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A temperatura média global da superfície do nosso planeta, cerca de 15°C, é possível devido ao efeito de estufa: parte da radiação solar que atinge o nosso planeta é absorvida e emitida sob a forma de outro tipo de radiação, a qual pode ser reabsorvida por alguns constituintes da atmosfera, aquecendo-a. Esses constituintes designam-se gases com efeito de estufa (GEE) e são, por exemplo, o dióxido de carbono, a água, o metano, o óxido nitroso1 e os clorofluorcarbonetos. Clima e tempo são dois conceitos que facilmente se confundem. Ambos referem-se a parâmetros meteorológicos, como a temperatura, a precipitação e a velocidade do vento, que ocorrem numa determinada região. Porém, distinguem-se pelo período de tempo a que se referem: estado de tempo diz respeito a períodos muito curtos, enquanto clima refere-se a períodos de, pelo menos, 30 anos. Consequentemente, o tempo é inconstante e sujeito a grande variação, mesmo ao longo de um dia; contudo, o clima considera médias e variabilidades estatísticas dos parâmetros meteorológicos, registados ao longo de um período prolongado. Numa dada região do globo, é natural a ocorrência de variabilidade climática, isto é, os seus parâmetros meteorológicos flutuam em torno das médias climáticas dessa região. Já as alterações climáticas referem-se a, por exemplo, mudanças da média dos parâmetros meteorológicos, que persistem durante um período prolongado. O clima muda devido a forçamentos naturais do clima, como os ciclos solares de 11 anos, durante os quais varia a quantidade de energia irradiada, alterando a quantidade de radiação do Sol que atinge a Terra. Contudo, o clima também se altera devido a forçamentos antropogénicos do clima, uma vez que diversas atividades humanas contribuem para a acumulação de GEE na atmosfera e, consequentemente, para a intensificação do aumento da temperatura média global. Destas, destacamos a queima de combustíveis fósseis, a agropecuária (em particular, o cultivo de arroz e a exploração de mamíferos ruminantes) e a aplicação de fertilizantes nitrogenados na agricultura.
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Índice
1 SUMÁRIO ............................................................................................................................... 1
2 ENQUADRAMENTO GERAL .................................................................................................... 2
3 FUNCIONAMENTO DO SISTEMA CLIMÁTICO DO PLANETA TERRA ....................................... 4
4 ALTERAÇÕES CLIMÁTICAS, SUAS CAUSAS E PROJEÇÕES PARA O FUTURO ........................... 7
4.1. Forçamentos naturais do clima ..................................................................................... 9
4.2. Forçamentos antropogénicos do clima ....................................................................... 12
4.3. Projeções para o futuro ............................................................................................... 17
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................................... 20
Anexo 1 – Cenários e projeções climáticas ................................................................................. 23
Anexo 2 – Características da energia radiante ............................................................................ 28
Anexo 3 – Alterações climáticas ao longo da história da Terra .................................................. 30
1
1 SUMÁRIO
A temperatura média global da superfície do nosso planeta, cerca de 15°C, é
possível devido ao efeito de estufa: parte da radiação solar que atinge o nosso planeta
é absorvida e emitida sob a forma de outro tipo de radiação, a qual pode ser
reabsorvida por alguns constituintes da atmosfera, aquecendo-a. Esses constituintes
designam-se gases com efeito de estufa (GEE) e são, por exemplo, o dióxido de
carbono, a água, o metano, o óxido nitroso1 e os clorofluorcarbonetos.
Clima e tempo são dois conceitos que facilmente se confundem. Ambos referem-se
a parâmetros meteorológicos, como a temperatura, a precipitação e a velocidade do
vento, que ocorrem numa determinada região. Porém, distinguem-se pelo período de
tempo a que se referem: estado de tempo diz respeito a períodos muito curtos,
enquanto clima refere-se a períodos de, pelo menos, 30 anos. Consequentemente, o
tempo é inconstante e sujeito a grande variação, mesmo ao longo de um dia; contudo,
o clima considera médias e variabilidades estatísticas dos parâmetros meteorológicos,
registados ao longo de um período prolongado.
Numa dada região do globo, é natural a ocorrência de variabilidade climática, isto
é, os seus parâmetros meteorológicos flutuam em torno das médias climáticas dessa
região. Já as alterações climáticas referem-se a, por exemplo, mudanças da média dos
parâmetros meteorológicos, que persistem durante um período prolongado.
O clima muda devido a forçamentos naturais do clima, como os ciclos solares de 11
anos, durante os quais varia a quantidade de energia irradiada, alterando a quantidade
de radiação do Sol que atinge a Terra. Contudo, o clima também se altera devido a
forçamentos antropogénicos do clima, uma vez que diversas atividades humanas
contribuem para a acumulação de GEE na atmosfera e, consequentemente, para a
intensificação do aumento da temperatura média global. Destas, destacamos a queima
de combustíveis fósseis, a agropecuária (em particular, o cultivo de arroz e a
exploração de mamíferos ruminantes) e a aplicação de fertilizantes nitrogenados na
agricultura.
Palavras-chave: efeito de estufa, gases com efeito de estufa, clima, tempo, variabilidade
climática, alterações climáticas, forçamentos naturais e antropogénicos do clima
1 Óxido nitroso também é designado óxido de diazoto.
2
2 ENQUADRAMENTO GERAL
Nas últimas décadas, tem-se verificado uma grande evolução do ramo da ciência
que se dedica ao estudo do clima, sustentada por um notável progresso das
metodologias e dos instrumentos científicos, nomeadamente de modelos de projeções
climáticas. Deste modo, tornou-se relevante analisar a literatura científica que vai
sendo produzida, de forma a sistematizar as evidências acumuladas pela comunidade
científica. Assim, em 1988, foi constituído o Intergovernmental Panel On Climate
Change2 (IPCC), pelas United Nations3 (UN) e pela World Meteorological Organization4
(WMO), para rever e avaliar a investigação realizada na área das alterações climáticas
(IPCC, 2015a). O IPCC publica periodicamente relatórios referentes à análise efetuada,
os quais são relevantes para cientistas, decisores políticos e público em geral.
A questão das alterações climáticas encontra-se envolta em controvérsia e existem
certas fações, em particular em países desenvolvidos anglófonos, que rejeitam a
responsabilidade humana nas mudanças que se têm vindo a registar no sistema
climático. De facto, independentemente de opiniões individuais, desde o seu primeiro
relatório, em 1990, o IPCC assinala que o clima está a mudar, que tem impactes
relevantes nas sociedades humanas, assim como nos ecossistemas, e que a redução
das suas consequências requer cooperação internacional. Na sua última avaliação dos
progressos na literatura científica (IPCC, 2014), o painel vai mais longe, indicando que:
A temperatura média global da superfície da Terra sofreu um aquecimento de
0,85°C [de 0,65 a 1,06 °C] no período de 1880 a 2012 (ver figura 1).
Comparando com o período 1986-2005, no final do século XXI prevê-se um
aumento da temperatura média global da superfície entre 0,3°C (limite inferior
do cenário de menor emissão de gases com efeito de estufa, GEE) e 4,8°C
(limite superior do cenário com maior emissão). O Anexo 1 apresenta mais
informação em relação aos cenários de emissão de GEE, enquadrando-os nos
cenários climáticos e nas projeções climáticas.
A influência humana, ou antropogénica, no sistema climático é inequívoca e
deve-se principalmente à emissão, sem precedentes, de GEE (ver figura 2).
2 Painel Intergovernamental para as Alterações Climáticas. 3 Nações Unidas. 4 Organização Meteorológica Mundial.
3
A emissão contínua de GEE irá intensificar o aquecimento global, dando origem
a mudanças prolongadas no sistema climático, aumentando a probabilidade de
ocorrência de impactes muito significativos, generalizados e irreversíveis para
pessoas e ecossistemas.
A adaptação e a mitigação são estratégias complementares para,
respetivamente, gerir e reduzir os riscos das alterações climáticas.
Muitas opções de adaptação e de mitigação podem contribuir para lidar com as
alterações climáticas, mas nenhuma opção isolada é suficiente.
Figura 1 – Anomalias da temperatura média global da superfície. Para a elaboração deste gráfico foram calculadas as médias das anomalias das temperaturas superficiais terrestres e oceânicas globais, para cada ano, tendo como referência a média durante o período de 1986 a 2005. As diferentes cores referem-se a dados com diferentes origens (IPCC, 2014, p. 3).
Figura 2 – Concentrações médias globais de GEE. Concentrações atmosféricas de dióxido de carbono (CO2, a verde), de metano (CH4, a cor de laranja) e de óxido nitroso (N2O, a vermelho), determinadas a partir de dados obtidos a partir de tarolos de gelo5 e de medições atmosféricas diretas (IPCC, 2014, p. 3). NOTA: ppm e ppb referem-se, respetivamente, a partes por milhão e partes por bilião.
5 Tarolos de gelo são colunas de gelo obtidas por perfuração com sonda rotativa. Aquando da formação das camadas de gelo são capturadas e preservadas pequenas quantidades de ar atmosférico. Deste modo, as camadas formadas há milhões de anos atrás permitem a medição e o registo das concentrações de diferentes gases atmosféricos no passado geológico (Masson-Delmotte et al., 2013).
4
Na parte I dos manuais deste curso, iremos fazer frequentemente referência ao
trabalho do IPCC, dado este painel contar com a colaboração de uma vasta equipa de
especialistas de várias nacionalidades, de forma a incluir diversos pontos de vista e
áreas de conhecimento científico (IPCC, 2015a). Dois factos adicionais contribuem,
ainda, para elevar o grau de confiança na qualidade do trabalho desenvolvido por este
painel; em primeiro lugar, foi-lhe atribuído o prémio Nobel da Paz, em 2007, ano da
publicação do relatório da quarta avaliação; em segundo lugar, o IPCC submete os seus
próprios processos e procedimentos de funcionamento a avaliação externa, com o
intuito de os melhorar (IPCC, 2015b).
As secções seguintes deste manual analisam, brevemente, o funcionamento do
sistema climático do planeta Terra, abordando conceitos fundamentais como o efeito
de estufa e a forma como o clima tem vindo a mudar, e continuará a fazê-lo, devido a
fatores humanos e naturais.
3 FUNCIONAMENTO DO SISTEMA CLIMÁTICO DO PLANETA TERRA
O sistema climático da Terra é aberto, complexo, dinâmico e interativo. Inclui os
seguintes subsistemas: a atmosfera (camada muito fina de gases que envolve a Terra),
a hidrosfera (água no estado líquido), a criosfera (água sob a forma de gelo e neve), a
litosfera (continentes e fundos oceânicos) e a biosfera (seres vivos) (IPCC, 2007;
Miranda, 2010a). A fonte de energia para o sistema climático é a energia radiante
proveniente do Sol. O Anexo 2 explica algumas características da energia radiante, com
o intuito de apoiar a compreensão do funcionamento do sistema climático.
Como a temperatura global da Terra se manteve relativamente constante durante
vários séculos, podemos inferir que a quantidade de energia solar que atinge o planeta
deve estar praticamente em equilíbrio com a energia que este emite para o espaço.
Deste modo, o planeta Terra encontra-se, praticamente, em equilíbrio radiativo, como
iremos explicar nos próximos parágrafos (acompanhar com a análise da figura 3).
Da radiação solar com comprimento de onda curto que atinge a atmosfera, cerca
de 30% é refletida de volta para o espaço, 20% é absorvida pela atmosfera e 50% é
5
absorvida pela superfície da Terra, quer pelos solos quer pelos oceanos (Cubasch et al.,
2013). A radiação refletida pela Terra designa-se albedo. Esta reflexão é feita por
alguns gases, pequenas partículas sólidas ou líquidas em suspensão na atmosfera
(designados aerossóis), nuvens, superfícies aquáticas e solo (Cubasch et al., 2013;
IPCC, 2007).
Figura 3 – Modelo idealizado do efeito de estufa natural. A reflexão da energia solar pela atmosfera e pela superfície terrestre está representada com setas amarelas. A emissão de energia solar absorvida sob a forma de radiação infravermelha (IV) pela superfície terrestre e por certos constituintes da atmosfera encontra-se representada por setas vermelhas. Parte da radiação IV escapa-se para o espaço e parte é reabsorvida de novo. Atualmente, é considerado que a intensidade do efeito de estufa se encontrava a níveis naturais no período pré-industrial, antes da intervenção humana em grande escala, como iremos explicar na próxima secção deste manual.
Como em qualquer outro corpo, a maioria da energia absorvida pelo sistema Terra
é reemitida sob a forma de radiação infravermelha (IV), ou seja, com um comprimento
6
de onda longo. Esta energia é novamente absorvida por alguns constituintes da
atmosfera, como o vapor de água (H2O) ou o dióxido de carbono (CO2), que reemitem
radiação IV em todas as direções, provocando o aquecimento das camadas inferiores
da atmosfera e da superfície terreste, através de um fenómeno designado por efeito
de estufa6 (Cubasch et al., 2013). A designação de efeito de estufa deve-se à analogia
estabelecida com o que acontece numa estufa de plantas, onde o plástico ou vidro se
deixam atravessar pela radiação solar de comprimento de onda curto, retendo,
contudo, a radiação de comprimento de onda longo, emitida pelo solo (IPMA, 2015b).
Desta forma, a temperatura no interior da estufa torna-se superior em relação à do
seu ambiente envolvente.
Nem todos os gases presentes na atmosfera contribuem da mesma forma para o
efeito de estufa. De facto, cerca de 78% da atmosfera é constituída por azoto (N2) e
21% por oxigénio (O2), gases que quase não absorvem radiação7. Os gases que
efetivamente contribuem para o aquecimento da Terra designam-se por gases com
efeito de estufa (GEE) e existem em muito menor quantidade na atmosfera (cerca de
1%). Os que apresentam maior impacte são o dióxido de carbono (CO2) e o vapor de
água (H2O), seguidos do metano (CH4), óxido nitroso (N2O), clorofluorcarbonetos (CFC),
entre outros.
A temperatura média verificada atualmente a nível global, cerca de 15°C, e que
possibilita a existência de água no estado líquido, assim como de vida, existe devido ao
efeito de estufa natural. Caso não existissem GEE na atmosfera, a temperatura média
global estimada seria muito inferior: cerca de -18°C (IPMA, 2015b; Santos, 2007).
Apesar de se poder calcular uma temperatura média global para o nosso planeta, a
nossa experiência pessoal, e outras fontes de informação, dizem-nos que a
temperatura e outros parâmetros meteorológicos podem variar bastante da noite para
o dia e geograficamente. A nossa experiência quotidiana refere-se às condições do
estado de tempo, o qual é inconstante e pode variar substancialmente, num dado local
e num curto período. Por sua vez, o conceito de clima, descreve as condições
6 A designação mais correta para designar este fenómeno é “efeito estufa”, contudo, com a banalização da sua utilização, passou a usar-se “efeito de estufa”. 7 O azoto e o oxigénio, constituintes importantes da atmosfera, não possuem a capacidade de absorver a radiação infravermelha, devido à sua estrutura linear diatómica (cada molécula é formada por dois átomos). Em contrapartida, outros gases muito menos abundantes e com moléculas mais complexas são mais eficazes na captação da energia radiante da Terra.
7
meteorológicas predominantes, como a temperatura, a pressão, a humidade, o vento,
a presença de nuvens, a precipitação, etc., num determinado local e durante um
período de tempo prolongado (Cubasch et al., 2013; IPMA, 2015a). O clima surge
frequentemente definido como o estado do tempo médio (average weather) ou como
uma síntese do estado do tempo; contudo, em rigor, consiste numa descrição
estatística de vários elementos (atmosféricos, terrestres e oceânicos) durante um
período de tempo prolongado (Cubasch et al., 2013; IPMA, 2015a; WMO, S.d.b). Para
caracterizar o clima de uma dada região, a WMO usa dados recolhidos ao longo de 30
anos, embora o período a considerar possa variar desde meses até milhões de anos
(IPCC, 2007; WMO, S.d.b). Em suma, o tempo e o clima estudam os mesmos
parâmetros meteorológicos, variando, essencialmente, no período de análise
considerado (IPMA, 2015a).
4 ALTERAÇÕES CLIMÁTICAS, SUAS CAUSAS E PROJEÇÕES PARA O FUTURO
Os cientistas recolheram múltiplas evidências de que, ao longo da história da
Terra8, o clima teve períodos relativamente estáveis e períodos em que ocorreram
mudanças acentuadas. O Anexo 3 apresenta mais informação em relação às alterações
climáticas verificadas no passado geológico. Contudo, mesmo nos períodos mais
estáveis, existe uma flutuação natural do clima, designada variabilidade climática, que
envolve uma variação natural dos parâmetros meteorológicos em torno das médias
climáticas (Miranda, 2010a). Um exemplo destas oscilações do clima (ver figura 4) é a
alternância entre o fenómeno El Niño, ou seja, o aquecimento intenso da superfície
oceânica na região equatorial Este e Central do Oceano Pacífico, durante três ou mais
estações, e o fenómeno de La Niña, ou seja, o arrefecimento da mesma região até
temperaturas abaixo do normal (WMO, S.d.a).
8 História da Terra refere-se ao período de existência do planeta Terra. Muitos fenómenos geológicos (por exemplo, a elevação de uma montanha ou a solidificação de um magma em profundidade) decorrem durante períodos de tempo inimagináveis à escala humana (à escala da esperança de vida de uma pessoa). As alterações climáticas no passado geológico incluem-se nesse conjunto de fenómenos.
8
Figura 4 – Mapas globais centrados no Oceano Pacífico revelando padrões da temperatura superficial oceânica durante El Niño e La Niña (Fiondella, 2009).
Todavia, a variabilidade natural do clima não permite explicar as alterações que se
têm vindo a registar, desde meados do século XIX, e que têm ocorrido a um ritmo
muito superior a qualquer outra mudança climática detetada no passado geológico.
Estas alterações são identificáveis por variações estatisticamente significativas da
média e/ou variabilidade de parâmetros meteorológicos, que persistem durante um
período prolongado (por exemplo, décadas) e designam-se alterações ou mudanças
climáticas (Cubasch et al., 2013; Miranda, 2010a; WMO, S.d.a).
O IPCC referiu, na sua última avaliação, que as alterações climáticas atuais são
sustentadas por múltiplas linhas de evidência. Algumas das alterações destacadas são
(Cubasch et al., 2013; Hartmann et al., 2013):
1- A temperatura média global à superfície (sobre solos e oceanos) aumentou
inequivocamente nos últimos 100 anos. Registou-se, ainda, o aquecimento da
maior parte da atmosfera inferior, mas não da atmosfera superior;
2- A temperatura média à superfície dos oceanos aumentou, desde 1950;
3- Desde 1950, os dias e as noites quentes tornaram-se mais frequentes; e os dias
e as noites frios tornaram-se menos frequentes;
9
4- A frequência e a intensidade de períodos quentes, inclusive de ondas de calor,
aumentaram desde meados do século XX, em particular, em grande parte da
Europa, da Ásia e da Austrália;
5- Aumentou a humidade na baixa atmosfera, desde 1970;
6- Nas zonas terrestres de latitude média do Hemisfério Norte, aumentou a
precipitação, desde 1901;
7- Desde 1950, a frequência e a intensidade de eventos de precipitação forte
sobre os continentes aumentou, em particular, na América do Norte e na
Europa, com alguma variação regional e sazonal;
8- Desde 1950, a frequência e a intensidade de secas aumentaram na zona
Mediterrânica e no Oeste Africano; porém, diminuíram na América do Norte
Central e no Noroeste da Austrália;
9- Tem-se vindo a registar uma tendência para a redução significativa das massas
de neve e de gelo, em particular, no Ártico, na Gronelândia e na Antártica;
10- A frequência e a intensidade dos ciclones tropicais fortes aumentaram no Norte
do Atlântico, desde 1970;
11- O nível médio global do mar subiu a uma média de 1,8 [1,3 a 2,3] mm, por ano,
no período de 1961 a 2003. A subida durante o século XX foi estimada em 170
[120 a 220] mm;
12- Os oceanos têm vindo a absorver CO2 atmosférico, o que tem tido um efeito
significativo na sua acidificação.
As mudanças no sistema climático ao longo do tempo são condicionadas por
fatores externos, designados forçamentos do clima, quer naturais quer
antropogénicos. Estes fatores alteram o balanço de energia da Terra, conduzindo ao
aquecimento ou ao arrefecimento da sua superfície (IPCC, 2007; Miranda, 2010b). De
seguida, analisaremos alguns dos forçamentos do clima naturais e antropogénicos.
4.1. Forçamentos naturais do clima
As mudanças climáticas podem ser atribuídas, em parte, à variação da radiação
solar incidente, devido, por exemplo, a ligeiras alterações da irradiação solar durante
os ciclos solares. Estes ciclos têm a duração de 11 anos e, tipicamente, apresentam
10
uma variação de cerca de 0,1% na quantidade de radiação solar emitida (Masson-
Delmotte et al., 2013). Adicionalmente, a radiação solar incidente na Terra pode,
ainda, variar devido a ligeiras alterações na órbita do nosso planeta, tal como a sua
excentricidade9, a inclinação do seu eixo de rotação e o movimento de precessão deste
eixo10. Estas alterações orbitais afetam particularmente as regiões de latitudes
elevadas, tendo Milankovitch proposto, em 1930, que estariam na origem da
alternância entre períodos glaciares e interglaciares, identificados ao longo do passado
geológico (Guerner Dias, 2014; Santos, 2007).
Os forçamentos do clima podem também alterar a reflexão da radiação solar pela
Terra, ou seja, alterar o seu albedo. Na secção anterior, mencionámos que o albedo é
afetado por alguns gases, diferentes condições de nebulosidade, aerossóis, superfícies
aquáticas e cobertura do solo. Por exemplo, quanto maior a quantidade de certo tipo
de aerossóis em suspensão na atmosfera, maior a reflexão da radiação solar. Por esse
motivo, fortes precipitações reduzem o albedo, por removerem aerossóis da
atmosfera. Por outro lado, grandes erupções vulcânicas podem ejetar quantidades
elevadas de aerossóis para a alta atmosfera, onde podem permanecer durante um ano
ou dois, antes de caírem para a baixa atmosfera e serem arrastados para o solo e
oceanos pela precipitação. Desta forma, a atividade vulcânica pode aumentar
dramaticamente a refletividade, provocando a diminuição da temperatura global
durante alguns meses a anos (Cubasch et al., 2013; Guerner Dias, 2014; IPCC, 2007).
A amplitude da variação da temperatura média global causada pelos diferentes
forçamentos do clima depende de vários mecanismos de feedback, os quais podem ser
positivos, se amplificam os efeitos das alterações climáticas, ou negativos, quando
diminuem esses efeitos (IPCC, 2007). Um exemplo de feedback positivo é o da
superfície terrestre que se encontra coberta de gelo e de neve, designado por albedo
do gelo. Neste caso, a reflexão da radiação solar diminui quando a cobertura de gelo e
neve, de cor clara, funde11, devido ao aumento de temperatura. Assim, deixa exposto
solo de cor mais escura, o qual reflete menos e absorve mais a radiação solar,
9 Excentricidade orbital refere-se à forma da órbita. Uma órbita de um planeta é tanto mais excêntrica quanto mais elíptica for (afastando-se mais da forma circular). 10 Precessão refere-se ao movimento circular do eixo de rotação de um planeta. Tem semelhanças com o movimento de um pião que gira sobre o seu eixo, sendo que este eixo oscila ligeiramente. 11 Ou seja, passa do estado físico sólido (gelo/neve) para o estado físico líquido (água no estado líquido).
11
intensificando o seu aquecimento. Esta acentuação do aquecimento, por sua vez,
conduz a mais fusão de gelo e de neve (Cubasch et al., 2013; IPCC, 2007).
Também existem processos de feedback negativo. Por exemplo, a troca de CO2, um
GEE, entre a atmosfera e os oceanos. De facto, quanto maior a concentração de CO2 na
atmosfera, mais rapidamente este gás se dissolve nas camadas superficiais dos
oceanos, diminuindo a sua concentração atmosférica. Logo, diminui o efeito de estufa
e, consecutivamente, a temperatura média global também diminui. Contudo, este
feedback tem uma ação limitada, dado a difusão deste gás para as zonas mais
profundas dos oceanos requerer vários séculos (IPCC, 2007). Por outro lado, esta
dissolução implica a acidificação dos oceanos, com repercussões negativas ao nível dos
ecossistemas marinhos (Cubasch et al., 2013).
Destacamos que alguns feedbacks operam rapidamente (por exemplo, a fusão de
neve pode ocorrer em poucas horas ou dias), enquanto outros ocorrem durante
décadas a séculos, como ilustra a figura 5 (Cubasch et al., 2013).
Figura 5 – Feedbacks climáticos e escalas temporais. Os feedbacks climáticos relacionados com o aumento de CO2 e o aumento da temperatura incluem: 1) feedbacks negativos (–) como as trocas de carbono entre a atmosfera e o oceano; 2) feedbacks positivos (+) como o do albedo da neve/gelo; 3) feedbacks positivos ou negativos (±), como as nuvens. Na caixa, encontra-se destacada a escala temporal para os vários feedbacks (Cubasch et al., 2013, p.128).
12
4.2. Forçamentos antropogénicos do clima
Até ao momento descrevemos, fundamentalmente, processos que se desenrolam
naturalmente no sistema climático. Contudo, relembramos que uma das principais
conclusões destacada pelo IPCC é a de que a maioria do aumento da temperatura
média global observada, desde meados do século XX, é atribuída à emissão sem
precedentes de gases com efeito de estuda (GEE), devido às atividades humanas, nos
últimos 200 anos, em particular de CO2, CH4 e N2O (Cubasch et al., 2013). Assim, e com
base da análise de registos sistemáticos das concentrações atmosféricas destes gases e
de parâmetros meteorológicos registados ao longo de décadas, séculos ou períodos
maiores, a comunidade científica afirma que a responsabilidade humana nas
alterações climáticas que se têm registado é inequívoca. Adicionalmente, o IPCC tem
vindo a apresentar, em todos os seus relatórios, vários cenários, considerando
diferentes perfis de emissão de GEE, nos quais os efeitos das alterações climáticas se
agravarão.
A concentração de um GEE na atmosfera resulta do balanço entre as suas emissões
e remoções, ao longo da história da Terra. No lado das emissões do dióxido de
carbono (CO2), para além de processos naturais, de que são exemplo as erupções
vulcânicas, a meteorização química de alguns tipos de rochas12, a respiração celular13
ou a decomposição de matéria orgânica, registam-se ainda as atividades humanas. De
facto, desde o nascimento das primeiras civilizações que o Homem tem vindo a
desflorestar para, por exemplo, criar novas áreas de cultivo (Ciais et al., 2013). Este
processo muda as características da vegetação, incluindo a sua cor (logo, alterando o
albedo), o seu desenvolvimento sazonal (ao invés de também haver vegetação perene)
e o seu conteúdo em carbono (Cubasch et al., 2013). Contudo, a atividade
antropogénica à qual se tem vindo a atribuir maior responsabilidade é a extração e
queima de combustíveis fósseis, como o petróleo14 e o carvão, para obtenção de
12 Meteorização química é a alteração da composição química dos minerais que constituem as rochas. Neste caso, por exemplo, são relevantes as rochas que incluem na sua constituição carbonatos (como o carbonato de cálcio: CaCO3) dado a sua meteorização libertar CO2 para a atmosfera. 13 Respiração celular é o processo, realizado ao nível das células, pelo qual os seres vivos obtêm energia para realizar todos os processos que os mantêm vivos. 14 Em ciência, a palavra petróleo designa “qualquer mistura natural constituída principalmente por hidrocarbonetos, quer se apresente no estado sólido, líquido ou gasoso à temperatura e pressão
13
energia. De facto, desde a era industrial15, este processo tem libertado para a
atmosfera grandes quantidades de carbono que anteriormente estava armazenado no
subsolo.
A grande diferença entre queimar combustíveis fósseis e biocombustíveis (por
exemplo, troncos de madeira) reside na origem do carbono libertado para a atmosfera.
No primeiro caso, tem origem num reservatório16 geológico natural, logo, estava e
permaneceria armazenado por um longo período, não fosse a intervenção humana. Já
no segundo caso, o carbono estava retido na vegetação, por um período que seria
necessariamente muito mais curto.
De forma a compreender melhor os processos pelos quais o CO2 pode ser
removido da atmosfera e armazenado em reservatórios naturais, relembramos um
exemplo referido anteriormente: o CO2 pode dissolver-se nas camadas superficiais dos
oceanos, pelo que estes podem classificar-se como reservatórios naturais de carbono.
Adicionalmente, a fotossíntese realizada pelas plantas também remove CO2
atmosférico para produzir os compostos orgânicos, sendo também as florestas
consideradas reservatórios de carbono. Por fim, rochas e sedimentos podem ainda
constituir reservatórios de carbono, como os que vão originar, sob determinadas
condições e após milhões de anos, reservatórios de gás natural, carvão ou petróleo
(Ciais et al., 2013; Pacheco, 1999). O processo ou mecanismo pelo qual um GEE ou
aerossol é removido da atmosfera recebe a designação de sumidouro, enquanto o
processo ou mecanismo que opera no sentido oposto designa-se fonte (IPCC, 2013).
Ao fazer o balanço de todas as fontes e de todos os sumidouros de carbono que
fazem parte do ciclo do carbono a nível planetário, constata-se um aumento da
concentração atmosférica de CO2, desde o início da era industrial, altura em que teve
início a queima de combustíveis fósseis em grandes quantidades (ver figura 6). A
concentração deste GEE, em 2011, era já de 390,5 ppm [390,3 to 390,7], valor 40%
superior à concentração deste gás em 1750 (Hartmann et al., 2013). Recentemente, foi
ambientes” (Pacheco, 1999, sem página), sendo hidrocarbonetos quaisquer compostos constituídos por átomos de hidrogénio (H) e por átomos de carbono (C). 15 1750 é a data avançada para assinalar o início da era industrial, nomeadamente pelo IPCC. Contudo, a utilização intensiva de carvão na indústria e setores associados teve início já em pleno século XIX. 16 Reservatório é um componente do sistema climático, que não a atmosfera, com a capacidade de armazenar, acumular ou libertar uma substância relevante, como as que incluem o carbono na sua constituição molecular.
14
divulgado que a concentração atmosférica de CO2 a nível mundial ultrapassou os 400
ppm (NOAA, 2015).
Figura 6 – Concentrações atmosféricas históricas de CO2 durante a era industrial (à direita) e desde o ano 0 até 1750 (esquerda), determinadas a partir de ar preso em tarolos de gelo (pontos verdes) e a partir de medições atmosféricas diretas (linhas azuis, medições realizadas no observatório do Cabo Grim, Tasmânia) (MacFarling-Meure et al., 2006, in Ciais et al., 2013, p. 493).
Remover da atmosfera o CO2, emitido pelas atividades humanas, por processos
naturais demorará milhares de anos. Desta forma, as alterações climáticas, associadas
a elevados níveis deste GEE, são irreversíveis à escala humana. Em teoria, o ser
humano pode desenvolver métodos de remoção de dióxido de carbono para reduzir a
concentração atmosférica deste gás. Contudo, estes métodos têm limitações
biogeoquímicas e tecnológicas e o IPCC considerou que seria virtualmente certo que a
remoção de CO2 por esses métodos seria compensada pela libertação deste gás pelos
oceanos, ecossistemas marinhos e terrestres (Ciais et al., 2013).
Passando para a análise do metano (CH4), outro GEE de destaque, podemos
encontrar fontes naturais e antropogénicas. As emissões naturais incluem fontes
biológicas (como os processos digestivos dos mamíferos), fontes fósseis geológicas
(como os vulcões de lama) ou mesmo ecossistemas terrestres (como os pântanos). Por
outro lado, e contribuindo com 50% a 65% das emissões deste GEE, estão as atividades
antropogénicas como a agricultura intensiva (em particular, o cultivo de arroz e a
pecuária de mamíferos ruminantes) e os resíduos sólidos urbanos, ricos em matéria
orgânica, depositados em aterros. De uma forma geral, o CH4 pode ser produzido a
partir de matéria orgânica em condições de baixa concentração de oxigénio, através de
15
processos de fermentação17 de micróbios metanogénicos. Destacamos, ainda, as
emissões de CH4 relacionadas com as fugas deste gás durante a extração e uso de
combustíveis fósseis, assim como com a queima incompleta de qualquer tipo de
combustível (fóssil ou de origem biológica) (Ciais et al., 2013).
O CH4 pode ser removido da atmosfera através de processos fotoquímicos de
reações químicas com radicais OH, de cloro e de oxigénio, através da sua oxidação em
solos bem arejados e, possivelmente, através da reação com cloro na camada limite
com os oceanos. Existem, ainda, reservatórios geológicos deste gás, sob a forma de
depósitos de hidratos de metano congelados (clatratos), que apenas são estáveis sob
condições de baixa temperatura e elevada pressão (Ciais et al., 2013).
Do balanço das diversas fontes e sumidouros deste GEE resultou uma
concentração atmosférica, em 2011, de 1803,2 ppb [1801,2 a 1805,2], sendo 150%
superior à registada antes da era industrial (Hartmann et al., 2013). Este aumento é
evidenciado na figura 7.
Figura 7 – Concentrações atmosféricas históricas de CH4 durante a era industrial (à direita) e desde o ano 0 até 1750 (esquerda) determinadas a partir de ar preso em tarolos de gelo (pontos cor de laranja) e a partir de medições atmosféricas diretas (linhas azuis, medições realizadas no observatório do Cabo Grim, Tasmânia) (MacFarling-Meure et al., 2006 in Ciais et al., 2013, p. 493).
Embora a capacidade de absorção de radiação IV por cada molécula de CH4 seja
muito superior à capacidade de absorção de cada molécula de CO2 (Ciais et al., 2013),
a maior abundância deste último na atmosfera e o seu elevado tempo de permanência
na mesma fazem com que o CO2 seja frequentemente classificado como o principal
GEE (Ciais et al., 2013).
17 A fermentação é um processo, que ocorre a nível celular, de produção de energia em condições de escassez de oxigénio.
16
No que diz respeito ao óxido nitroso (N2O), o balanço da sua concentração
depende, predominantemente, de reações de nitrificação e de desnitrificação de azoto
reativo18 nos solos e oceanos. As fontes naturais deste GEE incluem emissões dos solos
e oceanos, reações químicas desencadeadas por relâmpagos e a fixação biológica de
azoto. Esta última é realizada por bactérias que, através de um conjunto de reações
químicas, convertem azoto atmosférico em amónia (NH3) (Ciais et al., 2013). A
aplicação de fertilizantes nitrogenados (com elevado conteúdo em azoto) na
agricultura, a queima de combustíveis fósseis e de biomassa, assim como alguns
processos industriais19 constituem fontes antropogénicas.
A fixação biológica de azoto encontrava-se em equilíbrio com as reações de
desnitrificação, processo pelo qual o azoto é devolvido à atmosfera. Contudo, existe
atualmente um desequilíbrio no sentido da acumulação de N2O na atmosfera, devido
às atividades antropogénicas, como ilustra a figura 8 (Ciais et al., 2013). A
concentração atmosférica de N2O era, em 2011, de 324,2 ppb [324,0 a 324,4], o que
corresponde a um aumento de 20% desde a era industrial (Hartmann et al., 2013).
Figura 8 – Concentrações atmosféricas históricas de N2O durante a era industrial (à direita) e desde o ano 0 até 1750 (esquerda) determinadas a partir de ar preso em tarolos de gelo (pontos vermelhos) e a partir de medições atmosféricas diretas (linhas azuis, medições realizadas no observatório do Cabo Grim, Tasmânia) (MacFarling-Meure et al., 2006 in Ciais et al., 2013, p. 493).
Por fim, existem outros GEE de relevo, como os clorofluorcarbonetos (CFC) e os
hidroclorofluorcarbonetos (HCFC), cuja presença na atmosfera se deve, na totalidade,
às atividades humanas. Todavia, o CO2, o CH4 e o N2O são frequentemente destacados
18 A expressão “azoto reativo” refere-se a todas as formas de azoto (tipos de moléculas que incluem um ou mais átomos de azoto), exceto a sua forma não reativa, a do gás atmosférico (N2) (Ciais et al., 2013). 19 Por exemplo, o processo Haber-Bosch permite produzir NH3 a partir de N2, para fabricar fertilizantes e como matéria-prima para algumas indústrias.
17
quando se fala de GEE, por serem gases que têm tempos de vida na atmosfera
prolongados e, consequentemente, apresentarem uma maior influência sobre o clima.
4.3. Projeções para o futuro
Um dos aspetos mais destacados na última avaliação do IPCC é o facto de que,
mesmo se as emissões antropogénicas de GEE cessassem imediatamente ou se os
forçamentos do clima fossem fixados nos valores atuais, o sistema climático iria
continuar a mudar, até atingir um equilíbrio com esses forçamentos. Tal deve-se à
lenta resposta de alguns componentes do sistema climático, como a atmosfera (dado o
longo tempo de vida de alguns GEE) e os oceanos (graças à sua elevada inércia na
absorção de calor), impedindo que se atinjam as condições de equilíbrio durante
séculos (Collins et al., 2013; Cubasch et al., 2013).
Se as concentrações de GEE se mantivessem constantes nos níveis atuais, a
superfície terrestre, provavelmente, continuaria a aquecer cerca de 0,6°C durante o
século XXI, em relação a 2000 (ver área assinalada a cinzento na figura 9). Se as
emissões de GEE se mantivessem nos níveis de hoje, verificar-se-ia um aquecimento,
provavelmente, muito mais acentuado do que o que se verifica atualmente (ver área a
vermelho, na figura 9). Mesmo se as emissões de GEE fossem zero, a partir dos nossos
dias, a concentração dos gases com longo tempo de vida na atmosfera iria decrescer
lentamente e continuar-se-ia a sentir o seu efeito. Neste caso, após um pequeno
período de algum aquecimento a nível global, ocorreria alguma redução da
temperatura média global até, pelo menos, 2150 (ver área a azul, na figura 9) (Collins
et al., 2013).
18
Figura 9 – Projeções baseadas no balanço de energia do modelo do ciclo do carbono Model for the Assessment of Greenhouse Gas-Induced Climate Change (MAGICC) para composição atmosférica constante (área assinalada a cinzento), emissões de GEE constantes (área a vermelho) e zero emissões futuras de GEE (área a azul), a partir de 2010 e apresentando estimativas de incertezas (Collins et al., 2013, p. 1106).
No caso dos oceanos, estes detêm uma elevada capacidade de absorver calor, mas
a mistura de águas entre camadas superficiais e camadas profundas é limitada. Desta
forma, são necessários vários séculos para que todo o oceano aqueça e atinja um
equilíbrio. Acresce o facto de estes continuarem com a sua expansão térmica (isto é,
aumentarem o seu volume devido ao aumento da sua temperatura), contribuindo
ainda mais para a subida do nível médio do mar a nível global (Collins et al., 2013).
Contudo, em termos de previsões para o final do século XXI, relativas ao aumento
da temperatura média global da superfície do nosso planeta, o IPCC considerou quatro
cenários com perfis de emissões de GEE distintos. No cenário mais rigoroso, com a
menor emissão de GEE, o IPCC previu um aumento da temperatura de 0,3°C em
relação ao período 1986-2005. No cenário de maior emissão desses gases, em
comparação com o mesmo período, o IPCC previu um aumento de 4,8°C (IPCC, 2014).
Porém, destacamos que, quer a humanidade se empenhe na redução das suas
19
emissões de GEE (mitigação) quer não o faça, prevê-se que se sentirá sempre um
agravamento das alterações climáticas que já se registam atualmente até ao final do
século XXI. O que se prevê que varie é o impacte que essas alterações terão em
sistemas humanos e naturais, com consequências na sua capacidade de adaptação às
alterações que continuarão a registar-se.
20
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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22
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23
Anexo 1 – Cenários e projeções climáticas
Atualmente, já não se equaciona parar as alterações climáticas, mas sim abrandá-
las ou reduzir os seus impactes. Para tal, é necessário mitigar as causas das alterações
climáticas, ou seja, reduzir de forma substancial e sustentável as emissões para a
atmosfera de gases com efeito de estufa (GEE). Adicionalmente, é ainda indispensável
adaptar os sistemas, naturais e humanos, aos impactes das alterações climáticas.
Contudo, as propostas para lidar com as alterações climáticas acarretam,
frequentemente, elevados custos e diversos impactes, a todos os níveis (ambiental,
social, económico, tecnológico, demográfico, etc.). As implicações das alterações
climáticas dependerão não só da resposta do sistema climático aos forçamentos do
clima20, mas também das intervenções humanas em termos de mudanças
tecnológicas, económicas, de estilos de vida e de políticas. Existem, portanto, imensas
incertezas no futuro relativamente aos forçamentos do clima, bem como nas respostas
às alterações climáticas, o que torna necessária a utilização de cenários para o futuro,
para explorar as potenciais consequências de diferentes opções de resposta. Assim, ao
longo das suas várias avaliações, o Intergovernmental Panel On Climate Change21
(IPCC) tem trabalhado com vários cenários climáticos, isto é, representações plausíveis
e simplificadas de climas expectáveis no futuro, construídas para estudar as potenciais
consequências das alterações climáticas e desenvolver modelos de impactes. Estes
cenários não constituem previsões, mas são essenciais para se obter uma ideia das
implicações de determinados desenvolvimentos (económicos, tecnológicos, etc.) e de
exemplos de ações (de adaptação ou de mitigação). As projeções climáticas são a
matéria-prima da construção destes cenários. Por sua vez, na base de projeções
climáticas que o IPCC vem fazendo desde 1990 estão os cenários de emissão,
representações plausíveis de futuras emissões de substâncias que afetam o efeito de
estufa (por exemplo, gases com efeito de estufa e aerossóis).
20 Relembramos que forçamentos do clima são fatores, externos ao clima, que induzem mudanças no sistema climático. Um exemplo de forçamento do clima natural é a variação da radiação do Sol que incide na Terra. Um exemplo de forçamento do clima antropogénico é a queima massiva de combustíveis fósseis, que liberta grandes quantidades de gases com efeito de estufa, como o dióxido de carbono, para a atmosfera. 21 Painel Intergovernamental para as Alterações Climáticas.
24
Na quinta avaliação do IPCC (2014) foram traçados novos cenários de emissões e
traduzidos para cenários de concentrações, aos quais se atribuiu a denominação de
Representative Concentration Pathways (RCP) – trajetórias de concentrações
representativas. Estes RCP incluem séries, ao longo do tempo, de emissões e de
concentrações atmosféricas de toda a gama de GEE, aerossóis e gases quimicamente
ativos, assim como a utilização e cobertura de solos. As trajetórias de concentração
representativa referem-se normalmente a uma trajetória de concentração que se
estende até 2100, isto é, até ao final do século XXI. Globalmente, construíram-se
quatro cenários de trajetórias de concentrações representativas.
RCP2.6 é o cenário que prevê as emissões mais reduzidas de GEE em contexto de
forte mitigação. É uma trajetória com uma concentração atmosférica de
aproximadamente 430 ppm a 480 ppm de equivalentes de dióxido de carbono (CO2-
eq)22, até 2100. Neste cenário, estima-se uma subida da temperatura média global de
um máximo de 2°C para o final do século XXI (2081-2100), relativamente à
temperatura média global de 1850-1900 (período do final da revolução industrial e
primeiros registos mundiais estruturados de temperaturas médias globais), e de 0,3°C
a 1,7°C em relação ao período 1986-2005. Porém, este cenário implica uma redução de
40% a 70% das emissões antropogénicas globais de GEE até 2050, em relação a 2010, e
uma emissão quase nula em 2100.
RCP4.5 e RCP6.0 são cenários intermédios de emissões de GEE. São duas
trajetórias intermédias nas quais as concentrações atmosféricas de GEE se situam,
aproximadamente, entre 580-720 ppm CO2-eq e 720-1000 ppm CO2-eq. Estes cenários
preveem subidas da temperatura média global superiores a 2°C (elevada
probabilidade) para o final do século XXI, relativamente às temperaturas que se
registavam no período 1850-1900. Em comparação com os registos de 1986-2005,
estima-se uma subida da temperatura média global, até ao final do século XXI, de
aproximadamente 1,1°C a 2,6°C, no RCP4.5, e de cerca de 1,4°C a 3,1°C, no RCP6.0.
22 A concentração de equivalente de dióxido de carbono (CO2-eq) é uma medida para comparar forçamentos do clima de uma mistura de diferentes agentes, num determinado período de tempo. Corresponde à concentração de dióxido de carbono (CO2) que causaria o mesmo forçamento que uma dada mistura de agentes com efeito de estufa. Essa mistura pode incluir CO2, outros gases com efeito de estufa (por exemplo, metano e óxido nitroso), aerossóis e mudanças superficiais no albedo. Pode ser expressa em toneladas (t), partes por milhão (ppm) ou partes por bilião (ppb) e o equivalente de CO2 é normalmente representado pelo símbolo “CO2-eq” (Allwood et al., p. 1257).
25
RCP8.5 é o cenário mais pessimista, prevendo uma trajetória na qual os valores de
concentrações atmosféricas de GEE são superiores a 1000 ppm CO2-eq, e uma subida
da temperatura média global, até ao final do século XXI, de cerca de 2,6°C a 4,8°C,
relativamente à temperatura média global dos registos de 1986-2005. Os riscos
associados a este cenário incluem extinção substancial de espécies, insegurança
alimentar regional e global, restrições massivas em atividades humanas e potencial
limitado de adaptação em alguns casos (com elevada confiança).
Sem esforços adicionais de mitigação, para além daqueles em curso, é esperado
que persista o crescimento das emissões globais de GEE, impulsionado pelo
crescimento da população mundial e das atividades económicas. Perante este cenário,
compromissos internacionais estão a ser assumidos, como é o exemplo da cimeira do
G723, decorrida a 8 e 9 de junho de 2015 em Elmau (Alemanha), na qual os países
intervenientes se pronunciaram a favor da redução das emissões de GEE, entre 40% e
70% até 2050 em relação a 2010, a nível mundial (Lusa, 2015).
Uma das novidades dos RCPs é, na verdade, a inclusão de um cenário de mitigação
forte e rigorosa, o RCP2.6, que não tinha equivalente em avaliações anteriores do IPCC.
Efetivamente, estes cenários assentam numa combinação de medidas de adaptação e
de mitigação. Todavia, nos vários cenários, ações de mitigação que começam
atualmente, só começam a produzir efeitos discerníveis nas alterações climáticas, a
partir de meados do século XXI (IPCC, 2014), designadamente, na subida da
temperatura média global à superfície terrestre e do nível do mar, como ilustrado nos
gráficos da figura que se segue.
23 Alemanha, Canadá, Estados Unidos da América, França, Itália, Japão e Reino Unido.
26
Figura 10 – Subida da temperatura média global à superfície terrestre (a) e subida do nível médio global
do mar (b), entre 2006 e 2100, para os quatro cenários de trajetórias de concentração representativa
(RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0 e RCP8.5). Todas as mudanças são medidas em relação à média do período
1986-2005. As projeções de séries temporais e de medidas de incerteza (áreas sombreadas) são
destacadas para o cenário de menores emissões, o RCP2.6 (azul), e para o cenário de maiores emissões,
o RCP8.5 (vermelho). As barras coloridas laterais representam estimativas de médias e das
correspondentes e incertezas para o período de 2081-2100 para os 4 cenários (IPCC, 2014, p. 11).
Da análise destes gráficos se depreende, também, que a curto prazo,
particularmente no período de 2016-2035, a subida da temperatura média global à
superfície terrestre é similar para os quatro cenários de RCP situando-se, muito
provavelmente, entre os 0,3°C e os 0,7°C24. Só em meados do século XXI é que a
magnitude das alterações climáticas projetadas será substancialmente afetada pela
escolha de cenário de emissão que acompanha as medidas de mitigação a tomar.
24 Previsões que descartam a ocorrência de fenómenos extraordinários como grandes erupções vulcânicas ou outras mudanças em fontes naturais de GEE (por exemplo, metano e óxido nitroso). Descartam, ainda, a ocorrência de mudanças imprevistas na radiação solar total.
27
Considerando este contexto, mesmo com cenários que preveem fortes ações de
mitigação, continua a ser muito provável que (1) ondas de calor venham a ocorrer de
forma mais frequente e duradoura, (2) eventos de precipitação extrema se tornem
mais intensos e frequentes em muitas regiões, (3) o oceano continue a aquecer e
acidificar, bem como o seu nível a aumentar. A questão situa-se, atualmente, em
abrandar as emissões de GEE por meio de uma mitigação generalizada, rigorosa e
concertada, de modo a permitir o tempo suficiente para que os sistemas naturais e
humanos se adaptem aos cenários climáticos do futuro.
Reduções substanciais das emissões de GEE, durante as próximas décadas,
melhoram as possibilidades de uma adaptação eficaz dos sistemas naturais e humanos
e reduzem os custos e desafios da mitigação a longo prazo, contribuindo para
caminhos resilientes de desenvolvimento sustentável.
Referências bibliográficas
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28
Anexo 2 – Características da energia radiante
A compreensão do funcionamento do sistema climático, dado este ser acionado
pela energia radiante proveniente do Sol, requer a compreensão de alguns conceitos
da Física.
A energia radiante tem natureza eletromagnética (Andrade, 2011), isto é, propaga-
-se sob a forma de uma onda com uma determinada frequência, comprimento,
velocidade, etc.. A energia radiante não necessita do suporte de um meio, como a
água ou o ar, para se propagar (Andrade, 2011). Por esse motivo, a energia emitida
pelo Sol pode propagar-se no vácuo do espaço e atingir a Terra.
Conforme as suas propriedades, a radiação eletromagnética pode agrupar-se em
certas classes, como evidencia a figura 11, que representa o espectro de radiação
eletromagnética.
Figura 11 – Representação do espectro eletromagnético e comparação do comprimento de onda,
frequência e energia de diferentes radiações (adaptado da figura em
http://imagine.gsfc.nasa.gov/science/toolbox/emspectrum1.html); “raios UV” refere-se a radiação
ultravioleta e “raios IV” refere-se a radiação infravermelha.
A energia radiante emitida pelo Sol não abrange todas as zonas do espectro
eletromagnético. Esta varia entre a zona ultravioleta (UV) e a zona infravermelha (IV),
sendo que aproximadamente 50% da energia solar é emitida na parte visível do
29
espectro. A radiação visível praticamente não é absorvida pela atmosfera; contudo, as
radiações UV e IV são parcialmente absorvidas, respetivamente, pelo ozono (O3) e por
gases com efeito de estufa, como o dióxido de carbono (CO2) (Andrade, 2011; Cubasch
et al., 2013). A energia absorvida é convertida noutra forma de energia, pelo que
aumenta a energia interna desses gases, logo, aumenta a sua temperatura (Andrade,
2011).
Referências bibliográficas
Andrade, J. A. (2011). Energia no Sistema Climático (Apontamentos para aulas de Microclimatologia dos Habitats). Documento não publicado, Departamento de Geociências da Universidade de Évora, Évora. Acedido de: http://dspace.uevora.pt/rdpc/bitstream/10174/8382/1/Energia%20no%20Sistema%20Clim%C3%A1tico.pdf
Cubasch, U., Wuebbles, D., Chen, D., Facchini, M. C., Frame, D., Mahowald, N. & Winther, J.-G. (2013). Introduction. In T. F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S. K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex, & P. M. Midgley (Eds.), Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (pp. 119-158). Cambridge & New York: Cambridge University Press. Acedido de: https://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg1/WG1AR5_Chapter01_FINAL.pdf
30
Anexo 3 – Alterações climáticas ao longo da história da Terra
Um dos argumentos apresentados pelos céticos das alterações climáticas é o de
que o nosso planeta já teve climas bem mais quentes, assim como climas bem mais
frios, ao longo da história da Terra, ou seja, uma vez que se identificaram vários
processos de alterações climáticas no passado, não existe responsabilidade humana no
processo em curso nos nossos dias. Efetivamente, várias mudanças climáticas
ocorreram na história da Terra, existindo, inclusive, uma área científica dedicada ao
estudo da evolução do clima no passado, a Paleoclimatologia.
O estudo do clima no passado geológico cobre centenas de milhões de anos (M.a.)
e pode contribuir para a compreensão dos mecanismos físicos que alteram o clima na
atualidade. Desta forma, temos condições para distinguir a variabilidade climática
natural da variabilidade climática de responsabilidade antropogénica. Por exemplo, os
paleoclimatólogos já estabeleceram que o Período Terciário25 (65 M.a. a 2,6 M.a.) foi
geralmente mais quente que o atual. Adicionalmente, consideram que o Período
Quaternário (desde 2,6 M.a. até os dias de hoje) se caracteriza por oscilações entre
condições glaciares e interglaciares (IPCC, 2007). Para chegar a estas conclusões, dado
que o uso de instrumentos de medição apenas se iniciou muito recentemente na
história do nosso planeta, foram analisados indicadores climáticos, ou climate proxies,
tal como anéis de árvores centenárias, restos de animais e plantas ou sedimentos
oceânicos. Assim, um indicador climático é um registo local (por exemplo, a espessura
e propriedades químicas dos anéis de crescimento de uma árvore), que é interpretado
como uma variável climática (por exemplo, temperatura ou precipitação) (IPCC, 2007;
Miranda, 2010).
Estudos paleoclimáticos indicam que as concentrações atmosféricas atuais em
dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e óxido nitroso (N2O) excedem o conjunto de
concentrações registadas em tarolos de gelo, durante os períodos quentes
25 De acordo com a versão de 2013 da Tabela Cronoestratigráfica International ou International Commission on Stratigraphy (IUGS), o Período Terciário foi eliminado, tendo sido substituído por dois períodos com as designações Paleogénico (de 66 M.a. a 23,03 M.a.) e Neogénico (de 23,03 M.a. a 2,588 M.a.). Assim, de acordo com as idades daqueles dois períodos, o Período Quaternário ter-se-á iniciado há 2,588 M.a. e dura até à atualidade.
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interglaciares dos últimos 800 mil anos (ver tabela 1), e aumentaram a um ritmo
excecionalmente rápido (Masson-Delmotte et al., 2013).
Tabela 1 – Comparação das concentrações atmosféricas atuais de CO2, CH4 e N2O com os seus valores mínimos e máximos nos períodos interglaciares dos últimos 800 mil anos (dados de Masson-Delmotte et al., 2013).
concentração de CO2 concentração de CH4 concentração de N2O mín. em 800 mil
anos
máx. em 800 mil
anos
atual (2011)
mín. em 800 mil
anos
máx. em 800 mil
anos
atual (2011)
mín. em 800 mil
anos
máx. em 800 mil
anos
atual (2011)
180 ppm
300 ppm
390,5 ppm
350 ppb
800 ppb
1803 ppb
200 ppb
300 ppb
324 ppm
Registos instrumentais da temperatura existem, com uma cobertura geográfica
aceitável, desde o século passado. A compilação de dados de indicadores climáticos
permitiu reconstruir temperaturas anteriores a esse período, apontando para
temperaturas quentes durante os tempos medievais, arrefecimento nos séculos XVII,
XVIII e XIX, e posterior aquecimento acentuado durante os séculos XX e XI.
Adicionalmente, as temperaturas médias globais atuais são superiores ao determinado
para os últimos cinco séculos. Contudo, no passado geológico mais longínquo,
registaram-se vários períodos nos quais a temperatura média global foi
significativamente superior aos valores pré-industriais, logo, anteriores à emissão de
GEE de origem antropogénica. Por exemplo, no Pliocénico médio (de 3,3 M.a. a 3,0
M.a.), a temperatura média global foi superior, entre 1,9°C a 3,6°C, e caracterizou-se
por concentrações atmosféricas de CO2 elevadas, entre 350 ppm e 450 ppm (Masson-
Delmotte et al., 2013; IPCC, 2007).
Deste modo, apesar das alterações climáticas ocorrerem recorrentemente ao
longo da história da Terra, o ritmo acentuado a que estão a decorrer nos nossos dias é
muito superior e pouco usual ao verificado no passado. Além disso, as alterações
climáticas do passado geológico tiveram causas naturais, enquanto o aquecimento
verificado nos últimos 50 anos é atribuído às atividades humanas (IPCC, 2007).
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Referências bibliográficas
IPCC – Intergovernmental Panel On Climate Change (2007). Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge & New York: Cambridge University Press. Acedido de: http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4_wg1_full_report.pdf
Masson-Delmotte, V., Schulz, M., Abe-Ouchi, A., Beer, J., Ganopolski, A., Rouco, J. F. G., Jansen, E.,… & Timmermann, A. (2013). Information from Paleoclimate Archives. In T. F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex, & P.M. Midgley (Eds.), Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (pp. 383- 464). Cambridge & New York: Cambridge University Press. Acedido de: https://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg1/WG1AR5_Chapter05_FINAL.pdf
Miranda, J. M. (2010). Cap 1 – Conceitos Fundamentais. In J. M. Miranda, Terra, Ambiente e Clima: Introdução à Ciência do Sistema Terrestre (pp. 6-27). Documento não publicado, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências Departamento de Engenharia Geográfica, Geofísica e Energia, Lisboa. Acedido de: http://194.117.7.100/tac/TAC_2010.pdf