O impacto das mudanças climáticas em eventos extremos de ondas e suas implicações para projetos de estruturas marinhas

Abstract

Eventos extremos de ondas representam uma das principais fontes de fadiga estrutural e risco para infraestruturas marinhas e costeiras. A estimativa do período de retorno de eventos extremos de 10, 100 ou mesmo 10.000 anos é uma etapa estatística fundamental para prevenir falhas de projeto em qualquer intervenção no ambiente marinho. No entanto, o que significa um evento extremo de 100 anos em um contexto de mudanças climáticas? Tradicionalmente, a Análise de Valores Extremos (AVE) é um modelo probabilístico ajustado com base em dados observacionais, fundamentado na suposição de estacionariedade. Contudo, os rápidos impactos antropogênicos desafiam essa suposição ao introduzir não estacionariedade nos registros de alturas significativas de ondas extremas. Este estudo investiga a influência das mudanças climáticas no período de retorno de ondas extremas no Atlântico Sul Ocidental. A AVE foi aplicada nas saídas de dois modelos de ondas forçados por diferentes cenários de emissão de gases de efeito estufa do Coupled Model Intercomparison Project - Fase 5 (CMIP5). Os resultados revelam um sinal heterogêneo das mudanças climáticas, projetando uma intensificação na frequência e magnitude dos extremos de ondas em determinadas regiões, acompanhada de uma redução em outras. Esses resultados reforçam a importância crítica de integrar projeções climáticas ao projeto e à avaliação de risco de infraestruturas costeiras e offshore, garantindo sua resiliência a longo prazo.

Abstract: Extreme wave events represent a primary source of structural fatigue and risk for marine and coastal infrastructure. Estimating the return period of 10, 100, or even 10000-year extreme events is a fundamental statistical estimation to prevent design failures in any intervention in the marine environment. However, what does a 100-year extreme event mean in a climate change context? Traditionally, Extreme Value Analysis (EVA) is a data-driven probabilistic fitted model, based on the assumption of stationarity. However, the rapid anthropogenic impacts challenge this assumption by introducing non-stationarity into extreme significant wave height records. This study investigates the influence of climate change on the return period of extreme waves in the western South Atlantic. EVA was applied to the outputs from two wave models forced by different greenhouse gas emission scenarios from the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5). The results reveal a heterogeneous signal of climate change, projecting an intensification in the frequency and magnitude of extreme wave events in certain regions, accompanied by a reduction in others. These results reinforce the critical importance of integrating climate projections into the design and risk assessment of coastal and offshore infrastructures, ensuring their long-term resilience.