A pesquisa vital de Princeton em todo o espectro de questões ambientais éhoje e continuara¡ sendo essencial para resolver alguns dos problemas mais difa­ceis da humanidade. Nosso impacto se baseia em um longo, profundo e amplo legado de comprometimento pessoal, liderana§a intelectual, perseverana§a e inovação. Este artigo éparte de uma sanãrie para apresentar a varredura da excelaªncia ambiental de Princeton nos últimos meio século.

A águaéo ingrediente mais elementar da vida; sua disponibilidade regular éessencial para nossas economias e para a própria civilização. No entanto, bilhaµes de pessoas anualmente enfrentam estresse relacionado a  a¡gua, incluindo secas devastadoras, inundações destrutivas e contaminação ta³xica. Ignacio Rodriguez-Iturbe dedicou sua carreira a entender esse recurso crítico para que a humanidade possa gerencia¡-lo melhor e, na sua opinia£o, háum professor notavelmente capaz em nosso meio: plantas.

"Eles não sabem quando a chuva chegara¡ e não sabem quanta chuva vira¡", disse ele. No entanto, as plantas estãoem sintonia com o meio ambiente e trabalham dentro do ecossistema para aproveitar ao ma¡ximo a águaque existe. "Essa éa vida das plantas, e elas sobrevivem."

Rodriguez-Iturbe , o professor de engenharia civil e ambiental James S. McDonnell , emanãrito, estãoentre os fundadores da eco-hidrologia, uma disciplina que examina os papanãis das paisagens, plantas e solo no ciclo da a¡gua. Professor em Princeton por 17 anos, Rodriguez-Iturbe ganhou em 2002 o Praªmio da agua de Estocolmo , conhecido informalmente como "Praªmio Nobel da agua".

Ele éum dos vários membros do corpo docente de Princeton que enfrentou problemas ambientais cra­ticos envolvendo a a¡gua. Suas ferramentas e descobertas contribuem para limpar as bacias hidrogra¡ficas e informam políticas para planejar a escassez de águae inundações em todo o mundo.

Para entender como a águase move pelos sistemas vivos, Rodriguez-Iturbe e seus colegas de engenharia, geociências e ecologia e biologia evolutiva desenvolveram abordagens matemáticas que integram dados de chuvas com informações sobre caracteri­sticas geola³gicas, umidade do solo e vegetação.

Rodriguez-Iturbe, agora na Texas A&M University, continua a colaborar com Simon Levin , Professor Distinto da Universidade James S. McDonnell de Princeton em Ecologia e Biologia Evolutiva. Em 2019, eles publicaram uma análise dos padraµes de agrupamento de a¡rvores nas savanas africanas, que tem sido difa­ceis de explicar em termos matema¡ticos. O estudo explicou a dependaªncia dos aglomerados de a¡rvores da umidade local do solo e desenvolveu um modelo para ajudar nos esforços de conservação que respondem pelos impactos dos incaªndios e da vida selvagem nas a¡rvores.

O trabalho, combinando a dina¢mica da águae a ecologia, éum bom exemplo da abordagem de Princeton, que comea§a com uma visão ampla e estreita para soluções detalhadas.

“A beleza do trabalho realizado aqui em eco-hidrologia éque ele pega a natureza aleata³ria da chuva e a integra a um modelo em que vocêpode encontrar soluções de uma maneira absolutamente elegante em termos de matemática e ainda éorientada por questões realmente prática s ”, disse Michael Celia , professor de engenharia civil e ambiental e diretor do Instituto Ambiental de Princeton, que também colaborou com Rodriguez-Iturbe.

Outro colaborador, Amilcare Porporato , trabalhou com Rodriguez-Iturbe como pesquisador visitante em Princeton de 1999 a 2001 e agora éprofessor de engenharia civil e ambiental. No trabalho apoiado pela Iniciativa de Mitigação de Carbono de Princeton , Porporato trabalha com colegas de engenharia e geociências para investigar como as plantas e os solos sequestram o carbono. Além de melhorar as informações de carbono do solo nos modelos clima¡ticos, seus resultados podem orientar estratanãgias agra­colas e de conservação para ajudar a conter asmudanças climáticas. Ele também desenvolve estruturas preditivas que integram as flutuações das chuvas com produtos agra­colas e padraµes de doena§as, incluindo um estudo colaborativo sobre surtos de dengue, apoiado pelo Instituto Ambiental de Princeton.Iniciativa Mudança Clima¡tica e Doena§as Infecciosas .

Outros lideres de Princeton no campo incluem Peter Jaffé- o professor de engenharia civil William L. Knapp '47, que desenvolveu manãtodos para limpar poluentes intrata¡veis ​​de a¡guas subterra¢neas e pantanais - e o professor emanãrito Eric Wood . Wood foi pioneiro em modelos computacionais para rastrear os impactos dasmudanças climáticas nos padraµes de seca e inundação, que lhe rendeu a Medalha Robert E. Horton 2017 por contribuições extraordina¡rias a  hidrologia da Unia£o Geofa­sica Americana.

Permitir uma agricultura confia¡vel e sustenta¡vel sob escassez de águahámuito tempo éuma prioridade para Wood, que ingressou na faculdade de Princeton em 1976 e continua trabalhando como pesquisador saªnior em engenharia civil e ambiental. Ele ajudou a estabelecer o uso de dados de satanãlite em hidrologia e melhorou a representação do ciclo da águanos modelos clima¡ticos , incluindo as implicações energanãticas da águainteragindo com diferentes tipos de terra.

“O trabalho que Eric foi pioneiro échamado de abordagem de assimilação, que basicamente reaºne vários fluxos de dados aºteis, mas independentes, de maneira consistente. Depois disso, vocêpodera¡ entender como o ciclo da águavaria, prever previsaµes de secas e inundações e analisar os impactos clima¡ticos futuros ”, disse Justin Sheffield , que trabalha em estreita colaboração com Wood háduas décadas. como pesquisador em Princeton e agora como professor na Universidade de Southampton, no Reino Unido

Em 2008, Wood, Sheffield e colegas lançaram o Monitor Africano de Cheias e Secas , desenvolvido com o apoio da Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (UNESCO). Como grande parte da agricultura da áfrica Subsaariana depende da chuva, as previsaµes de seca podem fornecer informações cra­ticas para os agricultores e formuladores de políticas. O monitor complementa as informações baseadas em terra com dados de satanãlite e modelagem hidrola³gica e usa ferramentas de previsão de última geração para gerar previsaµes sazonais.

Melhores conjuntos de dados e ferramentas preditivas também aprofundaram a compreensão de tempestades extremas e inundações, foco principal para James Smith , professor de Engenharia e Ciência Aplicada de William e Edna Macaleer, e Ning Lin , professor associado de engenharia civil e ambiental.

Smith, que ingressou em Princeton em 1990, ajudou a estabelecer uma rede de radar que desde então se tornou a principal ferramenta para previsão do tempo nos EUA e medição de chuvas.

Graças a essa base, Smith estava bem posicionado para um estudo de bacia hidrogra¡fica em uma inundação catastra³fica ao longo do rio Rapidan, nas montanhas Blue Ridge da Virga­nia, após uma tempestade que despejou mais de 40 cm de chuva em 6 horas em 27 de junho de 1995.

Tais eventos extremos, o estudo mostrou, revelam os limites da teoria de que as florestas podem impedir inundações. Desde então, o grupo de Smith estendeu essa pesquisa para examinar como terrenos complexos podem criar pontos quentes de chuvas extremas - incluindo as influaªncias da infraestrutura urbana no clima local, chuvas e inundações.

Em colaboração com Smith e outros colegas, o trabalho de Ning Lin visa tornar as comunidades costeiras mais resistentes a tempestades e inundações.

"Nossa pesquisa combina o estado da ciência - nossa compreensão atual dos furacaµes, o sistema clima¡tico, os sistemas de infraestrutura e o ambiente costeiro - para projetar o impacto dasmudanças climáticas nos furacaµes e os riscos para as áreas costeiras", disse Lin. "Depois, vinculamos isso ao desenvolvimento de estratanãgias de mitigação, tanto na engenharia quanto nas perspectivas políticas e econa´micas".

Em 2019, Lin e colegas publicaram projeções detalhadas dos riscos de inundação de furacaµes para condados ao longo das costas do Atla¢ntico e do Golfo dos EUA no final deste século, mostrando que as inundações atuais de 100 anos provavelmente ocorrera£o a cada 30 anos. Esse tipo de mapeamento de risco de alta resolução éfundamental para a elaboração de políticas informadas, disse Lin.

Lin éum dos vários pesquisadores de Princeton envolvidos no Structures of Coastal Resilience , um projeto que combina previsaµes de inundações com melhorias na infraestrutura, como barreiras contra tempestades que dobram como parques. Junto com  Guy Nordenson , professor de  arquitetura  e membro afiliado do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, e Michael Oppenheimer , Albert G. Milbank Professor de Geociências e  Assuntos Internacionais  e Instituto Ambiental de Princeton, Lin também atuou na cidade de Nova York. Painel sobre Mudanças Clima¡ticas. O painel estãotrabalhando para tornar Nova York um lider no avanço de soluções flexa­veis para proteção costeira com base em projeções cienta­ficas de perigos futuros.

No campo da eco-hidrologia, Rodriguez-Iturbe também estãoolhando para as áreas costeiras como uma nova fronteira - ele estãointeressado na dina¢mica complexa de ondas, dunas e vegetação. "Os ecossistemas costeiros são extremamente importantes para a humanidade, agora e no futuro, e precisamos saber mais sobre a ciência central de como esses ecossistemas respondem sob diferentes condições", disse ele.