O que sabemos sobre o clima? Investigando os efeitos do aquecimento global antropogénico Understand article

raduzido por Artur Melo. Neste, o segundo de dois artigos, o investigador do clima Rasmus Benestad do ‘Norwegian Meteorological Institute’ examina os elementos de prova de que os humanos estão a provocar alterações ao clima.

Está perfeitamente demonstrado que existe um efeito de estufa natural na Terra, que torna o planeta habitável. E então o que se passa com o aquecimento global antropogénico (AGW)? Afinal, as variações naturais do clima existiram muito antes da intervenção humana; basta olhar para as eras glaciares.

A partir de considerações teóricas, seria de esperar que a temperatura aumentasse se a perda de calor fosse inibida, mantendo constante o fornecimento de energia. O aumento das concentrações dos gases de estufa (GHGs) tem o mesmo efeito que a limitação da perda de calor, pois os GHGs são transparentes para a luz visível mas opacos para a luz infra-vermelha, a qual constitui a perda de calor da Terra para o espaço. Assim, um efeito de estufa aumentado perturba o balanço da energia radiante.

Os primeiros elementos de prova empíricos de uma alteração climática em curso, incluem um aumento sistemático de ~30% nos níveis de CO₂, desde o nível pré-industrial de 280 partes por milhão (a curva a preto na figura mostra os níveis de CO₂ a partir de 1958). Não há dúvida que o CO₂ provém de fontes fósseis, pois os rácios de isótopos mostram que o carbono tem estado menos exposto a raios cósmicos galácticos (GCRs).

Quando protões de GCRs colidem como o azoto-14 (sete protões mais sete neutrões no núcleo) na atmosfera, forma-se carbono-14 (juntamente com outros isótopos tal como o berílio-10) através de uma reacção nuclear:

¹⁴N + p → ¹⁴C + n

Significa que o carbono com um baixo rácio de isótopo carbono-14, deve ter origem em profundidades elevadas, fora do alcance dos raios cósmicos.

Além disso, a razão entre O₂ e N₂ diminuiu. O que era de esperar pelo aumento da combustão de combustíveis fósseis, em que o O₂ se combina com C para formar CO₂. Os oceanos também se tornaram mais ácidos, conduzindo a um aumento dos níveis de CO₂ tanto na atmosfera como nos oceanos.

Afinal, o carbono não pode desaparecer espontaneamente da face da Terra – em circunstâncias normais, mantém-se. Por isso, é de esperar que a queima de combustíveis fósseis produza um excedente de CO₂ algures na atmosfera, oceanos e/ou na biosfera. Extraindo carbono fóssil de grandes profundidades retira-o desses reservatórios escondidos e liberta-o na superfície da Terra, onde permanece.

De acordo com o Quarto Relatório de Avaliação (AR4) do ‘Intergovernmental Panel on Climate Change’ (IPCC), a temperatura média global, estimada a partir de milhares de termómetros espalhados pelo globo, aumentou 0.74 ± 0.18 ºC durante os últimos 100 anos, e parece ainda estar a subir. Alguns estudos baseados em informações de satélite, também relataram alterações nas características espectrais do calor irradiado pela Terra, em consonância com um efeito de estufa crescente. Medições abaixo da superfície obtidas em perfurações, também podem ser usadas para inferir alterações de temperatura, e elas também indicam que tem ocorrido um aquecimento.

O nível médio global das águas do mar está a aumentar, tanto devido ao facto de que a água mais quente tem maior volume como porque os glaciares têm derretido. Também foi documentado que a maioria dos glaciares por todo o mundo têm recuado desde finais do século XIX. As plataformas de gelo sobre o oceano Árctico diminuíram substancialmente desde que as medições por satélite começaram, e a quantidade de neve também diminuiu.

Há também elementos de prova a partir do ciclo hidrológico: sinais de quedas de água intensas mais frequentes e alterações nas estatísticas das descargas de rios e da precipitação.

Relatórios complementares sobre respostas biológicas encaixam no quadro da alteração climática global. Mudanças no aspecto das árvores, nas larguras/densidade dos anéis dos troncos, em corais, nos sedimentos dos fundos marinhos e em estalagmites testemunham como o clima se alterou no passado. Comparado com estes indicadores, o aquecimento actual parece ser excepcional durante, pelo menos, os últimos 1000 anos.

Dúvidas?

Aqueles que contestam a noção de um AGW, vulgarmente chamados cépticos do clima, têm argumentado que o aquecimento global é uma consequência de modificações no Sol. Mas, medições actuais de raios cósmicos, manchas solares e outros índices usados na descrição do estado do Sol sugerem que ele não se tornou mais activo desde 1950 (ver gráfico).

Variações no comportamento do Sol não excluem necessariamente o papel dos GHGs na alteração do clima. Se o nosso clima tivesse sensibilidade a pequenas mudanças no Sol, então isso sugeriria que ele é facilmente influenciado por alterações no balanço energético – por isso, uma razão mais forte para pensar que alterações nos GHGs poderiam causar uma modificação global no clima.

Outros factores podem influenciar o balanço radiante, assim como alterações na órbita terrestre e na actividade solar. Sabe-se que os vulcões injectam partículas para a atmosfera superior, que bloqueiam a luz solar, e que os aerossóis tanto naturais como antropogénicos também podem ter um efeito atenuador, reduzindo a quantidade de energia solar que alcança a superfície da Terra. Os aerossóis podem também influenciar a perda de calor pela Terra – o efeito acumulado depende do tipo de partícula, das suas dimensões, altitude e concentração.

Alterações na superfície terrestre podem também desempenhar um papel, alterando o modo como o planeta reflecte a luz assim como as trocas de humidade e energia entre a superfície e a atmosfera.

Alguns cépticos argumentam que o aquecimento global é uma ilusão que se deve ao efeito da urbanização. No entanto, isso não explica como a maioria dos oceanos terrestres têm aquecido tanto à superfície como em profundidade – onde não existem cidades. Nem explica porque é que o maior aquecimento tem sido observado no Árctico, Alasca e Sibéria. Além disso, a influência urbana nos valores da temperatura tem sido estudada e tida em conta na estimativa da média global.

Outro argumento usado pelos cépticos do clima é que as medições por satélite da temperatura na atmosfera não evidenciam um aquecimento semelhante às medições feitas à superfície. Esta discrepância foi devida a erros na análise dos dados de satélite; a tendência na atmosfera livre já foi conciliada com os dados de superfície.

Outros têm argumentado que a nossa atmosfera já é opaca a radiação infra-vermelha e, por isso, saturada, de modo que qualquer CO₂ adicional não terá grande efeito. No entanto, basta-nos olhar para Vénus para verificar que a atmosfera não fica saturada assim tão facilmente. Também podemos demonstrá-lo teoricamente. Além disso, não é apenas o efeito do CO₂ que interessa, já que existem processos de retroacção importantes que podem amplificar (tal como o recuo do gelo no mar, ou a humidade atmosférica) ou amortecer (nuvens baixas, por exemplo) a resposta a um efeito de estufa em alteração.

Mas não tem estado o clima sempre a mudar? Há estudiosos que argumentam que o nosso clima tem um comportamento cíclico natural. Como sabemos que o aquecimento actual não é apenas uma fase de um ciclo natural, tal como um recuo de uma era glaciar curta?

Podemos deduzir a partir das leis da física que a temperatura média não se altera apenas espontaneamente, já que o calor tem que ser conservado. No passado, alguma coisa em particular terá provocado as variações – como alterações na órbita terrestre, a constituição da atmosfera, a actividade solar, os vulcões ou alterações da paisagem. Nenhum destes factores, excepto a alteração nas concentrações dos GHG, permitem explicar o actual aquecimento. Mesmo alterações no próprio sistema, tal como as Oscilações a Sul do El Niño, podem produzir algumas variações, mas estas tendem a ser fracas quando comparadas com as alterações devidas a forças externas. E qualquer que seja a causa há sempre uma explicação física para as alterações, seja ela externa ou interna.

Podemos realmente confiar nos modelos climáticos globais (GCMs)? Os GCMs não são perfeitos, mas ainda são a melhor ferramenta disponível para fazer previsões para o futuro. Um GCM pode ser comparado com um enorme puzzle, onde a imagem global emerge a partir de pequenas peças encaixadas de forma consistente e organizada. Os GCMs incorporam tudo o que sabemos sobre o sistema climático em termos de leis físicas e elementos empíricos, e fornecem uma imagem compreensiva por intermédio de métodos numéricos em grandes computadores. Algumas equações que descrevem o processo não têm solução exacta, mas as aproximações fornecem, todavia, uma boa representação.

Previsões para o futuro

Então o que podemos esperar de um AGW? As descobertas científicas, publicadas em revistas científicas da especialidade, foram reunidas e avaliadas no relatório do IPCC, o qual apresenta em seguida o enquadramento global para o futuro.

De acordo com o AR4, um AGW irá provavelmente resultar num aquecimento geral, com uma resposta mais forte no Árctico e sobre os continentes. Nas regiões sub-tropicais, poderão ocorrer mais secas, mas espera-se que as latitudes superiores recebam mais precipitação. O relatório sugere que irão acontecer mais inundações e situações de fome. Os glaciares podem derreter, reduzindo o abastecimento de água potável para uma grande parte da população mundial. Uma subida do nível das águas do mar afectará as terras baixas das zonas costeiras, e em algumas regiões as pessoas podem ser forçadas a deslocar-se para terrenos mais elevados.

A época dos furacões de 2005 produziu um número sem precedentes – pelo menos nos tempos modernos – de ciclones tropicais nas Caraíbas/Atlântico Norte, alguns dos quais resultaram num número substancial de mortos e feridos e danos severos. Será que vai haver furacões/tufões mais frequentes e mais potentes quando o mundo estiver mais quente? E estaremos agora a testemunhar uma tendência na actividade dos ciclones tropicais? Actualmente, não podemos ter a certeza, apesar de haver algumas indicações que o potencial para a intensidade da tempestade pode subir, e que tem havido uma tendência crescente na actividade associada aos ciclones tropicais mais fortes sobre algumas bacias oceânicas.

Pistas de condensação

Este MERIS (Medium Resolution Imaging Spectrometer) mostra a maior parte do nordeste da Europa, incluindo regiões da Alemanha, Suécia, Polónia e Dinamarca.

As nuvens alongadas que rodeiam a Dinamarca e prologam para leste, particularmente visíveis sobre o mar, são de facto pistas de condensação constituídas por vapor de água das aeronaves. O número de rastos alongados reflecte o elevado nível de tráfego aéreo nos céus. Pensa-se que estes rastos podem originar cirros de grande altitude, que podem contribuir para o aquecimento global.

Trabalhos incluídos no ‘Data User Element’ (DUE) da ESA incluem actualmente estudos sobre pistas de condensação e quaisquer efeitos que possam ter na alteração do clima.

Aspectos sociais

Para além de questões científicas em torno do AGW, existem, claramente, também os aspectos éticos, tais como os associados com a percepção de que os países ricos são os mais responsáveis pelo aumento das emissões de GHGs mas são os menos afectados^w1. Há também considerações energéticas, e a questão de saber se as fontes renováveis de energia podem substituir as fontes fósseis. Além disso, considerações económicas e opções políticas relativas à alteração do clima estão intimamente relacionadas com as opções energéticas e a emissão de gases de estufa.

O debate do clima pode realmente ser um dos mais profundos problemas do nosso tempo. Seria uma pena se o grande público não pudesse participar neste debate por falta de conhecimento. Por isso, é importante que as escolas ensinem os alunos sobre o clima e a alteração do clima, e que a sua informação seja precisa e actualizada.

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