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Climate intervention: effects of stratospheric aerosol injection on southern hemisphere extratropical cyclones

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dc.creator RIBEIRO, João Gabriel Martins
dc.date.issued 2026-03-26
dc.identifier.citation RIBEIRO, João Gabriel Martins. Climate intervention: effects of stratospheric aerosol injection on southern hemisphere extratropical cyclones. 2026. 123 f. Tese (Doutorado em Meio Ambiente e Recursos Hídricos) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2026. pt_BR
dc.identifier.uri https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4407
dc.description.abstract Since the long residence time of greenhouse gases in the atmosphere limits the immediate effectiveness of traditional mitigation techniques, Climate Intervention (CI) approaches, specifically Stratospheric Aerosol Injection (SAI), emerge as potential strategies to reduce global warming. However, the impacts of SAI on components of the climate system, particularly on extratropical cyclones (ETCs) in the Southern Hemisphere, remain poorly understood, despite the high vulnerability of coastal regions to these systems. This study aimed to fill this gap by assessing the impacts of SAI on ETCs climatology, and their associated precipitation and winds, focusing on subdomains of South America, Southern Africa, and Australia. To this end, climate projections from the GeoMIP, GLENS, and ARISE-SAI international modeling projects were used, comparing scenarios with and without the application of SAI. The results indicate that, although the frequency of cyclones shows a decreasing trend in both future scenarios, the reduction is statistically less pronounced under SAI scenarios. Crucially, while unrestricted global warming (without SAI) projects an intensification of cyclones (lower central pressures), the implementation of SAI reduces this effect, keeping the intensity of the systems closer to that of the present climate. Regarding the associated impacts, it was observed that SAI induces a general weakening in precipitation and wind intensity at 10 meters generated by cyclones compared to scenarios without intervention. Consequently, the percentage contribution of cyclones to annual precipitation and wind totals tends to decrease from the near to the distant future under the influence of SAI, suggesting that this technique acts by bringing the dynamic and thermodynamic characteristics of cyclones closer to historical reference conditions. These findings highlight the problem that, although SAI is effective in mitigating the intensity of cyclones, it does not restore the climate to a state similar to the reference period, requiring assessments of potential risks and side effects. Thus, the implementation of intervention strategies requires caution and robust scientific research. Future studies need to improve high-resolution modeling and possible alternative strategies, as well as integrated research on other tipping points. Above all, there is an urgent need to include the Global South contexts in the risk assessments and governance of these technologies. pt_BR
dc.language eng pt_BR
dc.publisher Universidade Federal de Itajubá pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.subject Intervenção climática pt_BR
dc.subject Injeção de aerossóis estratosféricos pt_BR
dc.subject Ciclones extratropicais pt_BR
dc.subject Mudanças climáticas pt_BR
dc.subject Climate intervention pt_BR
dc.subject Stratospheric aerosol injection pt_BR
dc.subject Extratropical cyclones pt_BR
dc.subject Climate change pt_BR
dc.title Climate intervention: effects of stratospheric aerosol injection on southern hemisphere extratropical cyclones pt_BR
dc.type Tese pt_BR
dc.date.available 2026-05-27
dc.date.available 2026-05-27T17:27:19Z
dc.date.accessioned 2026-05-27T17:27:19Z
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/3824648196218149 pt_BR
dc.contributor.advisor1 REBOITA, Michelle Simões
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/0448732949873631 pt_BR
dc.description.resumo Uma vez que o longo tempo de residência dos gases de efeito estufa na atmosfera limita a eficácia imediata das técnicas de mitigação tradicional, as técnicas de Intervenção Climática (IC), especificamente a Injeção de Aerossóis Estratosféricos (do inglês, Stratospheric Aerosol Injection - SAI), emergem como estratégias potenciais para reduzir o aquecimento global. Contudo, os impactos da SAI sobre os componentes do sistema climático, em particular nos ciclones extratropicais (CEs) do Hemisfério Sul, permanecem pouco compreendidos, apesar da alta vulnerabilidade das regiões costeiras a estes sistemas. Este estudo visou preencher essa lacuna avaliando os impactos da SAI na climatologia dos CEs, bem como na precipitação e ventos associados a esses sistemas, com foco nos subdomínios da América do Sul, África Austral e Austrália. Para tal, foram utilizadas projeções climáticas dos projetos internacionais de modelagem GeoMIP, GLENS e ARISE-SAI, comparando cenários com e sem a aplicação de SAI. Os resultados indicam que, embora a frequência de ciclones apresente tendência de queda em ambos os cenários futuros, a redução é estatisticamente menos acentuada sob cenários de SAI. Crucialmente, enquanto o aquecimento global irrestrito (sem SAI) projeta uma intensificação dos ciclones (menores pressões centrais), a implementação da SAI reduz esse efeito, mantendo a intensidade dos sistemas mais próxima à do clima presente. Em relação aos impactos associados, observou-se que a SAI induz um enfraquecimento geral na precipitação e na intensidade do vento a 10 metros gerados pelos ciclones em comparação aos cenários sem intervenção. Consequentemente, a contribuição percentual dos ciclones para os totais anuais de precipitação e vento tende a diminuir do futuro próximo para o distante sob a influência da SAI, sugerindo que esta técnica atua aproximando as características dinâmicas e termodinâmicas dos ciclones das condições do período de referência. Estes achados evidenciam a problemática de que a SAI, embora eficaz na contenção da intensidade dos ciclones, não restaura o clima a um estado análogo ao passado, sendo necessárias avaliações de riscos potenciais e de efeitos colaterais. Assim, a implementação de estratégias de intervenção exige cautela e um aprofundamento científico robusto. Em estudos futuros é necessário o aprimoramento de modelagem de alta resolução e possíveis estratégias alternativas, bem como a investigação integrada de outros pontos de não retorno (tipping points). Sobretudo, destaca-se a urgência de inserir o contexto do Sul Global nas avaliações de risco e governança destas tecnologias. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department IRN - Instituto de Recursos Naturais pt_BR
dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Meio Ambiente e Recursos Hídricos pt_BR
dc.publisher.initials UNIFEI pt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITÁRIA::RECURSOS HÍDRICOS pt_BR


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