Mudanças Climáticas – Pt. 1

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Finalmente eu criei coragem em escrever sobre o assunto do título. Coragem é a palavra pois é um assunto amplo onde há muita coisa a ser dita, ou melhor, escrita, de muitos fenômenos atmosféricos interagindo em várias escalas, o que não é obvio em grande parte das vezes para o grande público. Assim, para iniciar esta série de textos, nada melhor do que explicar alguns pontos fundamentais sobre o assunto.

Um dos pontos fundamentais em ciências climáticas, na verdade é o primeiro paragrafo de muitos livros do assunto, é saber a distinção entre clima e tempo. Os dois diferem na escala temporal basicamente. Tempo se refere ao estado momentâneo da atmosfera, por exemplo, está chovendo enquanto eu escrevo e provavelmente quando você ler isso o tempo será outro. Já clima é uma configuração mais permanente do estado da atmosfera, assim como o exemplo anterior, o clima será o mesmo em belém, equatorial úmido. Assim podemos nos programar bem em relação ao clima de uma cidade, já que estatisticamente é mais confiável que o tempo. Em são paulo por exemplo as temperaturas tendem a ficar mais baixas no período de junho, as vezes o tempo apronta e faz um dia mais quente no meio do inverno.

Entendido tudo sobre isso, podemos iniciar nossa conversa sobre mudanças climáticas. Como o próprio nome sugere, mudança no clima pode ser compreendido como uma mudança na distribuição estatística dos padrões climáticos, ou seja, em padrões de período prolongado (anos, décadas, séculos) independente da causa. A causa não é importante aqui. É importante salientar isso pois muitas vezes o termo é usado erroneamente para a mudança climática causada pela atividade humana, em oposição as mudanças causadas por processos naturas [1]. Assim, especialmente no contexto da politica ambiental, o termo mudanças climáticas quase tornou sinônimo de aquecimento global antropogênico. Em revistas científicas, o aquecimento global se refere aumento da temperatura da superfície da Terra, enquanto as mudanças climáticas inclui o aquecimento global e tudo o mais que aumenta os níveis do gases de efeito estufa [1].

A mudança climática é causada por fatores como processos bióticos, variações na radiação solar recebida pela Terra e erupções vulcânicas. Certas atividades humanas também são identificadas como importantes causas de alterações climáticas recentes, muitas vezes referida simplesmente como aquecimento global. [2]

O equilíbrio térmico e o clima da terra são determinados pela taxa entre a energia solar recebida e perdida no espaço interplanetário. A energia que chega a Terra é distribuída ao redor do globo por ventos, correntes oceânicas e outros mecanismos que afetam o clima em diferentes regiões do globo.

As mudanças no clima são provocadas por variações nas forçantes climáticas. Uma forçante é uma mudança imposta no balanco de energia planetário a qual causa uma mudança no sistema climático global. As forçantes climáticas são classificadas de duas formas. Externas quando as mudanças vem de fora do planeta, como as flutuações na radiação solar, e internas quando as mudanças que acontecem dentro do sistema planetário, como erupções vulcânicas. As modificações do clima de natureza antrópica, também estão dentro das forçantes climáticas internas. Além dessas, há forçantes internas de longo período que ocorrem como resultado da deriva continental, surgimento de uma montanha e mudanças na polaridade do campo magnético da Terra podem influenciar a atmosfera. Assim, podemos sintetizar as forçantes como:

Forcantes Externas

  • Variações de Milankovitch: Variações do clima relacionados a parâmetros da órbita terrestre: Variações na excentricidade, na obliquidade e na precessão orbital. Tais variações modificam a radiação solar recebida.
  • Atividade Solar: A variação no número de manchas solares (ciclo de 11~ anos) está diretamente ligadas com o fluxo de radiação emitido pelo sol.
  • Colisões meteóricas: colisões com a Terra e impactos meteóricos muito grandes também podem causar mudanças no clima.

Forçantes Internas

  • Deriva continental: O movimento dos continentes influenciou não apenas o clima em locais específicos, como também afetou a temperatura global ao redistribuir a radiação solar e/ou proveniente das massas continentais devido a alterações no tipo de vegetação/geleira que cobria a Terra.
  • Atividades Vulcânicas: As partículas emitidas pelos vulcões (aerossóis) refletem a luz solar, impedindo que parte dela chegue à superfície. Assim, nos anos que se seguem a grandes erupções vulcânicas observa-se um ligeiro resfriamento do sistema climático da Terra [4].
  • Química atmosférica: Alguns gases que compõem a atmosfera, chamados gases-estufa, têm a propriedade de obstruir raios infravermelhos, aumentando a temperatura da superfície, a esse fenômeno chamamos de efeito estufa. Os principais gases produtores do efeito estufa são o vapor d’água (H2O), gás carbônico (CO2), metano (CH4), Oxido Nitroso (N2O), ozônio (O3) e vários outros gases minoritários, como os clorofluorocarbonetos, que também contribuem para o efeito. Estes gases ajudam a temperatura da terra elevar-se aproximadamente 30 ºC, tornando assim a vida na terra possível.
  • Troca de calor no oceano: Ao aquecer a atmosfera, o oceano gera diferentes gradientes de temperatura, criando um movimento que produz vento e redistribuindo calor, interferindo nas correntes oceânicas, que são fundamentais para regular a temperatura do planeta. O sistema intricado de correntes oceânicas que interage com as mudanças na temperatura afetando a dinâmica térmica global. Uma particularidade nos oceanos é a sua inercia térmica ser elevada, ou seja, o tempo que demora para aquecer é tão elevado quando para esfriar. Uma consequência dessas mudanças de temperatura é a alteração na salinidade, que por sua vez é uma forçante oceânica da estratificação oceânica e na geração de correntes termohalina [6].
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Figura 2. Forcantes radiativas (Hansen el al, 2005).

A figura 2 sintetiza a variação das forçantes radiativas responsáveis por mudanças climáticas simuladas de 1880 a 2003. Essa figura mostra o efeito total de cada gás, aerossol ou radiação solar incidente, ou seja, cada forçante climática tem uma eficiência maior ou menor em alterar a temperatura global. A forçante que está para cima (valor positivo em W/m2) funciona para esquentar o planeta, e a que está para baixo, esfria (valor negativo em W/m2). A radiação solar está um pouco mais forte, esteve levemente mais forte no Século XX do que, por exemplo, no Século XXI. A curva vermelha do gráfico da figura representa a maior forçante, que é a mistura de gases de efeito estufa (GEEs) – gás carbônico (CO2), metano (CH4), óxido nitroso N2O, clorofluorcarbonos (CFCs) e outros gases traço, totalizando 2.75W/m2. A curva azul-escuro representa os aerossóis estratosféricos de vulcões, que causam uma grande forçante negativa esporadicamente, resultando em um esfriamento razoável de até 2,5 W/m2 imediatamente após a erupção. O balanço das forçantes entre 1880 e 2003 é de +1.8 W/m2, com uma incerteza de ±0.85 W/m2 devido quase inteiramente aos aerossóis[7].

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Figura 3. Mudanças de temperatura simuladas e observadas. Antes de 1900, a curva de temperaturas observadas é baseada em observações em estações meteorológicas e o modelo é amostrado nos mesmos pontos, enquanto após 1900 as observações incluem temperaturas de superfície do mar para as áreas oceânicas, e o modelo representa a média global de temperatura à superfície (Hansen et al,2005).

Hansen et al, 2005 calcularam a temperatura média global(figura 3) é através modelo computacional do sistema climático global do Goddard Institute for Space Studies, da NASA, respondendo ao conjunto destas forçantes, e concorda bem com as observações de temperaturas. O modelo climático é apenas uma representação das temperaturas observadas, mas as temperaturas do modelo seguem muito bem as observações. No modelo há, inclusive, temperaturas mais baixas.

É importante salientar bem essas diferenças entre as forcantes para critérios de comparação e entendimento futuros. Se por um lado há uma redução de radiação solar, o que provocaria um resfriamento do planeta, há um aquecimento no planeta por outras causas que não exclusivamente solares. Huber and Knutti( 2011) realizaram um estudo comparando os registros da temperatura da superfície terrestre e dos oceanos, com a atividade humana e solar. O resultado mostrou que apesar de a baixa atividade solar, o planeta está aquecendo ainda mais, a influência do homem é significativa.

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Figura 4. Contribuições Antropogênicas e naturais na variação térmica global na superfície terrestre Huber and Knutti (2011).

É claro, ainda há muitos pontos necessários para corroborar a influência antrópica nas mudanças climáticas, e eles virão nos próximos textos, porém meu objetivo nesse primeiro foi apenas colocar em pauta de forma científica um assunto que muitas vezes ainda carece de mais seriedade. Até mais !

Psiu..já saiu a parte 2 – Ciclos de Milankovitch 

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Referencias e leituras

[1]National Research Council. Advancing the Science of Climate Change. Washington, DC: The National Academies Press, 2010. doi:10.17226/12782.

[2]”What’s in a Name? Global Warming vs. Climate Change”. NASA. Retrieved23 July 2011.

[3] Miles, M. G.; Grainger, R. G.; Highwood, E. J. (2004). “The significance of volcanic eruption strength and frequency for climate” (PDF). Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 130: 2361–2376

[4]Huber, M.; Knutti, R.(2011). Anthropogenic and natural warming inferred from changes in Earth’s energy balance. Nature Geoscience 5,31–36

[5]World Metereological Orgnization. A summary for current change findings and figures, 2013.

[6]FUNDAMENTOS DE OCEANOGRAFIA FÍSICA.Circulação Termohalina. Olga T. Sato, Ph.D. (notas de aula)

[7]Fundamentos científicos das mudanças climáticas. Carlos A. Nobre, Julia Reid, Ana Paula Soares Veiga.São José dos Campos, SP: Rede Clima/INPE, 2012.

[8]Hansen, J., Nazarenko, L., Ruedy, R., Sato, M., Willis, J., Del Genio, A., Koch, D., Lacis, A., Lo, K., Menon S., Novakov, T., Perlwitz, J., Russell, G., Schmidt, G. A., Tausnev,N., 2005. Earth’s Energy Imbalance:Confirmation and Implications. DOI: 10.1126/science.1110252.

American Meteorology Glossary

Scientifc american Brasil : Humanidade polui mais que vulcanismo

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Um comentário sobre “Mudanças Climáticas – Pt. 1

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