mudanças climáticas meteorologia - midia.atp.usp.br · comparado individualmente com as anomalias...

Licenciatura em ciências · USP/ Univesp

13.1 Introdução 13.2 Causas naturais das mudanças climáticas

13.2.1 Fatores Externos13.2.1.1 Movimento das placas tectônicas 13.2.1.2 Variações na radiação solar 13.2.1.3 Parâmetros orbitais de Milankovitch 13.2.1.4 Erupções vulcânicas

13.2.2 Fator interno13.2.2.1 Os oceanos

13.3 Causas antropogênicas das mudanças climáticas (fator interno)13.4 Mudanças observadas no clima 13.5 Projeções do Clima Futuro 13.6 O mundo e as mudanças climáticas Referências

Rita Yuri YnoueMichelle S. Reboita

Tércio Ambrizzi Gyrlene A. M. da Silva

Nathalie T. Boiaski

MudANçAS ClIMáTICAS13

Met

eoro

logi

a

279

Meteorologia

Licenciatura em Ciências · USP/Univesp · Módulo 2

13.1 Introdução Os registros geológicos ou paleoclimáticos (testemunhos de gelo, anéis de árvore etc.) indicam

que ocorreram mudanças drásticas no clima no passado, e a maior parte delas na ausência de seres

humanos (Figura 13.1). Por isso, podem ser chamadas de mudanças climáticas naturais.

As mudanças climáticas naturais são provocadas por modificações nas forçantes climáticas.

As forçantes impostas ao sistema climático são divididas em duas categorias: externas e internas.

De acordo com Hartmann (1994), a atmosfera, o oceano e a superfície terrestre são conside-

rados fatores internos ao sistema climático; já o interior do planeta e tudo o que está fora da

atmosfera terrestre (extraterrestre) são fatores externos, pois influenciam o clima terrestre, mas

não são influenciados por ele. Portanto, variações na deriva continental, na constante solar, na

órbita da Terra ao redor do Sol e erupções vulcânicas são consideradas forçantes externas.

Em 1988 foi criado o Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) com a função de

avaliar as pesquisas realizadas em todo o planeta, que sejam relevantes para entender os riscos

das mudanças climáticas, bem como projetar impactos e, ainda, apontar opções de estratégia e

mitigação desses impactos (Oliveira et al., 2009). Associados às mudanças climáticas estão os

eventos extremos1 de tempo e de clima. Os eventos extremos podem causar grandes

transtornos para a sociedade, dependendo da vulnerabilidade da região afetada e de quanto

tempo ela leva para se recuperar após o evento extremo.

Diante do exposto, este texto tem como objetivos: descrever as causas naturais e

antropogênicas das mudanças climáticas apresentar

evidências das mudanças climáticas nas últimas décadas

e as projeções dos modelos numéricos para o final do

século XXI e, por fim, uma breve síntese das políticas e

acordos internacionais

As mudanças climáticas se referem tanto ao resfriamento quanto ao aquecimento da atmosfera e em ambos os casos há alterações no meio ambiente e até mesmo na capacidade da Terra de sustentar a vida.

¹ O quarto relatório do IPCC (2007) define um evento extremo como um evento de tempo atmosférico tão raro quanto ou mais raro do que o percentil 10 ou 90 da função de densidade de probabilidade. E ainda, quando um evento extremo de tempo persiste por um longo tempo cronológico (como uma estação, por exemplo), pode ser classificado como um extremo climático.

280

13 Mudanças Climáticas


Figura 13.1: Escala do tempo geológico e reconstrução esquemática da temperatura média global e do nível do mar nos últimos 500 milhões de anos.

281

Meteorologia


13.2 Causas naturais das mudanças climáticas 13.2.1 Fatores Externos

13.2.1.1 Movimento das placas tectônicas

A Terra apresenta movimentos continentais que são dirigidos pela convecção no manto

terrestre. A distribuição atual dos oceanos e continentes é muito diferente daquela do período

cambriano e de períodos posteriores a ele (Figura 13.2), o que implicou em diferenças no

aquecimento da superfície oceânica e continental, influenciando a circulação atmosférica e

resultando em mudanças nos regimes climáticos sobre determinadas regiões do globo. Durante o

holocênico, época mais recente do tempo geológico, e que se tem a maior parte das informações

sobre o clima, as posições continentais praticamente permanecem fixas.

Figura 13.2: Disposição geográfica dos continentes ao longo do tempo. / Fonte: adaptado de Infoescola.

http://www.infoescola.com/wp-content/uploads/2010/07/deriva_continental.gif

282



13.2.1.2 Variações na radiação solar

O total de energia que sai do Sol é um determinante central do clima da Terra. Uma forma

dessa forçante mudar o clima seria através da variação da quantidade de energia emitida pelo

Sol. As teorias da evolução estelar sugerem que a radiação solar aumentou cerca de 30% desde a

formação do sistema solar. Esse aumento está associado à conversão de hidrogênio em hélio no

Sol, o que leva a um aumento concomitante da densidade solar, temperatura do núcleo solar,

taxa de fusão e produção de energia. Se a radiação solar decrescesse subitamente 30%, a Terra

rapidamente se tornaria mais fria.

A combinação de um mínimo de radiação solar e o clima da Terra mais quente no início do

planeta é chamado faint young sun problem (Kasting & grinspOOn, 1991). Uma explicação mais

provável desse paradoxo é o efeito estufa ter sido muito mais intenso na história inicial da Terra,

talvez associado com níveis elevados de dióxido de carbono ou com alguns outros gases traços

controlados biogeoquimicamente. Análises de solos antigos sugerem que há 440 milhões de anos

a concentração de CO2 na atmosfera tenha sido aproximadamente 16 vezes maior do que os

valores atuais (Yapp & pOths, 1992). Um aumento na constante solar e o desenvolvimento das

plantas terrestres podem ter acelerado a taxa de remoção de CO2 pelo desgaste ou degradação

das rochas e causado o declínio aparente do CO2 atmosférico durante o Paleozoico Médio

(400-320 milhões de anos atrás; Berner, 1993). Esse declínio de CO2 pode ter estabelecido o

estágio para a glaciação no final do Paleozoico. É importante mencionar que pouco se conhece

sobre a variação da radiação solar nas escalas de tempo climáticas.

A maior parte da energia recebida do Sol origina-se na fotosfera, que tem uma tempera-

tura de emissão de cerca de 6.000 K. A característica dominante vista na fotosfera são manchas

escuras chamadas manchas solares, que tendem a se formar em grupos e ocorrem devido à

expulsão de matéria da fotosfera na direção das linhas do campo magnético do Sol. As regiões

Evidências geológicas de rochas sedimentares de 3,8 bilhões de anos (quando a radiação solar era 30% inferior à atual) sugerem que a água líquida já existia nesse período. Também sugere-se que a Terra foi mais quente no início de sua história, não havendo glaciações ou longos períodos com grande parte da superfície coberta por gelo e neve devido a temperaturas muito baixas até 2,7 milhões de anos atrás.

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Meteorologia


em que os laços magnéticos saem e retornam à fotosfera têm polaridades magnéticas opostas

e nelas surgem as manchas solares, com temperatura média de 4.300 K (isto é, as regiões

com manchas solares são 1.700 K mais frias do que as regiões sem manchas). Na realidade, as

manchas não são negras. Elas têm uma coloração avermelhada, parecendo escuras apenas por

causa do contraste com as regiões vizinhas, as manchas com extensão de poucas centenas de

quilômetros duram de 1 a 2 dias, mas as maiores, com cerca de milhares de quilômetros, podem

durar vários meses. Na média, as manchas solares perduram por uma ou duas semanas.

É comum imaginar que na ocorrência de manchas solares haverá aumento de energia

recebida no topo da atmosfera terrestre. Entretanto, a relação entre o número de manchas

solares e a energia recebida no topo da atmosfera é considerada pequena (Figura 13.3). Estudos

têm sugerido que, entre 1645 e o final da década de 1980, ocorreram mudanças de cerca de

0,4% (+/- 0,2%) na radiação solar recebida no topo da atmosfera, valor que é muito pequeno

para afetar o clima terrestre. Algumas referências como Moram (2010) ainda mencionam que o

aumento da energia recebida é menor do que 0,1%

Para visualizar um exemplo de mancha solar acesse: http://www.zenite.nu/02/3-solar.php

Figura 13.3: Radiação solar recebida no topo da atmosfera comparada com o número de manchas solares entre 1979 e 2001.

http://www.zenite.nu/02/3-solar.php

284



As manchas solares têm um ciclo de ocorrência de aproximadamente 11 anos (variando

entre 8 e 15 anos) e que pode ocorrer “embebido” em ciclos maiores, como o de 80 anos

chamado ciclo de Gleissberg. Embora tenha sido mencionado que a radiação solar que chega

ao topo da atmosfera, na ocorrência de manchas solares, tem uma variação muito pequena

em comparação com o valor que ocorre na ausência delas, há períodos em que a ausência de

manchas coincide com períodos frios na Terra.

Em 1893, Edward Walter Maunder descobriu que a atividade das manchas solares foi

consideravelmente reduzida no período de 1645 a 1715, tendo este recebido a denominação

de Mínimo de Maunder. Registros passados da atividade das manchas solares revelam

correspondências intrigantes como, por exemplo, a associação do mínimo de Maunder com a

pequena idade do gelo, que foi um período longo de resfriamento da Terra e ocorreu entre os

séculos XV e XIX. O continente europeu foi o mais afetado, pois houve déficit nas colheitas,

favorecendo o alastramento da fome pelo continente.

Figura 13.4: Ciclo das manchas solares com destaque para o período de inatividade das manchas, chamado Mínimo de Maunder.

De acordo com Hartman (1994), a pequena variação da radiação solar no topo da atmosfera

terrestre na ocorrência de manchas solares tem efeito negligenciável sobre o clima. Por outro

lado, é possível que a radiação solar seja um importante fator nas escalas de 80 anos (ciclo de

Gleissberg) ou maiores. Na Figura 13.5, se o número médio mensal de manchas solares for

comparado individualmente com as anomalias médias anuais de temperatura do ar no planeta,

pouca ou nenhuma correlação é encontrada, mas se a Figura 13.5 for observada de uma

maneira geral, nota-se que o número de manchas solares aumenta na primeira metade do

285

Meteorologia


século XX concomitantemente com a temperatura. Esse aumento na atividade solar pode estar

conectado ao ciclo de Gleissberg. Já o aumento da temperatura no final da segunda metade do

século XX parece não estar relacionado com o número de manchas solares.

13.2.1.3 Parâmetros orbitais de Milankovitch

Desde o início do século XIX havia pesquisadores que defendiam a ideia de que as

mudanças climáticas na Terra estavam ligadas às variações de sua órbita. Entretanto, o crédito pelo

desenvolvimento das hipóteses que relacionam os movimentos da Terra e as mudanças climáticas

é dado ao astrônomo Milutin Milankovitch (1879-1954). Existem diversas formas em que a

configuração orbital pode afetar a radiação solar recebida e, consequentemente, o clima na Terra.

Por isso, Milankovitch formulou um modelo matemático baseado nos seguintes elementos:

1. variações na forma da órbita da Terra em torno do Sol (excentricidade);

2. mudanças na inclinação do eixo da Terra em relação ao plano orbital do planeta

(obliquidade);

3. oscilação do eixo da Terra como um pião (precessão).

Os três movimentos são chamados de ciclos de Milankovitch e a sua descrição é dada na sequência.

Figura 13.5: Média anual do número de manchas solares e anomalia média anual da temperatura do ar global na superfície.

286



1. Excentricidade orbital

No início do século XVII, Johannes Kepler descobriu sua primeira lei: que as órbitas dos

planetas são elipses, com o Sol localizado em um dos focos (ver Figura 3.8). O grau em que

uma órbita desvia do formato de um círculo é medido pela excentricidade da elipse. Numa

órbita elíptica, num dado momento, a Terra fica mais próxima do Sol e em outra, mais afastada.

O ponto onde o planeta está mais próximo do Sol é chamado periélio e, onde está mais

afastado, afélio. A excentricidade (E) pode ser obtida através da expressão (hartmann, 1994):

13.1

onde:

• da = distância Terra-Sol no afélio (Terra mais afastada do Sol, atualmente em torno do dia

4 de julho).

• dp = distância Terra-Sol no periélio (Terra mais próxima do Sol, atualmente em torno do

dia 4 de janeiro).

A excentricidade da órbita de um planeta indica o quanto a sua órbita se desvia de um

círculo. Quanto maior a excentricidade, maior o valor de E, e para um círculo perfeito

E = 0,0167. A excentricidade da órbita da Terra ao redor do Sol varia de elíptica para quase

circular em ciclos irregulares de 90.000 a 100.000 anos (mOran, 2012), que atualmente há

uma diferença de cerca de 3% na distância Terra-Sol entre o afélio, que ocorre em torno do dia

4 de julho e no periélio, que ocorre por volta do dia 4 de janeiro. Se a Terra está, ligeiramente,

mais afastada do Sol em julho, seria esperado um verão mais brando no Hemisfério Norte. Isso

não ocorre, pois a Terra recebe somente cerca de 6% menos de energia em julho comparada a

janeiro, não sendo suficiente para modificar o clima.

a p

a p

d dE

d d−

=+

Também é importante lembrar que o Hemisfério Norte é formado mais por continente do que por oceano e, como o calor específico do continente é menor, permite um aquecimento mais rápido da superfície, o que ajuda a contrabalançar o efeito da menor energia recebida durante o verão boreal.

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Meteorologia


Para o Hemisfério Sul, Oliveira Filho e Saraiva (2002) mencionam que as estações do ano

não se tornam mais rigorosas do que as do Hemisfério Norte por causa da maior proporção

de oceanos nesse hemisfério, o que as torna mais amenas (a água tem maior calor específico e,

além disso, usa a energia para aquecer camadas mais profundas).

As variações na excentricidade da Terra ocorrem com frequência de cerca de 100.000 anos

e têm pequeno impacto sobre a quantia total de radiação recebida no topo da atmosfera

terrestre. As variações da radiação são da ordem de 0,1%, o que não contribui para impactos

significativos sobre o clima.

2. Obliquidade

Um parâmetro de grande importância para a variação sazonal do clima é a obliquidade,

que é o ângulo entre o eixo de rotação da Terra e o plano da órbita da Terra ao redor do Sol

(hartmann, 1994). O eixo de rotação da Terra tem inclinação que varia de aproximadamente

22° a 24,5° (Figura 13.7), num período de cerca de 41.000 anos. O valor corrente é 23,5°

(isso equivale a 23°27’). As variações sazonais no clima da Terra dependem da obliquidade: se a

obliquidade é grande, os contrastes sazonais também aumentam, de forma que os invernos são

mais frios e os verões mais quentes em ambos os hemisférios. Se a obliquidade fosse nula, não

haveria estações do ano e a quantidade de energia solar que atingiria uma dada localidade no

planeta seria constante ao longo do ano.

Figura 13.6: Excentricidade da órbita da Terra. A linha rosa indica uma órbita quase circular enquanto a linha azul, uma órbita mais elíptica. O Sol está representado em amarelo e Terra em verde.

Saiba mais: http://www.ncdc.noaa.gov/paleo/ctl/clisci100ka.html#tilt

http://www.ncdc.noaa.gov/paleo/ctl/clisci100ka.html#tilt

288



3. Precessão

De acordo com Oliveira Filho e Saraiva (2007), o efeito da precessão (Figura 13.8a) pode

ser comparado ao movimento de um pião: assim como o pião gira em torno de si (rotação) e

seu eixo bamboleia descrevendo um movimento em torno de uma elipse, a Terra também. Esse

fenômeno ocorre devido à interação gravitacional da Terra com outros planetas.

Figura 13.7: Obliquidade do eixo de rotação da Terra.

Figura 13.8a: Comparação do movimento de um pião com o da Terra mostrando o efeito da precessão.

289

Meteorologia


A precessão não corresponde a uma

alteração na inclinação do eixo de rotação

da Terra, mas sim uma alteração na orien-

tação desse eixo em torno da órbita da

Terra (Figura 13.8b-3). Isso, por sua vez,

altera a posição na elipse em que ocorrem

os solstícios e equinócios. Atualmente,

o solstício de verão no Hemisfério Sul

ocorre quando a Terra está no ponto da

elipse mais próximo do Sol (janeiro), mas

há 11.000 anos o verão austral ocorria

quando a Terra estava no afélio (ponto

mais afastado do sol - julho).

De acordo com Oliveira Filho e Saraiva

(2007), o movimento de precessão da Terra

é conhecido como precessão dos equi-

nócios, porque, devido a ele, os equinócios

(ponto vernal e ponto outonal) se deslocam

ao longo da eclíptica no sentido de ir ao

encontro do Sol.

A precessão tem um período aproximado de 23.000 anos e, assim como a obliquidade,

não altera o total de radiação recebido no topo da atmosfera. Entretanto, a precessão afeta

a distribuição temporal e espacial da radiação na superfície terrestre. Como os 3 ciclos de

Milankovitch, individualmente, não causam mudanças climáticas, esse estudioso percebeu

que tais mudanças poderiam ocorrer pela interação dos ciclos. Às vezes, os efeitos desses

ciclos reforçam uns aos outros e, às vezes, tendem a anular uns aos outros. Por exemplo, daqui

a 11.000 anos, quando a precessão fizer com que o verão no Hemisfério Norte comece em

dezembro, o efeito de um aumento da radiação solar no periélio em janeiro e a diminuição

no afélio em julho irão exagerar as diferenças temperatura entre as de estações no Hemisfério

Norte, e não abrandá-las, como é o caso hoje.

Figura 13.8b: Parâmetros orbitais de Milankovitch: a. Excentricidade, b. Obliquidade e c. Precessão. / Fonte: GSO.

1

2

3

http://deschutes.gso.uri.edu/~rutherfo/milankovitch.html

290



13.2.1.4 Erupções vulcânicas

As erupções vulcânicas têm um importante papel

no clima, pois, ao alterarem a concentração de gases na

atmosfera e injetarem partículas (aerossóis) nela, podem

aumentar ou diminuir a temperatura média do planeta

dependendo de como interage a radiação solar com o

material vulcânico. Não é simples inferir a intensidade do

impacto das erupções vulcânicas no clima.

O material expelido pelos vulcões pode chegar à

estratosfera e ser transportado horizontalmente pelos

ventos, atingindo centenas de quilômetros de distância

(Figura 13.9). Uma parte da radiação solar que atinge

esse material acaba sendo refletida e menos energia

alcança a superfície terrestre. Isso, consequentemente,

causa o resfriamento de grandes áreas da Terra. Entretanto,

os vulcões também liberam grande quantidade de água

e dióxido de carbono. Como esses gases absorvem e

emitem radiação infravermelha (são Gases de Efeito

Estufa), a superfície adjacente a esses gases também

pode se aquecer. Assim, em curtos intervalos, as maiores

erupções vulcânicas causam, inicialmente, um rápido

aquecimento da atmosfera.

Com relação ao período de resfriamento provocado pelas erupções vulcânicas, ele

é decorrente do tempo de residência dos aerossóis na estratosfera. Os aerossóis podem

permanecer cerca de 1 a 12 anos na estratosfera e, assim, refletir a energia solar para fora

da atmosfera terrestre, o que contribui para o resfriamento ao longo do tempo.

Por exemplo, a Figura 13.10 mostra que o período de aquecimento global foi reduzido com

a erupção do Monte Pinatubo, em 1991, nas Filipinas. Nos 15 meses seguintes a esse evento, foi

observada uma diminuição da temperatura média global em aproximadamente 0,6 °C.

Figura 13.9: Distribuição da pluma de SO2 e poeira (cores em vermelho e verde) associada à erupção do Monte Pinatubo em 12 de junho de 1991.

291

Meteorologia


13.2.2 Fator interno

13.2.2.1 Os oceanos

Os oceanos cobrem cerca de 70% da superfície da Terra e dessa forma desempenham um

papel muito importante no balanço de energia do planeta. Como a capacidade térmica da água

é maior do que a do ar, os oceanos se aquecem e se resfriam muito mais lentamente do que

a atmosfera. Assim, os oceanos armazenam grandes quantidades de energia e agem como um

“amortecedor” contra grandes mudanças sazonais de temperatura. As camadas superficiais do

oceano respondem a influências das forçantes climáticas numa escala temporal de meses a anos,

que é muito mais lenta do que a resposta da atmosfera a essas forçantes.

Os oceanos são muito importantes para o balanço químico do sistema atmosférico, pois ab-

sorvem o CO2 da atmosfera de diversas formas: uma devido a processos físicos em que o CO

2 se

dissolve mais facilmente na água do mar em virtude dos íons de carbonato; e outras associadas

a processos biológicos como o resultado da fotossíntese dos fitoplânctons através de processos

Figura 13.10: Anomalia da temperatura média global do ar. Na parte superior da figura são indicadas as datas de grandes erupções vulcânicas.

292



nutricionais que permitem que organismos marinhos criem conchas ou esqueletos de carbo-

nato de cálcio etc. A mistura das águas oceânicas provoca a redistribuição do CO2 absorvido.

É importante destacar que os oceanos, ao absorverem CO2 da atmosfera, contribuem para a

redução de gás na atmosfera de forma que haja menos impacto do efeito estufa no planeta.

Com as alterações climáticas ao longo dos últimos anos, o nível dos oceanos tem aumentado

sistematicamente. No painel da Figura 13.11 é mostrado que, em nível global, o aumento vem

sendo da ordem de 1.8 mm a 2 mm por ano e a amplitude varia de região para região.

Figura 13.11: Painel superior: média global do aumento do nível do mar ao longo dos últimos anos. Painel inferior: Distribuição regional estimada do aumento do nível do mar (janeiro de 1950 a dezembro 2000). / Fonte: ChurChet, 2004.

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Meteorologia


13.3 Causas antropogênicas das mudanças climáticas (fator interno)

Até agora foram apresentadas as causas naturais que podem conduzir às mudanças climáticas.

A partir desse ponto será discutido como o homem contribui para as mudanças no clima.

De acordo com o IPCC (2007), as atividades humanas contribuem para as mudanças

climáticas através de alterações na composição da química atmosfera, isto é, através da liberação

de Gases de Efeito Estufa (GEE), injeção de aerossóis e fatores que propiciam a nebulosidade.

A maior contribuição para as mudanças climáticas vem dos GEE. Como já abordado no texto

Poluição Atmosférica, os GEE absorvem a radiação infravermelha emitida pela superfície

terrestre e a reemitem para a superfície. Esses gases podem ser comparados a um cobertor ou a

uma estufa, pois não deixam a energia escapar. Quanto maior a quantia de GEE na atmosfera,

mais energia tende a ser absorvida por eles e reemitida para a superfície, o que implica um

aumento das temperaturas do planeta. Vale a pena mencionar que o efeito estufa é um efeito

natural e benéfico. No entanto, a introdução de GEE na atmosfera pelas emissões antrópicas

contribui para o aumento de sua concentração e, portanto, favorece o aumento da temperatura

média global.

Existem diversas formas de se introduzir GEE na atmosfera (tanto naturalmente quanto

atropicamente) como mostra a Figura 13.12. Algumas das formas antrópicas são mencionadas

por Oliveira et al. (2009):

• queima de combustíveis fósseis por veículos, indústria, construção civil e uso residencial;

• atividades ligadas à utilização da terra e às suas mudanças, entre elas, o desmatamento, a

agropecuária e as queimadas;

• a produção de metano, advindo do setor de energia, da agropecuária e de resíduos sólidos urbanos;

• a produção de óxido nitroso, advindo do manejo agrícola;

• a utilização de F-gases – hidrofluorcarbonos, perfluorcarbonos e hexafluoreto de enxofre

– nos processos industriais. Observe que os F-gases, tais como o gás de refrigeração, não

existem originalmente na natureza, sendo gerados unicamente por atividades humanas;

• processos industriais, como a produção de cimento e de produtos químicos, envolvem

reações que liberam CO2, além de emitir outros GEE.

294



A Figura 13.13 mostra a evolução temporal Global das concentrações dos GEE (dióxido

de carbono, metano e óxido nitroso) nos últimos 2.005 anos. É evidente o grande aumento da

concentração desses gases a partir de 1750, esse aumento estar associado às atividades humanas

da era industrial, conforme relatos do IPCC (2007,2013).

Figura 13.12: Sistemática da introdução dos GEE na atmosfera. / Fonte: adaptado de IPCC, 2007.

295

Meteorologia


Figura 13.13: Indicadores das mudanças climáticas no globo: (a) temperatura do ar na superfície continental, (b) na temperatura na superfície do mar, (c) temperatura do ar marinho, (d) nível do mar e (e) extensão do gelo marinho no Ártico entre junho a agosto. O eixo das ordenadas indica a anomalia dessas variáveis em relação ao período 1961-1990, exceto para (e) cujo período é 1967-1990. / Fonte: adaptado de IPCC, 2007-2013.

296



As atividades humanas emitem diferentes GEE, mas quatro gases são os principais para o

efeito estufa (IPCC, 2007): dióxido de carbono (CO2), metano (CH

4), óxido nitroso (N

2O) e

halocarbonetos (um grupo de gases contendo flúor, cloro e bromo). Esses gases se acumulam na

atmosfera, fazendo com que as concentrações aumentem com o tempo. Uma explanação sobre

como esses e outros gases e aerossóis são lançados na atmosfera, com base no quarto relatório

do IPCC (2007), é apresentada na sequência.

• O dióxido de carbono tem aumentado devido ao uso de combustível fóssil no transporte,

aquecimento, produção de cimento etc. O desflorestamento libera CO2 e reduz a absorção

pelas plantas. O dióxido de carbono também é liberado em processos naturais, como o

decaimento de matéria vegetal.

• O metano tem aumentado como resultado das atividades humanas relacionadas à agri-

cultura, distribuição de gás natural e aterros sanitários. O metano também é liberado no

processo natural ligado a manguezais.

• O óxido nitroso é emitido pelas atividades de aplicação de fertilizantes em plantações e

queima de combustíveis fósseis. Alguns processos naturais nos solos e oceanos também

liberam óxido nitroso.

• A concentração de halocarbonetos tem aumentado principalmente devido às atividades

humanas. Já os processos naturais são apenas uma pequena fonte. Os principais halocar-

bonetos incluem clorofluorcarbonos (exemplos: CFC-11 e CFC-12). Esses gases foram

muito usados na refrigeração até se descobrir que eles causam a remoção de ozônio

estratosférico, isto é, contribuem para o buraco na camada de ozônio.

• O ozônio (troposférico) é um gás de efeito estufa que é continuamente produzido e

destruído na atmosfera por reações químicas. Na troposfera, as atividades humanas têm

aumentado a concentração de ozônio através da liberação de gases, como monóxido de

carbono, hidrocarbonos e óxido de nitrogênio, que reagem quimicamente e formam o

ozônio. Como já mencionado, os halocarbonetos liberados pela atividade humana destroem

o ozônio estratosférico e contribuem para o buraco na camada de ozônio.

• O vapor d’água é o mais abundante e importante gás de efeito estufa na atmosfera. Entretanto,

as atividades humanas têm somente uma pequena influência direta na quantia de vapor

d’água. Indiretamente, os seres humanos podem afetar substancialmente a quantia de vapor

d’água e mudar o clima. Por exemplo, uma atmosfera mais quente contém mais vapor

297

Meteorologia


d’água. As atividades humanas também influenciam o vapor d’água através de emissões

de CH4, pois este gás sofre uma destruição química na estratosfera e produz uma pequena

quantia de vapor d‘água.

• Os aerossóis são pequenas partículas presentes na atmosfera com tamanho, concentração

e composição química que variam amplamente. Alguns aerossóis são emitidos

diretamente na atmosfera, enquanto outros são formados a partir de compostos

já existentes. Os combustíveis fósseis e a queima de biomassa têm aumentado a

quantidade de aerossóis que contêm compostos de enxofre, compostos orgânicos e

fuligem (black carbon). As atividades humanas, como mineração e processos industriais,

têm aumentado a quantidade de poeira na atmosfera. Com relação aos aerossóis

naturais, tem-se: poeira de minerais, sal marinho, emissões biogênicas dos continentes

e oceanos, e sulfato e poeira produzidos pelas erupções vulcânicas.

As mudanças no uso do solo (trocar a vegetação natural por algum cultivo ou por área

urbanizada etc.) são um fator que pode produzir grandes impactos no clima. Tais mudanças

influenciam o albedo, a evaporação e até mesmo os ventos.

O desmatamento aumenta a quantia de dióxido de carbono e outros GEE na atmosfera.

A vegetação e o solo das florestas tropicais armazenam 460-575 bilhões de toneladas de carbo-

no no mundo (UrqUhart et al., 2001). Quando uma floresta é cortada e queimada, o carbono

que estava armazenado nos troncos das árvores (cerca de 50% da madeira é constituída de

carbono) se une ao oxigênio e é liberado na atmosfera em forma de CO2. O desflorestamento

também afeta o clima local porque reduz o resfriamento, o qual é associado à evaporação.

De acordo com Urquhart et al. (2001), algumas pesquisas sugerem que cerca da metade da

precipitação que atinge as florestas tropicais é resultado da sua própria umidade. Os processos

de evaporação e evapotranspiração das árvores e vegetação fornecem grande quantia de vapor

d´água para a atmosfera local, promovendo a formação de nuvens e precipitação. Quando há

menos evaporação significa que mais energia solar é hábil para aquecer a superfície terrestre e,

consequentemente, o ar adjacente, o que produz um aumento nas temperaturas.

298



A Figura 13.14 mostra algumas das fontes de emissão de GEE e contribuição associada no Globo.

É possível observar que 66% das emissões são devidas à industrialização e à queima de combustíveis

fósseis, sendo o CO2 o maior contribuinte. A agropecuária responde por 20%, sendo o metano o

maior responsável. Os restantes 14% são originados de processos de mudanças no uso da terra, em

que o CO2 tem também a maior contribuição.

No Brasil, a principal fonte de emissão de GEE é a mudança no uso do solo (Figura 13.15),

que tem a grande influência do desmatamento e queimadas.

Figura 13.14: Origem das fontes de emissões de GEE e contribuição associada. / Fonte: cortesia de Carlos Cerri/ESALQ, 2009.

Figura 13.15: Emissões de gases e efeito estufa no Brasil entre 1990 e 2012. / Fonte: GVCES.

299

Meteorologia


13.4 Mudanças observadas no clima Desde o quarto Relatório de Avaliação das mudanças Climáticas no planeta, divulgado em

fevereiro de 2007, o IPCC menciona que:

“o aquecimento do sistema climático é inequívoco, como está agora

evidente nas observações dos aumentos das temperaturas médias globais do ar

e do oceano, do derretimento generalizado da neve e do gelo e da elevação

do nível médio do mar global”.

A Figura 13.16 mostra que, à medida que as anomalias positivas da temperatura do ar e do

mar aumentam no globo o nível do mar tambpem aumenta, assim como há uma redução da

cobertura de gelo marinho (essa última informação é para dados coletados no Ártico).

Figura 13.16: Mudanças observadas na (a) temperatura da superfície média global, (b) média global do nível do mar e (c) cobertura de neve no Hemisfério Norte de abril a maio. Todas as diferenças são correspondentes às médias do período de 1961 a 1990. / Fonte: adaptado de IPCC, 2007.

300



A Figura 13.17 mostra uma comparação entre as simulações dos modelos climáticos

(curvas cloridas) e os dados observados de anomalia global da temperatura em superfície

(curva preta) entre 1850 e 2010. Quando os modelos são dirigidos apenas por forçantes

Figura 13.17: Comparação entre as simulações dos modelos climáticos e dados observados de temperatura do ar à superfície no período de 1850 a 2010. A curva preta indica as observações, enquanto a azul, simulações usando apenas forçantes naturais e a rosa, simulações usando forçantes naturais e atropogênicas. / Fonte: adaptado de Climatechange, 2013.

301

Meteorologia


naturais (curva em azul), as simulações não representam de maneira adequada as tendências das

anomalias observadas. Quando dirigidos por forçantes naturaus e antropogênicas (curva em

rosa), as simulações conseguem reproduzir o aumento da temperatura ao longo dos últimos

40 anos. Assim a Figura 13.17 sugere que é muito provável que o aumento observado da

temperatura média global em superfície média global nas últimas décadas esteja relacionado

com o aumento das concentrações do GEE associadas às forçantes antropogênicas.

13.5 Projeções do Clima Futuro A Figura 13.17 sugere que os modelos atmosféricos podem ser confiáveis, ao reproduzir

a variabilidade da temperatura quando diferentes tipos de forçantes (externas e internas) são

utilizadas. Vários modelos climáticos têm sido usados para prover projeções do clima futuro

com base nos cenários de emissões do IPCC. Os cenários correspondem a uma descrição

de um estado futuro do mundo levando em consideração o desenvolvimento econômico e

tecnológico, demografia, etc. Existem cenários em que considera maior utilização de fontes de

energia limpa, uso adequado dos recursos naturais, e mnos injeção de GEE estufa na atmosfera.

Entretanto, há cenários pessimistas que não consideram o perfil descrito e incluem maior inje-

ção de GEE na atmosfera. Os modelos climáticos são “alimentos” com a descrição desses cená-

rios e executam simulações numéricas para projetar o estado futuro do clima. Muitos cenários

têm sido desenvolvidos ao longo dos anos para serem fornecidos aos modelos climáticos. Por

exemplo, o quarto relatório do IPCC utilizou os Special Report on Emissions Scenarios (SRES,

ver naKicenOvic et al, 2000 para uma descrição detalhada dos cenários SRES). Já o quinto

relatório, empregou o Representative Concentration Pathways (RCPS). A Figura 13.18 mostra

as projeções de temperatura do ar à superfície, em termos anuais, considerando 4 cenário:

RCP 2.6, 4.5, 6.0 e 8.5 e três períodos futuros: 2046-2065, 2081-2100 e 2181-2200. Note

que independente do cenário e período analisado, os maiores aumentos de temperatura são

projetados sobre o continente e, principalmente, nas latitudes altas do Hemisfério Norte. Nos

3 períodos analisados, as maiores temperaturas são projetadas usando o cenário RCP8.5, que é

o mais pessimista.

302



Com relação à precipitação, a Figura 13.18 mostra as mudanças projetadas para cada

estação do ano considerando o cenário RCP 8.5 e três períodos: 2046-2065, 2081-2100 e

2181-2200. De forma geral, em todas as estações do ano é projetado aumento de precipitação

no polos e na região da ZCIT.

Figura 13.18: Mudanças projetadas para a temperatura do ar (°C) próxima à superfície em termos anuais, considerando 4 cenários: RCP 2.6, 4.5, 6.0 e 8.5, três períodos: 2046-2065 (coluna esquerda), 2081-2100 (coluna central) e 2181-2200 (coluna direita) e a medida de diferentes modelos. As figuras correspondem às medidas dos períodos futuros menos a dos período 1986-2005. / Fonte: adaptado de IPCC,2013.

303

Meteorologia


A Figura 13.20 mostra a projeção de temperatura e precipitação do modelo regional

Precis para o período de 2071-2100. No painel esquerdo, pode-se notar que, para o Brasil, são

projetadas tendências positivas de noites quentes, ou seja, madrugadas mais quentes e redução

das noites frias. No painel direito, são projetados aumentos nos extremos de precipitação sobre

a maior parte das regiões centro-oeste e sudeste, por exemplo. Na maior parte do Brasil há a

projeção de que chuvas com volume superior a 10 mm poderão ocorrer durante períodos entre

4 e 20 dias.

Figura 13.19: Mudanças projetadas para a precipitação (porcentagem), em termos sazonais, considerando o cenário RCP 8.5, três períodos: 2046-2065 (coluna esquerda), 2081-2100 (coluna direita) e 2181-2200 (coluna direita) e a média de diferentes modelos. As figuras correspondem a média dos períodos futuros menos a do período 1986-2005. / Fonte: adaptado de IPCC, 2013.

304



As mudanças na temperatura do ar são as mais fáceis de medir, mas a umidade atmosférica,

precipitação e circulação atmosférica também mudam, à medida em que o sistema climático

inteiro é afetado (IPCC, 2007). Um aumento na temperatura do ar conduz a um aumento na

capacidade da atmosfera manter vapor d’água. Esses efeitos juntos alteram o ciclo hidrológico

e, especialmente, as características da precipitação. O diagrama a seguir (Figura 13.21) resume

a relação entre o aquecimento global e as variáveis atmosféricas. Com o aquecimento global

associado ao aumento da temperatura e evaporação, há aumento na capacidade da atmosfera de

reter umidade, intensificando o efeito estufa e alterando os regimes de chuvas sobre determinada

região. A alteração nos regimes de chuvas pode ocorrer tanto no sentido de intensificar quanto de

reduzir os volumes precipitados.

Figura 13.20: Projeção de temperatura e precipitação do modelo regional Precis para o período de 2071-2100. / Fonte: Cortesia de José Marengo CCST/INPE.

305

Meteorologia


Para finalizar esta seção, a Figura 13.22 mostra a relação sistemática entre emissões e concen-

trações dos GEE, mudança climática, impacto nos sistemas naturais e os caminhos do desenvolvi-

mento socioeconômico. Nela, o termo adaptação refere-se a medidas para reduzir, em curto prazo,

o impacto das mudanças climáticas na sociedade e está relacionada a esforços locais e nacionais.

Já o termo mitigação refere-se a medidas para diminuir as emissões antropogênicas dos GEE a

longo prazo e está relacionada a esforços internacionais como os acordos entre países.

Figura 13.21: Relação entre aquecimento global e as variáveis atmosféricas

Existem algumas incertezas nas projeções climáticas, que são inerentes aos diversos dados observados e às limitações dos modelos de clima. Mas, mesmo que as incertezas continuem persistindo, sabe-se o suficiente para afirmar que o aumento na concentração dos Gases de Efeito Estufa (e seu impacto no aquecimento global), associado às fontes antropogênicas, é um fato e deve ser levado em consideração.

306



13.6 O mundo e as mudanças climáticas Conforme descrevem Oliveira et al. (2009), em 1972 ocorreu, em Estocolmo, a primeira

Conferência das Nações Unidas para o Desenvolvimento Humano, onde foi dado o alerta

de que os problemas ambientais são fruto de um modelo de desenvolvimento em que os

recursos naturais são tidos como inesgotáveis. Mas o tema relacionado ao aquecimento global

só começou a ganhar maior destaque a partir da Conferência das Nações Unidas para o Meio

Ambiente e Desenvolvimento, realizada no período de 3 a 4 de junho de 1992, no Rio de

Janeiro (a chamada Rio-92). Nesse evento, vários documentos com compromissos importantes

para a humanidade foram assinados, entre os quais o da Convenção sobre Mudança do Clima.

Essa convenção representa o consenso de mais de uma centena de países sobre a necessidade de

se fazer um esforço em escala global para reduzir a emissão de gases que intensificam o efeito

estufa. Essa convenção também delegou ao IPCC a missão de avaliar os conhecimentos atuais

sobre as mudanças do clima, os impactos ambientais, econômicos e sociais das mudanças do

clima e as possíveis estratégias para lidar com tais impactos (como já foi mencionado no início

deste texto, o IPCC foi criado em 1988).

Figura 13.22: Relação sistemática entre emissões e concentrações dos GEE, mudança climática, impacto nos sistemas naturais e os caminhos do desenvolvimento socioeconômico.

307

Meteorologia


Em 1995, aconteceu a primeira Conferência das Partes (COP 1) na Alemanha.

A Conferência das Partes da Convenção-Quadro das Nações Unidas de Mudanças Climáticas

(COP/CQNUMC) é um fórum em que os signatários da Convenção sobre Mudança do

Clima fazem discussões e apresentam suas expectativas. A COP 2 foi realizada em 1996 em

Genebra, na Suíça. A partir dessa conferência começaram a ser plantadas as primeiras sementes

do Protocolo de Quioto, o qual tomou seu formato conclusivo na COP 3 - realizada em 1997

em Quioto, no Japão - e foi gerado com o intuito de que os países industrializados reduzissem

suas emissões de Gases de Efeito Estufa em, pelo menos, 5% em relação aos níveis do ano de

1990 entre o período de 2008 e 2012.

Oliveira et al. (2009) também mencionam que foi na COP 3 que a delegação brasileira

apresentou oficialmente a proposta do Brasil, que previa a criação de um fundo mundial,

denominado Fundo de Desenvolvimento Limpo, que seria alimentado por contribuições advindas

de penalidades arbitradas aos países industrializados que não cumprissem suas metas quantitativas

de redução de emissões acordadas. Esse fundo serviria para financiar projetos em países em

desenvolvimento para a implementação de ações orientadas ao desenvolvimento sustentável.

Tal proposta serviu de inspiração para o chamado Mecanismo de Desenvolvimento Limpo

(MDL). No MDL, as empresas ou governos dos países industrializados compram créditos de

projetos que reduzem as emissões dos GEE em países em desenvolvimento e promovem, ao

mesmo tempo, o desenvolvimento sustentável. Assim, essas nações podem usar esses créditos

para atingir sua própria meta de redução de emissões.

Em 1998, foi realizada a COP 4 em Buenos Aires. Nela, um total de 39 países desenvol-

vidos assinaram o Protocolo de Quioto, inclusive os Estados Unidos. No entanto, o senado

norte-americano não o ratificou, o que desobrigava o país de cumprir a sua meta. Só em

16 de fevereiro de 2005 o Protocolo de Quioto entrou em vigor, com as seguintes metas:

Mais informações sobre o Protocolo de Quioto podem ser encontradas em http://mudancasclimaticas.cptec.inpe.br/~rmclima/pdfs/Protocolo_Quioto.pdf

http://mudancasclimaticas.cptec.inpe.br/~rmclima/pdfs/Protocolo_Quioto.pdf

308



• Os países do anexo I terão de reduzir, no período de 2008 a 2012, 5,2% de suas emissões

de dióxido de carbono (CO2), metano (CH

4) e óxido nitroso (N

2O), em relação aos

níveis do ano de 1990. (No Anexo I estão os países-membros da Organização para a

Cooperação e o Desenvolvimento Econômico (OCDE), além dos países do antigo bloco

soviético – grupo de países com compromisso de redução de seus GEE; já fora do Anexo

I estão todos os demais, principalmente os países em desenvolvimento - grupo sem

compromisso de redução de seus GEE.

• Os países do Anexo I terão de reduzir seus níveis de hidroclorofluorcarbono (CFH),

perfluorcarbono e hexafluoreto de enxofre (SF6) aos níveis do ano de 1995.

• É permitido o “comércio de emissões” entre países do Anexo I. Países que reduzirem mais

do que a sua meta podem vender créditos para aqueles que não conseguirem alcançar sua

própria meta.

• É permitido aos países do Anexo I que não conseguirem cumprir suas metas de redução

de emissão utilizar o Mecanismo de Desenvolvimento Limpo, “pagando” pelo não

cumprimento das metas com investimentos em projetos em países do Não-Anexo I que

reduzam emissões.

Na realidade, o Protocolo de Quioto estabeleceu uma meta de redução de emissões para

cada país, e cada país do Anexo I declarou a meta de redução que desejava e/ou poderia atingir.

Em 1999, foi realizada a COP 5 em Bonn, na Alemanha. Já, em 2005, ocorreu a COP 11 em

Montreal, no Canadá. Nesta, começaram os debates sobre as regras a serem seguidas depois do

primeiro período de compromisso do Protocolo de Quioto (a partir de 2012).

A Tabela 13.1 mostra o ano e local de ocorrência da COPs até 2015.

309

Meteorologia


Tabela 13.1 Ano e local de ocorrência das COPs.

COPs Ano LocalCOP1 1995 Berlim - Alemanha

COP2 1996 Genebra – Suíça

COP3 1997 Quioto – Japão

COP4 1998 Buenos Aires – Argentina

COP5 1999 Bonn – Alemanha

COP6 2000-2001 2000 – Parte 1 – Haia - Holanda 2001 – Parte 2 – Bonn - Alemanha

COP7 2001 Marrakesh – Marrocos

COP8 2002 Nova Déli - Índiia

COP9 2003 Milão – Itália

COP10 2004 Buenos Aires - Argentina

COP11 2005 Montreal - Canadá

COP12 2006 Nairóbi – Quênia

COP13 2007 Bali - Indonésia

COP14 2008 Poznan - Polônia

COP15 2009 Copenhague – Dinamarca

COP16 2010 Cancun – México

COP17 2011 Durban – África do Sul

COP18 2012 Doha - Qatar

COP19 2013 Varsóvia - Polônia

COP20 2014 Lima – Peru

COP21 2015 Paris – França

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GlossárioAdaptação: iniciativas e medidas para reduzir a vulnerabilidade dos sistemas naturais e humanos aos

efeitos atuais e esperados das mudanças climáticas. Em outras palavras, é criar estratégias para conviver com as mudanças do clima.

Eventos extremos: os eventos extremos podem ser de tempo ou de clima e se referem a fenômenos que ocorrem com pouca frequência. Um exemplo extremo de tempo é a ocorrência de 10 mm de precipitação no sudeste do Brasil no período de 1 hora.

Forçante climática: mudança imposta ao balanço de energia da Terra que, tipicamente, causa uma mudança na temperatura global.

Forçantes climáticas: uma força é uma mudança imposta ao balanço de energia da Terra que, tipicamente, causa uma mudança na temperatura global.

Fotosfera: a camada visível do Sol.

Mitigação: no contexto das mudanças climáticas, significa implementar políticas para reduzir a emissão de gases de efeito estufa.

Mudanças climáticas naturais: mudanças ocorridas no clima devido a fatores, sem a influência do homem.

Resiliência: é a capacidade de um sistema social ou ecológico em absorver as perturbações sofridas sem modificar sua estrutura básica e formas de funcionamento, a capacidade de auto-organização e a capacidade de se adaptar ao estresse e mudança.

Vulnerabilidade: é o grau em que um sistema é susceptível e incapaz de lidar com os efeitos adversos das mudanças climáticas, incluindo a variabilidade climática e os eventos extremos.

http://www.planetseed.com/pt-br/node/15879

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http://earthobservatory.nasa.gov/Features/Deforestation/tropical_deforestation_2001.pdf

http://earthobservatory.nasa.gov/Features/Deforestation/tropical_deforestation_2001.pdf

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