AQUECIMENTO GLOBAL: UMA ANÁLISE CRÍTICA

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1 AQUECIMENTO GLOBAL: UMA ANÁLISE CRÍTICA Luiz Carlos Baldicero Molion Departamento de Meteorologia/CCEN/UFAL Cidade Universitária Maceió, Alagoas ABSTRACT: The global warming hypothesis is based on three main pillars: the series of mean global surface temperature for the last 150 years, the observed rise of the carbon dioxide concentration in the last 30 years, and the outputs of global climate models simulations. These three aspects are reviewed critically and their deficiencies pointed out. The conclusion is that the present knowledge of the global climate and of the greenhouse effect and its possible enhancement due to human activities, and the limitations of the global climate models do not justify transforming the global warming hypothesis into a proved scientific fact. Based on proxy data obtained in Central Amazonia, it is advocated that rather than warming, the planet may be experiencing a global cooling. 1. INTRODUÇÃO A propriedade da atmosfera que permite a passagem da radiação solar e aprisiona boa parte da radiação infravermelha emitida pela superfície é denominada efeito-estufa e, graças a ele, a temperatura média global do ar, próximo à superfície, é cerca de 15 o C. Caso ele não existisse, a temperatura da superfície seria 18 o C abaixo de zero, ou seja, o efeito-estufa é responsável por um aumento de 33 o C! Portanto, o efeito-estufa é benéfico para o planeta, pois gera condições que permitem a existência da vida como se a conhece. Os gases constituintes da atmosfera que contribuem para o efeito-estufa são o vapor d'água (H 2 0), o gás carbônico (CO 2 ), o metano (CH 4 ), o ozônio (O 3 ), o óxido nitroso (N 2 O) e os compostos de clorofluorcarbono (CFC), vulgarmente conhecidos por freons. O vapor d'água é principal gás, sua concentração é extremamente variável no espaço e tempo. O CO 2 é o segundo gás em importância com concentração 30 a 200 vezes inferior à do vapor d'água. Embora sua concentração seja baixa, é o gás de efeito-estufa que tem causado maior polêmica, pois sua concentração vinha crescendo à taxa de 0.4% ao ano. O CH 4, embora em concentrações muito pequenas, na ordem de 1,6 ppm por volume, também tem mostrado um significativo aumento de 1,0% ao ano. Os gases restantes apresentam concentrações ainda menores que as citadas, porém também estão aumentando. A hipótese do efeito-estufa intensificado é fisicamente simples: quanto maior for a concentração desses gases-traços, maior será o aprisionamento de calor e, conseqüentemente, mais alta a temperatura do Globo. As previsões de mudanças climáticas em função do aumento de CO 2, feitas através de modelos matemáticos de simulação do clima global (MCG), são catástróficas! Elas sugerem que, dobrando a concentração de CO 2, a temperatura média do Globo aumentaria entre 1,5 e 4,5 o C (IPPC, 1990). Uma das conseqüências seria a expansão volumétrica da água dos oceanos que, associada ao degelo parcial das geleiras e calotas polares, aumentaria os níveis dos mares entre 0,4 e 1,5 metros. Esse fato forçaria a relocação dos 60% da humanidade que vivem em regiões costeiras. Na seqüência, serão discutidos o estado atual do conhecimento sobre o assunto e algumas das limitações dos MCGs. 2. REGISTROS HISTÓRICOS DE TEMPERATURA O aumento de 25% na concentração de CO 2, nos últimos 150 anos, já deveria ter causado um incremento na temperatura média do globo entre 0,5 e 2,0 o C segundo os modelos. A figura 1 (Jones, 1990) mostra que desvios de temperatura, com relação à média do periodo , para o globo aumentaram cerca de 0,5 o C desde As anomalias computadas por Vinnikov et al. (1987) concordaram com as de Jones e as de Hansen e Lebedeff (1987) indicaram um aquecimento ainda maior, de 0,65 o C. Segundo o Relatório do Painel Intergovernamental para Mudanças Climáticas (IPCC, 1990), o aumento estaria entre 0,3 e 0,6 o C. Esse aumento está situado no limite inferior dos resultados produzidos por modelos climáticos, que foram utilizados para testar a intensificação do efeito-estufa A polêmica que essas séries de anomalias tem causado é que, aparentemente, o aquecimento não é verificado em todas as partes do Globo. Jones (1990), por exemplo, mostra que foi observado um resfriamento de 1,0-1,5 o C sobre o Atlântico e Pacífico e um aquecimento de 1,0 o C sobre a Eurásia e o norte do continente americano no periodo pós-guerra , quando já se tinha uma padronização da

2 instrumentação usada nas estações climatológicas. Além da mudança de instrumentação nas estações climatológicas, outro problema é a correção das temperaturas devido à urbanização, o chamado efeito de ilha de calor. O trabalho de Halpert e Ropelewski (1991) sugeriu que não se pode afirmar que esteja havendo aquecimento nos EEUU. Finalmente, um aspecto muito importante é que as séries de 150 anos são curtas para captar a variabilidade de prazo mais longo do clima. A Figura 2 exemplifica esse ponto. Nela mostrou-se a média da temperatura de Viena, Áustria, e de Hohenpeissenberg, Bavária, cujo registros iniciaram-se há mais de 200 anos atrás. A curva sobreposta é a média global de Jones (1990). Nota-se que a temperatura esteve mais alta no final do século 18 e início do século 19, decresceu até cerca de e, posteriormente, voltou a aumentar. E esse período coincide com o início das séries de 150 anos utilizadas pelos citados pesquisadores. Existem, portanto, problemas de representatividade, tanto espacial como temporal, das séries observadas de temperatura, o que torna extremamente difícil sua homogeneização PREVISÕES VERSO OBSERVAÇÕES Grotch (1988) comparou a distribuição latitudinal dos incrementos de temperatura, para o período do inverno do Hemisfério Norte, previstos por quatro dos mais renomados modelos matemáticos, em função da duplicação do CO 2. Todos os modelos concordaram que os incrementos de temperatura seriam maiores nas regiões polares que nas regiões equatoriais. Para o Ártico, por exemplo, os modelos previram um incremento entre 8 e 15 o C no inverno. Rogers (1989), porém, mostrou que a média invernal das anomalias de temperatura do ar, observadas para o setor Atlântico do Ártico a partir de 1900, na realidade apresentou um decréscimo superior a 2 o C de 1930 até o presente. Ou seja, exatamente na região onde os modelos previram os maiores incrementos de temperatura, têm se observado o oposto, principalmente no período de maior aumento da concentração de CO 2! Que existem sérios problemas com as simulações dos MGC não é segredo para a comunidade meteorológica. Os MCG comumente têm dificuldade em reproduzir as características mais importantes do clima atual, tais como temperatura média global, diferença de temperatura entre equador e pólo, a intensidade e posicionamento das correntes de jato, se não for feito o que eufemisticamente é chamado de "sintonização". Núvens, seus tipos, formas, constituição e distribuição tanto em altura como no plano horizontal, são outro processo físico mal simulado nos modelos. Nos modelos, aquecimento global tende a aumentar principalmente as núvens estratiformes na alta troposfera. Ora, núvens altas, mais tênues e constituídas em parte por cristais de gelo, tendem a aquecer o planeta, pois permitem a passagem de radiação solar mas absorvem a radiação infravermelha térmica que escaparia para o espaço exterior, ou seja, intensificam o efeito-estufa, enquanto núvens baixas, mais espessas, tendem a esfriá-lo, pois refletem mais radiação solar de volta ao espaço exterior. Por exemplo, o modelo do Serviço Meteorológico Inglês inicialmente previu um aumento superior a 5 o C para o dobro de CO 2. Porém, Mitchell et al. (1989) relataram que, apenas mudando as propriedades óticas das núvens estratiformes, reduziu-se o aquecimento para menos de 2 o C, ou seja, uma redução de 60%! Outro problema sério de modelagem é a simulação do Ciclo Hidrológico e seu papel como termostato do sistema Terra-atmosfera. Na Natureza, a superfície e o ar adjacente tendem a ser resfriados por evaporação, pois este é um processo que consome grandes quantidades de calor. Se não existisse convecção e o resfriamento dependesse apenas da perda radiativa, o efeito-estufa, nos níveis baixos, seria sensivelmente intensificado e a temperatura de superfície alcançaria 72 o C! A convecção profunda (núvens cumulonimbos) - que os modelos não simulam adequadamente - bombeia calor latente da camada limite planetária e o libera nos níveis médios e altos da troposfera, de onde esse calor é irradiado para o espaço exterior. Dessa forma, a convecção "curto-circuita" o efeito-estufa, não permitindo que a temperatura de superfície atinja valores elevados. A discussão acima não esgota, de maneira alguma, os problemas de modelagem dos processos físicos e as possíveis fontes de erros dos MCGs atuais. Porém, são suficientes para demonstrar que as previsões feitas por eles podem estar superestimadas e que, portanto, a hipótese do aquecimento pelo efeitoestufa intensificado, aceita pela maioria, pode não ter fundamento sólido. 4. A VARIABILIDADE NATURAL DO CLIMA Além do efeito-estufa, outros fatores internos, de não menos importância, afetam o Clima. Dentre eles, as variações do albedo planetário - percentual de radiação solar que é refletido de volta para o espaço

3 exterior - resultante da variação da cobertura de núvens, da concentração de aerossóis estratosféricos e das características da superfície. O albedo planetário controla a quantidade de energia solar que é absorvida pelo sistema Terra-atmosfera. Uma redução de albedo planetário permite maior entrada de radiação no sistema e, conseqüentemente, aumento de temperatura. Variações na circulação atmosférica como, por exemplo, alterações na freqüência de ocorrência de eventos El Niño-Oscilação Sul (ENOS), causam mudanças significativas na temperatura global. Segundo Halpert e Ropelewski (1991), nos anos em que ocorre a fase quente do ENOS, isto é, temperaturas de superfície do Oceano Pacífico mais altas que as normais, existe uma tendência para registarem-se temperaturas do ar acima da média. Na década de 80, ocorreram dois eventos ENOS fortes, sendo o de 1982/83 um dos mais forte do século. Portanto, o aquecimento da década de 80, que constrasta com o resfriamento a partir dos anos 50 (Figura 1), pode estar parcialmente relacionado aos eventos ENOS que, segundo Jones (1990), sozinhos seriam responsáveis por 20-30% da variação da temperatura global. O papel dos oceanos na variabilidade climática ainda não é bem conhecido. Entretanto, sabe-se que existem mudanças de prazo mais longo, da ordem de milênio, nas circulações oceânicas de escala global e estas influenciam fortemente a distribuição horizontal de calor sensível nos oceanos e, conseqüentemente, as temperaturas do ar devido às variações nas trocas de calor entre o oceano e a atmosfera. Dentre os principais fatores externos, estão a variação da produção de energia do Sol, as mudanças dos parâmetros orbitais da Terra e o grau de intensidade das atividades vulcânicas. O Sol é, de longe, a principal fonte de energia para os processos físicos que ocorrem na atmosfera. Porém, sua produção de energia, em média 1370 wm -2, não é constante. Observações recentes, feitas por satélite, confirmaram que sua produção varia de cerca de 0,1% de ano para ano, ou seja, 1,3 wm -2 com o ciclo de 11 anos (ou 22 anos) das manchas solares e o Ciclo de Gleissberg com um período aproximado de 90 anos. A falta de conhecimento ainda não permite estabelecer se existe influência da variação da produção de energia do Sol no Clima, embora alguns acreditem que esta não seja significativa. Porém, convém notar que uma variação de 1,3 wm -2 corresponde a 30-50% do aumento de radiação infravermelha que, segundo as previsões dos modelos de clima, ocorreria em uma atmosfera com o dobro de CO 2. As erupções vulcânicas explosivas lançam grandes quantidades de aerossóis na estratosfera, aumentam o albedo planetário e podem causar resfriamento significativo durante décadas. O efeito de uma erupção é sentido rapidamente a curto prazo. Minnis et al (1993), usando dados do satélite ERBE, mostraram que a erupção do Pinatubo, Filipinas, ocorrida em junho de 1991, durante vários meses reduziu de 10 a 15 wm -2 o saldo de radiação planetário entre as latitudes 40 o N-40 o S. A erupção recente do Monte Pinatubo causou um resfriamento temporário durante 3 anos. Os efeitos de vulcões no Clima, porém, podem ser de prazo mais longo se for considerada a inércia térmica dos oceanos ao responderem a essas variações de curto prazo. Como entre 1810 e 1880 a freqüência de erupções vulcânicas foi grande, as concentrações de aerossóis estiveram altas e isso pode ter sido a causa da redução da temperatura global (Figura 2). Bryson e Goodman (1980), porém, mostraram que, no período de , a profundidade óptica da atmosfera esteve com os menores valores dos últimos 110 anos e isso possibilitou maior entrada de radiação solar no sistema terra-atmosfera. É muito provável, portanto, que o aquecimento observado entre , que corresponde a 80% do aquecimento verificado no últimos 150 anos (Figura 3), esteja relacionado à redução da atividade vulcânica. Em outras palavras, o aquecimento verificado na primeira metade deste século deveu-se a reduções de albedo planetário e da profundidade óptica da atmosfera e não ao efeito-estufa intensificado pelas atividades humanas! 3 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS Em resumo, a variabilidade natural do Clima não permite afirmar que o aquecimento de 0,5 o C seja decorrente da intensificação - natural ou causada pelas atividades humanas - do efeito-estufa ou mesmo que essa tendência de aquecimento persistirá nas próximas décadas, como querem os cenários produzidos pelo IPCC (1990). A aparente consistência entre os registros históricos e as previsões dos modelos não significa que ele já esteja ocorrendo. Na realidade, as características desses registros históricos conflitam com a hipótese do efeito-estufa intensificado. O planeta aqueceu-se mais rapidamente entre , quando a quantidade de CO 2 lançada na atmosfera era inferior a 15% da atual, e resfriou-se entre , quando aconteceu o desenvolvimento econômico acelerado. O único fato incontestável é que a concentração de CO 2 aumentou de 25% nos últimos 150 anos. Porém, isso pode ter sido devido a variações internas ao sistema Terra-atmosfera. Como a temperatura dos oceanos aumentou devido à redução do albedo planetário e ao aquecimento do sistema entre , a absorção de CO 2 por eles pode ter sido reduzida e mais CO 2 ter ficado armazenado na atmosfera. Portanto, não se pode afirmar que foi o aumento de CO 2 que causou o aumento de temperatura. Pode

4 ter sido exatamente o contrário, ou seja, que o CO 2 tenha aumentado como resposta ao aumento de temperatura do ar e dos oceanos. Dados paleoclimáticos indicaram que a concentração desse gás já atingiu níveis superiores aos atuais no passado. Existem testemunhos, como dados de anéis de crescimento de árvores, que indicaram que o Clima, ao contrário, pode estar se resfriando. Ferraz et al (1993) analisaram um jatobá-mirim colhido na Amazônia Central e constataram que a densidade da madeira nos anéis aumentou nos últimos 400 anos (Figura 4). Aceitando-se que a variação das chuvas seja o fator ambiental mais importante no desenvolvimento de uma árvore no meio da Floresta Amazônica, infere-se que o jatobá, durante esse período, esteve sendo submetido a um clima regional que, paulatinamente, vem ficando mais seco. E isso só poderia estar acontecendo se o clima global estiver se resfriando. 4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Angell, J.K. e G.V. Gruza, Climate variability as estimated from atmospheric observations, in: The Global Climate, J.T.Houghton (ed.) p.25-36, Cambridge University Press, Cambridge, UK. Balling, R.C. e S.B. Idso, years of global warming? Environ. Conserv., 17: Bryson, R.A. e B.M. Goodman, Volcanic activity and climate changes, Science 207: Grotch, S.L., Regional Intercomparison of General Circulation Model Predictions and Historical Climate Data. Report DDE/NBB-0084 NTIS, US Department of Commerce, Washington, DC, USA. Halpert, M.S. e C.F. Ropelewski, Climate Assessment: a Decadal Review , NOAA, National Weather Service, National Meteorological Center, Climate Analysis Center, Washington, DC, p.109. Hansen, J.E. e S. Lebedeff, Global trends of measured surface air temperature, J. Geophys.Res. 92: IPCC, Scientific Assessment of Climate Change. Intergovernmental Panel of Climate Change Report of Working Group I chaired by J.T. Houghton, M. Seck and A.D. Moura, WMO/UNEP, Genebra, Suiça. Jones, P.D.. Global temperature variations since 1861, in: Long Term Variability of Pelagic Fish Population and their Environment, T. Kawasaki, S. Tanaka, Y. Toba e A. Tanigushi (eds.), Pergamon Press. Minnis, P., E.F. Harrison, L.L. Stowe, G.G.Gibson, F.M. Denn, D.R. Doelling, W.L. Smith Jr, Radiative climate forcing by Mount Pinatubo eruption, Science 259: Mitchel, J.F.B., C.A. Senior e W.J. Ingran, C0 2 and climate: a missing feedback? Nature 341: Rogers, J.C., Arctic air temperature trends, in : Proceedings of the Thirteenth Annual Climate Diagnostic Workshop, p.170, NOAA, NTIS, Department of Commerce, Washington, DC, USA Vinnikov, P., Ya. Groisman e K.M. Lugina, Empirical data on contemporary global climate changes (temperature and precipitation), J. Climate 3:

5 5 FIGURA 1. Desvios da temperatura média do ar, média global dos continentes e oceanos, com relação à média do período , para o Hemisfério Norte, Hemisfério Sul e para o Globo (Fonte: Jones, 1990). FIGURA 2. Média anual suavizada das temperaturas de Viena (Áustria), e Hohenpeissenberg, (Bavária). A curva pontilhada, a partir de 1850, representa a temperatura média global de Jones citada acima (Fonte: Angell e Gruza, 1985).

6 6 FIGURA 3. Tendência dos desvios de temperatura do ar, média global, com relação á média do periodo Nota-se que a maior parte do aquecimento global ocorreu antes de 1950 (Fonte: Balling e Idso, 1990). FIGURA 4. Variação radial da densidade da madeira dos anéis de crescimento de um jatobá-mirim, colhido em Balbina, a 170 km a noroeste de Manaus (Fonte: Ferraz et al., 1993).