calor e grandes linhas de tempestades. Mas a ciência ainda não tem dados suficientes para fazer o mesmo com eventos menores,porém muito destrutivos e caóticos,como tornados.
Não à toa,a meteorologia é o berço da Teoria do Caos. Em 1961,o meteorologista Edward Lorenz percebeu que pequenas variações nas condições iniciais de uma simulação do tempo geravam resultados totalmente diferentes,provando que a atmosfera é um sistema dinâmico,não linear e altamente imprevisível. A seguir,os motivos que desafiam as previsões de sismos,erupções e tornados.
Resgates na Colômbia diminuem após terremoto,enquanto crescem acampamentos de sobreviventes — Foto: Raul Arboleda/AFP
Prever terremotos,por ora,é impossível. A ciência compreende como eles ocorrem,mas identificar sinais de alerta precoce que indiquem quando,onde e com qual magnitude um terremoto se manifestará continua inviável.
A dificuldade está na complexidade extrema dos sistemas geológicos abaixo da superfície da Terra. As placas tectônicas — os grandes blocos rígidos da litosfera (a crosta terrestre e a parte superior do manto) — se movimentam lentamente sobre uma camada mais quente e maleável do interior da Terra. Elas se movem apenas alguns centímetros por ano,mas esse movimento pode causar terremotos e erupções vulcânicas. O atrito entre as placas acumula deformações nas rochas até o ponto em que a capacidade de absorção é superada e ocorre uma movimentação abrupta. O resultado é o sismo. Mas saber quando isso ocorrerá é quase impossível. Significa tentar detectar movimentos métricos ou até centimétricos em rochas que estão a quilômetros de profundidade. A movimentação ocorre a quilômetros de profundidade,pois as placas têm entre 10 km e 250 km de espessura. Porém,o poço mais fundo já perfurado,o Poço Superprofundo de Kola,na Rússia,atingiu 12.262 metros,uma fração minúscula da espessura da Terra.
Os cientistas usam sismômetros,dados de GPS e medições de deformação da superfície,mas esses instrumentos captam apenas sinais indiretos e superficiais.
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Além disso,as placas não deslizam de forma suave e contínua. Elas se movem constantemente,mas as bordas ficam travadas devido ao atrito. Por isso,acumulam tensão ao longo de décadas ou séculos. Quando a tensão supera a resistência ao atrito,ocorre uma ruptura repentina. Prever o momento exato em que a rocha vai romper é matematicamente equivalente a prever o momento em que um graveto sob pressão vai quebrar. Depende de microdefeitos invisíveis espalhados por uma área gigantesca.
E,somado a isso,para prever um sismo,é preciso identificar um sinal claro e consistente que ocorra antes dele. No entanto,os terremotos não apresentam um padrão único de sinais prévios. Algumas falhas emitem pequenas variações magnéticas ou tremores prévios,mas muitas outras rupturas acontecem sem aviso perceptível.
Um editorial da Nature Computacional Science diz que alguns fatores naturais que se pensou estarem conectados a tremores incluem,por exemplo,o aumento da quantidade de radônio em fontes de água. Pequenas fraturas na rocha subsuperficial podem se formar antes da ruptura principal,tornando as rochas mais permeáveis e levando potencialmente à liberação de radônio. Também se considerou comportamentos anômalos de animais. Mas,segundo a Nature,há pouca evidência de que esses fatores estejam de fato ligados a tremores. Alguns desses eventos acontecem por outras razões,e vários terremotos acontecem sem apresentar nenhum desses fatores precursores.
A IA também não tem avançado a contento porque faltam de dados sobre os sinais de alerta precoce para alimentar os fluxos de aprendizado de máquina,posto que esses indicadores ainda não são totalmente compreendidos.
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Atualmente se consegue apenas calcular a probabilidade de um terremoto de determinada magnitude ocorrer em uma falha geológica específica dentro de uma janela de dezenas ou centenas de anos,baseando-se no histórico geológico e na taxa de acúmulo de tensão. Isto,pode-se dizer que a Falha de San Andreas,na Califórnia,pode ter um sismo nas próximas décadas,mas esse momento pode ser amanhã ou daqui a 50 anos ou mais anos.
Também é possível,após um sismo grande ter começado,que sensores detectem as ondas primárias (ondas P,que são mais rápidas,mas causam menos estrago) e enviem alertas automáticos segundos ou minutos antes da chegada das ondas secundárias (ondas S,que são destrutivas). Isso permite parar trens,desligar gasodutos e emitir alertas em celulares antes que o tremor mais forte seja sentido. Porém,dificilmente permite alertar a tempo a população.
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Os geocientistas conseguem identificar fatores de risco e rastrear quando um vulcão está se tornando instável. Contudo,prever a erupção esbarra nos limites físicos de fazer um monitoramento do interior de um vulcão,onde a pressão e a temperatura são extremas. Além disso,o "metabolismo" do vulcão acontece a quilômetros de profundidade,oculto da observação direta. Todas as medições — como pequenos tremores de terra,deformações do solo e emissão de gases — são de dados indiretos. Tentar prever uma erupção com base nesses sinais é o equivalente a tentar diagnosticar uma doença febril complexa munido apenas de termômetro. Vulcões também são mestres em alarmes falsos. Por vezes,o solo "incha",acontecem milhares de microterremotos,os gases vulcânicos mudam de composição,mas nenhuma erupção ocorre.
Para piorar,cada vulcão tem suas particularidades e,não há um modelo que funcione para todos. Quando um vulcão tem magma rico em sílica,este é extremamente viscoso,retém gases e acumula enorme pressão até que explode,numa erupção violenta. É o caso dos perigosos Vesúvio (Itália),Pinatubo (Filipinas) e Santa Helena (EUA). Já os magmas basálticos,como os dos vulcões do Havaí,são mais fluidos. Isso permite que os gases escapem e o magma flua como lava,de forma mais previsível.
Há ainda a escala de tempo. Muitos dos vulcões mais perigosos do mundo passam centenas ou até milhares de anos adormecidos. Acontece que o monitoramento moderno,com sensores mais precisos,satélites e sismógrafos só existe há poucas décadas. Algumas dezenas de anos de dados não são suficientes para prever como certos vulcões vão "acordar".
Um tornado registrado em Nebraska,nos EUA — Foto: Vincent Alban/The New York Times
O Brasil teve mais de 40 tornados este ano,o maior número já documentado,e em nenhum dos casos foi possível dar alertas com antecedência. Nos EUA,país com a maior atividade de tornados do mundo,acontece a mesma coisa. Muita gente se pergunta por que é possível prever com antecedência de até uma semana um ciclone extratropical,um fenômeno que pode se estender por milhares de quilômetros e durar e dias,e só se consegue antecipar a formação de um tornado,no máximo,de meia hora a 40 minutos antes. Além da física extremamente complexa do tornado,a explicação está justamente na diferença de escala de espaço e tempo,afirma Ernani Nascimento,pesquisador do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e especialista em tornados e outros fenômenos de tempo severo.
O ciclone extratropical é um fenômeno de macroescala,que se desenvolve ao longo de vários dias e evolui de forma mais previsível. Ele é derivado da diferença de temperatura entre o ar polar e o ar tropical nas médias latitudes associado a um desequilíbrio na atmosfera. Meteorologistas podem detectar quando ele ainda é um "embrião" e os modelos numéricos de previsão do tempo conseguem mapear sua formação,rota e intensidade com excelente precisão e antecedência,em geral,de cinco a sete dias.
Já o tornado é um evento de microescala,apresentando diâmetro que varia de poucas dezenas de metros a raramente mais de 2 km. Não duram mais que alguns minutos,raramente chegam perto de uma hora.
Tornado é registrado no interior do Rio Grande do Sul
Além disso,a receita de um tornado tem uma complexa na lista de ingredientes e "modo de preparo". Exige uma tempestade severa (frequentemente uma supercélula) combinada com rotação do vento em baixos níveis (tesoura de vento/ wind shear),umidade específica próxima ao solo e correntes descendentes de ar frio. Tudo precisa estar na medida certa para uma dada condição local. Ínfimas variações na temperatura,vento,umidade ou no relevo (a presença de morros,por exemplo) podem determinar se uma tempestade produzirá um tornado ou apenas uma chuva forte com vento.
Segundo Nascimento,a dificuldade de previsão aumenta à medida que diminui a escala do fenômeno.
Nascimento diz que o aumento de redes meteorológicas locais,dos radares e dos satélites podem melhorar a previsão,mas ela seguirá desafiadora. E,de forma geral,é mais fácil prever chuva do que vento porque a "receita" para a chuva é menos complexa do que a dos fenômenos de vento locais. É o caso de microexplosões,vendavais poderosos,com rajadas superiores a 100 km/h,mas que não afetam áreas maiores do que cerca de quatro quilômetros. Elas também só podem ser previstas com cerca de meia hora de antecedência,no máximo.
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