mudanças climáticas e aquecimento global - iapar · do aquecimento global, projeções para o...

10 a 15 km

Atmosfera Terrestre

Mudanças climáticas

e aquecimento global

Paulo Henrique Caramori

IAPAR – Londrina – PR

[email protected]

IAPAR – LONDRINA, 22/10/2017

Mudanças climáticas e aquecimento global

Tempo • São Diferentes! Clima

Condições da atmosfera

em um local ou região

Exemplo:

Tempo chuvoso amanhã

em Londrina

Média das condições do

tempo em um local ou

região

Exemplos:

A temperatura média anual

em Londrina é 21,1 oC

A precipitação média anual

é de 1635 mm.

Mudanças climáticas e

variabilidade climática• Mudanças – Tendências de longo prazo

(mais de 30-50 anos)

• Variabilidade climática – fenômenos de

curta duração que perturbam o clima. Ex.

erupções vulcânicas, El Niño, atividade

solar.

IPCC Painel Intergovernamental sobre

Mudanças Climáticas

• O IPCC é um colegiado de cientistas que

atua sob as Nações Unidas (ONU) criado em

1988

• Reúne cientistas indicados de diversos

países membros com notório saber nas

ciências atmosféricas e áreas correlatas



• Missão: revisar e avaliar as mais recentes

informações científicas, técnicas e

sócioeconômicas relacionadas a mudanças

climáticas produzidas e sintetizá-las em

documentos e relatórios

• O IPCC não faz pesquisas

• 1990 – Primeiro relatório – Temperatura da

terra havia subido 0,5°C desde o inicio da era

industrial

• 1992 - Conferência das Nações Unidas para

o Meio Ambiente e Desenvolvimento–

EcoRio 92 - Objetivo de estabilizar as

emissões de CO2 na atmosfera





• 1995 – Publicado segundo relatório – gases

de efeito estufa continuavam aumentando

• 1997 – Protocolo de Kyoto – Cria o

Mecanismo de Desenvolvimento Limpo

(MDL) que prevê o pagamento por créditos

de carbono. Meta de redução das emissões

em 5% em relação a 1995. EUA, Russia e

China não assinam o acordo

• 2007 – Publicação do Quarto Relatório -

Evidências de aumento dos gases

causadores do efeito estufa e alterações

climáticas provocadas pelo homem

• IPCC e Al Gore ganham o prêmio Nobel da

Paz. Filme “Uma verdade inconveniente”



• 2014 – Publicação do Quinto Relatório –

Aumento das emissões de gases, aumento

do aquecimento global, projeções para o final

do Século XXI

• 2015 – 21ª. Conferência das Partes – Acordo

de Paris - Compromisso de reduzir emissões

visando manter o aquecimento abaixo de 2°C

até o final do século XXI



• 2017 – Donald Trump retira o apoio dos EUA

ao acordo de Paris

• Estados e cidades americanas declaram seu

apoio independente ao acordo



O QUE É AQUECIMENTO GLOBAL?

São mudanças climáticas induzidas pelo

homem, causadas por Aumentos nas

emissões de gases, principalmente:

• CO2

• METANO

• ÓXIDO NITROSO

• CFCs, ozônioCiflorestas.com.br

CO2 – Atividades industriais, veículos,

queima da biomassa) – 74%

METANO – Criações animais, lixo, esgotos,

áreas alagadas – 19%

Óxido nitroso – Agricultura, atividades

industriais – 7%

Fonte: IPCC, 2014

Quais são os principais responsáveis

pelas emissões?

Como esses gases causam o

aquecimento da atmosfera?

CO2 e o aquecimento

Fourier (1820) – Primeiro a abordar o assunto.

Energia solar penetra a atmosfera, é reemitida na

fora de raios infravermelhos e parte do calor fica

retido. Analogia com “estufa”.

Svante August Arrhenius (1896) - um cálculo

simples mostrava que as temperaturas na região

ártica subiria de 5 a 6°C, se o “ácido carbônico”

dobrasse sua concentração.

Efeito de ‘FEEDBACK” CO2-VAPOR DÁGUA.

https://history.aip.org/climate/simple.htm#L_0820

O Balanço de radiação

O QUE DESCER...

TEM QUE SUBIR!

NATURAL NATURAL + EMISSÕES

CO2

METANO

ÓXIDO NITROSO

Aumento da concentração de gases na atmosfera retém

uma parcela do calor, elevando a temperatura

Espectrofotometria de infravermelho

mede o balanço de radiação na superfície e

isola os efeitos do CO2 e outros gases

Como esses gases causam aquecimento?

Espectrofotometria de precisão

CO2 – MAIOR EFEITO

Contribuição dos gases atmosféricos

Para o total de radiação que

Atinge a superfícies terrestre

FOI EXCLUÍDO O VAPOR DÁGUA

https://www.skepticalscience.com/empirical-evidence-for-co2-enhanced-greenhouse-effect.htm

Fonte: Evans WFJ; Puckrin E (2006). Measurements of the radiative surface forcing

of climate. 18th Conference on Climate Variability and Change, Atlanta, GE.

Como esses gases causam aquecimento?

Medições por satélites

ENERGIA EMITIDA PARA O ESPAÇO NAS BANDAS DE EMISSÃO DOS GASES

DE EFEITO ESTUFA – Diferença 1997 – 1970 (HURRIES, 2001)

EXCLUÍDO VAPOR DÁGUA

MAIS ENERGIA RETIDA

NA ATMOSFERA

Fonte: HARRIES JE et al. Increases in greenhouse forcing inferred from the outgoing longwave radiation

spectra of the Earth in 1970 and 1997. Nature 410, 355-357 15 march 2001. doi:10.1038/35066553.

O forçamento radiativoQuantidade de energia que resulta após o balanço

entre a energia que chega à terra proveniente do

sol e a energia emitida de volta para o espaço

Esse balanço pode ser positivo ou negativo.

Simulações com modelos estimaram um forçamento

radiativo a partir de 1850 até o inÍcio do século XXI de

2,55 W/m2.

Medições contínuas com espectrometria de alta

resolução na superficie indicaram que um desbalanço de

energia de 3.5 W/m2 devido a emissões antropogênicas

de gases desde 1850.

(Evans et al., 2006)

Efeito do CO2 no balanço de energia da superfície terrestre

O CO2 aumentou a capacidade de absorção de radiação emitida pela superfície

da terra em 11 anos de medições em dois locais da América do Norte.

355

360

365

370

375

380

385

390

395

400

405

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 201120102009

CO2

FORÇAMENTO

Forç

am

ento

radia

tivo (

W m

-2)

CO

2 (P

PM

)

ANO

FONTE: US Department of Energy’s Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab)

Aquecimento global e causas

Fonte: IPCC, 2014

DÚVIDA!

Não estamos caminhando para

uma nova era do gelo e então o

planeta estaria resfriando?

SIM! MAS AS ESCALAS DE TEMPO SÃO

MUITO DIFERENTES!

Eras do gelo (períodos glaciais) ocorrem a

cada 100 mil anos

Períodos interglaciais ocorrem a cada 10-12

mil anos

Estamos há 8 mil anos em um período

interglacial

1. Órbita elíptica da terra varia a cada ~ 100 mil anos

2. Inclinação do eixo varia de 21,6 a 24,5 graus a cada 41 mil anos

3. Época do ano que a terra está mais próxima do sol varia em

um período de 23 mil anos. Atualmente é janeiro.

O que provoca as eras glaciais?

Fonte: Houghton, J. Global warming – The complete breefing. Cambridge Press, 2015.

Quando ocorreu a última era do gelo?

110.000 a 12.000 anos atrás –

PLEISTOCENO

ATUALMENTE estamos em um

período interglacial –

HOLOCENO

Daqui a 2000 a 4000 anos – pode

iniciar uma nova era do gelo?

Como recuperar o clima do

passado?

Medições em blocos de gelo

(ice cores)

National Ice Core Laboratory

http://www.icecores.org/about/index.shtml#facility

Medições em blocos de gelo de 3,5 km de

profundidade

Extraído de: Houghton, J. Global warming – the complete breefing. Cambridge University Press, 5th ed. 2015.

Clima do passado

Identificação das estações do ano em uma amostra

coletada a 1.855m de profundidade

Recuperando dados passadosMedição de isótopos de oxigênio-18 (δ18O) e deutério

(δ2H ou δD), CO2 e Metano em cubos de gelo e fósseis

Áreas cinza mostram períodos interglaciais

Fonte: Houghton, J. Global warming – The complete breefing. Cambridge Press, 2015.

Os “sinais”...

Anomalia da média global da temperatura

sobre terra e oceanos relativa ao período

1961-1990

Média global de mudança nos nível

dos Oceanos

Média global de concentrações dos

gases de efeito estufa:

• Dióxido de carbono (CO2)

• Metano (CH4) e

• Óxido Nitroso (N2O)

IPCC (2014) – FIFTH ASSESSMENT REPORT

Aumento de 0,85 °C

Tendências dos modelos de simulação

Terra Terra + OceanosConteúdo calor

Oceanos

Modelos com forçantes naturais

Modelos com forçantes naturais

e antropogênicas

_____ Observado

AUMENTO DE 2,3 MILÍMETROS POR

ANO DO NÍVEL DO MAR DE 2005 A 2010

TEMPERATURA DO PLANETA SOBE

0,17°C POR DÉCADA DE 1980 A 2010

Derretimento das geleiras

Fonte de água potável importante

Fonte: http://climate.nasa.gov/evidence

CO2 ultrapassa marca dos 300 ppm pela primeira vez

nos últimos 400 mil anos

Concentração de CO2 passa de

400 ppm em fevereiro 2015

Concentração de CO2 em

Mauna Loa, Havaí

Concentrações de CO2 na atmosfera desde

800 mil anos atrás

X 1000 anos passadoshoje

CO2 acumulado na atmosfera

até 2011

Emissões anuais de gases até 2010

CO2 Comb. fósseis

+

Processos industriais

CO2 Floresta

e uso da terra

metano

Oxido nitrosoCFCs

Aumento de temperatura em 2100 de acordo com

cenários de aumento das emissões de CO2

Posição no ranking Desvio da média

1=mais quente Ano do Séc. XX (°C)

1 2016 0,93

2 2015 0,9

3 2014 0,74

4 2010 0,7

5 2013 0,66

6 2005 0,65

7 1998 0,63

7 2009 0,63

9 2012 0,62

10 2003 0,61

10 2006 0,61

10 2007 0,61

13 2002 0,6

14 2004 0,57

14 2011 0,57

16 2001 0,54

16 2008 0,54

16 dos 17 anos mais quentes estão no Século XXI

Período: 1880-2016

10 anos mais quentes da história

Janeiro a Março 2016 – Trimestre mais

quente de todos os registros

Chuvas extremas batem recordes

em anos recentes

• Catástrofe no litoral paranaense:

12 de março de 2011 – 282,6 mm

• Londrina : Transbordamento do Igapó

20 de junho de 2012 - 200,5 mm

(260 mm em dois dias)

11 de janeiro de 2016 – 275 mm

(339,6 mm em três dias)

Chuvas extremas

• Dentre 15 estações meteorológicas do

IAPAR no Paraná, 11 bateram os records

de chuva em 24 horas durante o século

XXI, sendo 9 entre 2010-2016.

A atmosfera

Composição global

gasesconcentrações homogêneas

na troposfera

aerossóis

nuvens

Cortesia prof. Carlos Serri

A atmosfera

nitrogênio

oxigênioargônio

vapor de água

outros (0,04%)

gases


Gases na atmosfera

“os outros”0,04%

410 ppmv

400 ppmvCO2

Ne

He

CH4

Kr

N2O

1,5 ppmv

0,5 ppmv

Elementos traços


Gases na atmosfera

“os outros”0,04%

410 ppmv

400 ppmvCO2

CH4

N2O

1,5 ppmv

0,5 ppmv

Elementos traços


CO2 CH4 N2O

1 23 296

1 kg CH4 = 23 kg CO2eq1 kg N2O = 296 kg CO2eq

CO2 Equivalente

C Equivalente1 kg C-CH4 = 8,4 kg C-CO2

1 kg N-N2O = 126,9 kg C-CO2

Potencial de Aquecimento Global (PAG)

Gás de referência = CO2

PAGx = ax x

aCO CO2 2

ax (W/m²/kg): capacidade de absorção dos IR pelo gás x

x (ano): tempo de residência do gás x


INDÚSTRIAS E USO

DE COMBUSTÍVEIS

FÓSSEIS

AGRICULTURA

MUDANÇAS

NO USO

DA TERRA

IPCC-SAR, 1996

66% 14%

20%

Forçamentos radiativos por setores

CO2

CH4

N2O 2

1

0CO2 CH4 N2O

1,4 ± 0,20,7 ± 0,2

0,15 ± 0,05


Impactos globais potenciais

Temperaturas

Precipitações

Nível do mar

Agricultura

Impactos globais potenciais


Aquecimento Global

• As evidências são muitas ....

• Mas é difícil convencer ...

Variabilidade vs Mudanças

• Fenômenos de larga escala mascaram

tendências de curto prazo

• Efeitos do El Niño

• Erupções vulcânicas

• Ciclos de atividades solares

Variabilidade x MudançaVisão dos céticos

Tendência de Mudança Climática

Visão realista

Variação espacial do clima

• Precipitação pluviométrica extremamente

variável

• Densidade das redes de observação

muito pobre

• Poucas séries de dados com longa

duração

Estação Meteorológica

ONDE MEDIR?

Estações urbanas

Aquecimento?

Densidade e localização das estações

Muitas estações em áreas urbanas

Poucas estações com séries longas de qualidade

Ano Habit.(Bi) Ano Habit.(Bi)

------------------ -------------------

1650 0,5 1988 5,0

1800# 1,0 1997 5,8

1930 2,0 2000 6,0

1975 4,0 2025 8,2 (?)

------------------ -------------------

Taxa de Crescimento Atual 90 Mi / ano 1/2 Brasil 1 Campinas @ 4 Dias

Famintos 1,5 BiMal Nutridos 0,5 Bi

Crescimento da PopulaçãoMundial

A desigualdade social e econômica

• É possível preservar quando se luta pelas

necessidades primárias?

PARA REFLEXÃO

O Bicho

Vi ontem um bichoNa imundície do pátio

Catando comida entre os detritos.Quando achava alguma coisa, Não examinava nem cheirava:

Engolia com voracidade.O bicho não era um cão,

Não era um gato,Não era um rato.

O bicho, meu Deus, era um homem.

Rio, 27 de dezembro de 1947

Manuel Bandeira

(1886 – 1968)

Sustentabilidade...

É possível?

Sustentabilidade

Conceito

Conjunto de Atividades Que Simultaneamente Visam:

1. Promover Crescimento Sócio-Econômico

2. Preservando o Meio Ambiente

Sustentar = Preservar, Conservar, ... Melhorar

Desenvolvimento Sustentável

“É Aquele Que Satisfaz As Necessidades Atuais Sem

Comprometer a Capacidade das Gerações Futuras de Suprir Suas

Próprias Necessidades”

Dra. Gro Brundtland(1939 - ...)

Primeiro-Ministro NoruegaDiretor Geral, OMS

Presidente da Comissão Mundial sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento

Eco-Rio-92

Estimativa do esgotamento das reservas de petróleo

A agricultura brasileira

• Sistema de cultivo tradicional europeu,

onde o revolvimento do solo era

fundamental para dar início ao cultivo

• Erosão intensa e rápida degradação do

solo

• Empobrecimento e queda de

produtividade

• Migração em busca de áreas férteis

A revolução verde

(décadas de 1960-1980)

• Crédito abundante

• Produtividade com uso intensivo de

insumos químicos

• Privilégio à monocultura de exportação

• Concentração da posse da terra

• Avanço sobre novas áreas de vegetação

nativa – pressão sobre as florestas

A queimada na agricultura

• Retirada da madeira (ou não) e queima para limpeza da área

• Destruição de resíduos culturais

• Renovação do pasto

Consequências:

• Perda de nutrientes

• Destruição da fauna do solo (microrganismos, minhocas, etc)

• Liberação de CO2 para a atmosfera – poluição e aquecimento

Queimada

Liberação de CO2 para a atmosfera

Mata Atlântica

Mata Original

Remanescentes

Ocupava 1.290.000 Km2, cerca de 12% do território brasileiro

Restaram apenas 94.170 Km2, 7,3% da área original

Mata de Araucária

Atualmente, os remanescentes ocupam menos de 3% da área original de

1,5 milhão ha, segundo a Fundação de Pesquisas Florestais do Paraná (FUPEF),

dos quais irrisórios 0,7% poderiam ser considerados como áreas primitivas, as

chamadas "matas virgens".

Floresta Amazônica

Área original: 4 milhões km²

754.840 quilômetros

quadrados foram desmatados

Representa 15% da área total

da Amazônia e 20% da área

florestada.

44,5% da área original

foram desmatados

GOIÁS – estima-se que 60%

Já foram eliminados

“O Brasil é o Único País Que Tem Nome de

Árvore. A Gente Tem de Se

Orgulhar Disso”

Tom Jobim1927 - 1994

Erosão devido ao uso

inadequado do solo

20

25

30

35

40

45

50

JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ

Tem

pera

tura

do

so

lo (

°C)

Gramado Solo Nu Cobertura Morta

Temperatura média do solo às 15 horas a

2cm de profundidade em Londrina - PR

Temperatura média do solo às 15 horas a

2cm de profundidade em Paranavaí - PR

20

25

30

35

40

45

50

JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ

Tem

pera

tura

do

so

lo (

°C)

Gramado Solo Nu Cobertura Morta

Tendência de aumento das

temperaturas mínimas

Tem pera tura m ínim a

y = 0 ,0448x - 71 ,835

R2 = 0 ,5805

1 5 ,0

1 5 ,5

1 6 ,0

1 6 ,5

1 7 ,0

1 7 ,5

1 8 ,0

1 8 ,5

19

65

19

70

19

75

19

80

19

85

19

90

19

95

20

00

20

05

an o s

º C

Tem pera tura m ínim a y = 0 ,038x - 57 ,752

R2 = 0 ,4178

1 6 ,5

1 7 ,0

1 7 ,5

1 8 ,0

1 8 ,5

1 9 ,0

19

70

19

75

19

80

19

85

19

90

19

95

20

00

20

05

an o s

º C

Temperatura mínima anual em

Morretes - PR

Temperatura mínima anual em

Umuarama - PR

Temperatura média - Londrina

Valor inicial: 20,6 °C

Valor final: 21,4 °C

Aumento médio: + 0,8 °C

y = 0,0289x - 36,411

R2 = 0,3088

19,5

20,0

20,5

21,0

21,5

22,0

22,5

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Anos

Te

mpe

ratu

ra M

édia

( °

C )

Precipitação – SEM TENDÊNCIA DE

AUMENTO NO NORTE DO PARANÁ...

y = -3,8278x + 1658,7

R2 = 0,0155

0

500

1000

1500

2000

2500

0 5 10 15 20 25 30

Anos

Precip

itação (

mm

)

CENTRO OESTE E

TOCANTINS

Tendência de decréscimo nas chuvas – 6,5% 1977-2006

Precipitação – TENDÊNCIA DE AUMENTO

NO SUL

Temperatura média em três décadas da

série histórica de Londrina

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

Te

mp

era

tura

Mé

dia

(°C

)

1976-1985 1986-1995 1996-2005

Esfriando mais tarde

Esquentando mais cedo

Ótimo

Estresse Por CalorEstresse Por Frio

Cessa Cresc./Desenvolv.

???

Efeito Térmico Sobre As Plantas

Esquema Geral

Tb TB

Cessa Cresc./Desenvolv.

???

Temperatura Base Limiar Superior

Escala de Temperatura

Temp Base Superior

Café a Pleno Sol Café sombreado com banana

Efeitos do sombreamento no café

Depauperamento acentua ciclo bienal Sombreamento controlado regula e estabiliza a produção

Grãos menores e chochos

Piora qualidade da bebidaMaturação mais lenta, formação degrãos maiores e com maior teor de sólidos solúveis

6,0

6,5

7,0

7,5

8,0

8,5

9,0

9,5

19-20 20-21 21-22 22-23 23-24

Faixa de Temp. média anual (oC)

No

taAromaSaborAcidezCorpoDoçuraNota Global

Notas de 1 a 10

Resultados

Qualidade do café no Paraná em diferentes temperaturas

Sistemas Agroflorestais

Preservação do solo

Renda diversificada

Sequestro de carbono

Alteração do microclima

Café plantado sob túneis de

guandu e a pleno solsol

Dia sem nuvens inverno

Dia nublado verão

Protege contra geadas

Protege contra o excesso de calor diurno

sol

sombra

sombra

Sistema silvipastoril no Paraná

Melhora o conforto animal

Melhora qualidade do pasto

Aumenta ganho de peso

Proteção contra geada no inverno

Silva, V. P. (1997) Dissertação de mestrado UFSC

Pasto Degradado

O QUE FAZER?

Diminuir as emissões Aumentar a absorção

Controlar o clima Adaptar-se

GaiaEsperar

Reduzir a concentração atmosférica dos gases do efeito estufa

Mecanismos de Desenvolvimento Limpo (MDL)

Funcionamento

Países Industrializados

Projetos

Empresas

Financiadoras

Produtos

Abatimento das emissões

CER

100 tCO2

CER

100 tCO2

CER

100 tCO2Redução Certificada de Emissão

Localização da áreade estudos

Paranapoema – PR

SERINGUEIRA NO PARANÁ

SOLO ARENITO CAIUÁ DEGRADADO

Seringueira com 15 anos em Paranapoema - PR

Fluxo de CO2 pelo método da correlação

turbulenta em Paranapoema - PR

Retirada de carbono:variação ao longo do ano

0

1

2

3

4

5

6

7

g C

/m2 d

ia

verão outono inverno primavera

seringal pastagem

Método da correlação turbulenta

3.5 5.5 15.0Idade (anos)

0

20

40

60

80

100C

onte

ud

o d

e C

arb

on

o (

Mg

/ha

) Tronco

Galhos

Folhas

Raizes

Carbono fixado (ton.ha-1)Seringueira – Paranapoema - PR

Produção de energia do bagaço da cana

Fonte:

Produção de energia da vinhaça

http://www.cetrel.com.br/bioenergia.aspx

http://www.cetrel.com.br/bioenergia.aspx

FONTE: http://www.cresesb.cepel.br/index.php?link=/atlas_eolico_brasil/atlas.htm

Usina de Itaipu:

14 GW

Potencial eólico Brasil:

143,5 GW

POTENCIAL EÓLICO BRASILEIRO

O sol – a melhor fonte de energia

http://www.energiaeficiente.com.br/2009/01/29/energia-solar-desperdicada/

Paulo Henrique Caramori

[email protected]

[email protected]

mailto:[email protected]

mudanças climáticas e aquecimento global - iapar · do aquecimento global, projeções para o...

Documents