Selecionada pelo Instituto Serrapilheira, Livia Grion é professora do ICMC e usa ferramentas computacionais, matemáticas e estatísticas para compreender o caos que acomete a atmosfera terrestre, especialmente na faixa de 1 a 10 quilômetros
“Para representar corretamente o movimento atmosférico em escalas de 1 a 10 quilômetros, precisamos fundamentalmente da matemática, da estatística e da computação”, explica a professora Lina. (crédito da imagem: Denise Casatti)
Compreender o movimento atmosférico do nosso planeta ainda é um desafio para a ciência. Há muitas incertezas sobre o que acontece especialmente em uma zona cinzenta, na escala de 1 a 10 quilômetros, sendo esse um dos motivos que nos levam a enfrentar turbulências quando voamos de avião e a nos frustrarmos com a previsão do tempo. Para lidar com esse desafio, uma pesquisadora da USP São Carlos utiliza ferramentas computacionais, matemáticas e estatísticas: Livia Souza Freire Grion, do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC).
Ela acaba de conquistar R$ 250 mil para desenvolver suas pesquisas ao longo de cinco anos, já que faz parte da lista de 12 jovens cientistas brasileiros em início de carreira contemplados na oitava chamada pública do Instituto Serrapilheira, uma instituição privada de fomento à ciência. Com esses recursos, a pesquisadora vai investigar maneiras de aprimorar os modelos que preveem o comportamento da atmosfera, contribuindo não só para melhorar a qualidade da previsão do tempo e do transporte aéreo, mas também da dispersão de poluentes e qualidade do ar.
“Se conseguirmos construir modelos melhores, a gente conseguirá também ter um melhor planejamento na área de saúde pública, por exemplo. Porque se soubermos quando a qualidade do ar vai piorar, poderemos emitir alertas para a população mudar o comportamento, tal como usar máscaras ou beber mais água, e os hospitais também conseguirão se preparar para atender mais pessoas com problemas respiratórios”, exemplifica Livia.
Atuando na interface entre dinâmica de fluidos, geociências e ciências ambientais, Livia pesquisa como representar corretamente os movimentos da atmosfera em escalas menores que 10 quilômetros, o que ainda desafia os modelos atuais de previsão do tempo: “Ao longo das últimas décadas, à medida que a gente foi refinando cada vez mais a malha do modelo de previsão do tempo, reduzindo de 100 quilômetros para 80, para 50, até chegar mais ou menos em 10, a qualidade da previsão do tempo foi ficando cada vez melhor, porque passamos a representar o fenômeno com mais detalhes. O problema é que, quando chegamos na escala de 10 quilômetros para baixo, não conseguimos mais melhorar a qualidade dessa previsão.”
Segundo a pesquisadora, mesmo que os cientistas realizem uma simulação muito mais detalhada, muito mais refinada, a previsão do tempo continua alcançando o mesmo nível de acerto e de erro quando são levados em conta os movimentos da atmosfera de 1 a 10 quilômetros. “Isso acontece porque, nessa escala, temos o impacto da turbulência na previsão do tempo, que é justamente um fenômeno caótico, muito difícil de prever”, explica Livia.
Nesse caso, ao diminuir a escala de análise da atmosfera, em vez de simplificar o problema, o que os cientistas encontraram foi mais complexidade: “Então, agora, a gente precisa extrair algumas características da turbulência que sejam previsíveis e passar essas informações para o modelo de previsão do tempo de forma a melhorar a qualidade. Melhorando os modelos, a gente melhora a nossa previsibilidade e o planejamento de todos os setores que dependem dele”.
Mas a pesquisadora alerta: ainda que os modelos sejam aprimorados, eles nunca serão perfeitos. A imprevisibilidade da natureza sempre nos pegará de surpresa (e sem um guarda-chuva) na tempestade daquele dia em que se previa sol.
A pesquisadora vai investigar maneiras de aprimorar os modelos que preveem o comportamento da atmosfera, contribuindo não só para melhorar a qualidade da previsão do tempo e do transporte aéreo, mas também a dispersão de poluentes e a qualidade do ar. (crédito da imagem: Freepik)
O valor da conquista – Com o título A Zona Cinzenta na Previsão Numérica do Tempo: como representar corretamente o movimento atmosférico em escalas de 1 a 10 km?, a proposta de Livia foi uma das 12 selecionadas entre as 285 submetidas na chamada do Instituto Serrapilheira. A conquista abre, ainda, a possibilidade de acesso a recursos adicionais, destinados especificamente à integração e à formação de pessoas de grupos sub-representados nas equipes de pesquisa, como é o caso da área em que Livia atua, em que a grande maioria dos cientistas são homens com formação em engenharia mecânica e engenharia aeroespacial.
“Essa conquista é importante para atrair a atenção da comunidade ambiental para o problema da turbulência atmosférica, que não é uma área de pesquisa muito grande aqui no Brasil”, explica Livia. “Ao mesmo tempo, essa conquista também traz visibilidade para a busca por compreender um problema ambiental dentro das ciências exatas, já que, para representar corretamente o movimento atmosférico em escalas de 1 a 10 quilômetros, precisamos fundamentalmente da matemática, da estatística e da computação”, acrescenta a pesquisadora.
Com graduação em engenharia ambiental e mestrado em métodos numéricos em engenharia pela Universidade Federal do Paraná (UFPR), Livia fez doutorado em meteorologia na Universidade Estadual da Pensilvânia, nos Estados Unidos. Em 2019, ingressou no ICMC como jovem pesquisadora, com bolsa da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), tornando-se professora do Instituto em 2022: “No ICMC, ao estudar problemas atmosféricos e ambientais, tenho atraído estudantes e pesquisadores interessados em aplicar métodos quantitativos nesses tópicos”.
Além de manter um grupo de pesquisa focado na formação da nova geração de pesquisadores em turbulência atmosférica, com diversidade em termos de gênero, raça e formação, Livia pretende contribuir para a caracterização da turbulência atmosférica na região amazônica e para o estudo da qualidade do ar no Estado de São Paulo. A ideia é implementar estações de monitoramento no Estado, avaliando seu impacto em eventos meteorológicos extremos e também em relação às mudanças climáticas.
“Estou muito animada e fiquei muito feliz com a aprovação, justamente por causa da filosofia científica diferenciada que o Instituto Serrapilheira tem. Desde que eu fiquei sabendo da chamada, passei a refletir sobre as perguntas fundamentais da minha área e em como eu poderia contribuir com elas”, finaliza Livia.
Texto: Denise Casatti – Assessoria de Comunicação do ICMC/USP
Saiba mais
Confira os 12 projetos selecionados na chamada do Instituto Serrapilheira: https://serrapilheira.org/ano/chamada-publica-no-8-2024-ciencia
Leia a reportagem: Aprovados em novos editais, 16 jovens cientistas receberão apoio de R$ 7,4 milhões para pesquisas
Confira alguns artigos científicos com resultados do trabalho da professora Lina:
- Large-Eddy Simulation of the Atmospheric Boundary Layer with Near-Wall Resolved Turbulence:
https://link.springer.com/article/10.1007/s10546-022-00702-z - Atmospheric Small-Scale Turbulence from Three-Dimensional Hotfilm Data:
https://link.springer.com/article/10.1007/s10546-023-00826-w - Turbulent mixing and removal of ozone within an Amazon rainforest canopy:
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2016JD026009
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