UTILIZAÇÃO DE PROJEÇÕES DE CENÁRIOS DO IPCC NA CARACTERIZAÇÃO DE UMA POSSÍVEL MUDANÇA CLIMÁTICA NO BRASIL: ASPECTOS DE CLIMA E REGIME HÍDRICO

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1 UTILIZAÇÃO DE PROJEÇÕES DE ENÁRIOS DO IP NA ARATERIZAÇÃO DE UMA POSSÍVEL MUDANÇA LIMÁTIA NO BRASIL: ASPETOS DE LIMA E REGIME HÍDRIO Wagner R. Soares,2, Jose A. Marengo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) entro de Precisão do Tempo e Estudos limáticos (PTE) 2 wsoares@cptec.inpe.br INTRODUÇÃO Desde 2 o Intergovernmental Panel on limate hange (IP) vêm sinalizando que as emissões excessivas de dióxido de carbono (O2), metano (H4) e óxido nitroso (N2O) podem provocar mudanças permanentes e irreversíveis no clima do planeta. O ultimo relatório do IP em 27 mostra que os níveis atuais de O2 na atmosfera são os maiores já registrados e o aquecimento global é um fato irreversível. O principal fator é o crescente acumulo na atmosfera desses gases de efeito estufa que são produzidos pela queima de petróleo e derivados, carvão, agricultura e pela destruição de florestas. Se por um lado existe o efeito estufa natural, por outro, a atividade humana esta contribuindo para um aumento no clima do planeta. Maiores concentrações de gases de efeito estufa forma uma barreira impedindo que o calor do Sol irradiado de volta para o espaço fique preso na atmosfera causando um maior aquecimento da superfície terrestre e a sensação de estarmos dentro de uma estufa. Algumas mudanças em paisagens como o descongelamento do lago Nigardsbreen na Noruega, derretimento do gelo na Groelândia e no monte Kilimanjaro além de menor volume de gelo na geleira Athabasca já podem ser observadas. Tendências de mudanças do clima tais como: mudanças na extensão do gelo marinho no Hemisfério Norte (HN); e a temperatura aumentando no decorrer do Século XX no HN mais do que em qualquer século dos últimos. anos; a amplitude da temperatura diária (t max t min) diminuindo entre o período de 95 até 2; os dias com geadas diminuindo em praticamente todas as áreas continentais durante o Século XX; a precipitação nos continentes aumentando 6 o. Simpósio Brasileiro de aptação e Manejo de Água de huva Belo Horizonte, MG, 9-2 de julho de 27

2 entre 5 % no HN e diminuindo em várias regiões como oeste da África e partes do Mediterrâneo já são uma realidade. Tendências negativas do número de ciclones e anticiclones e positivas do número de ciclones extratropicais intensos Hemisfério Sul (HS) também foram observadas. Além disso, outros fatos como o verão de 23 sendo o mais quente nos últimos anos na Europa, o rigoroso inverno da Russia sendo o mais quente desde 879 além de furacões mais intensos que tem ocorrido nos EUA vêm chamando a atenção de pesquisadores e da sociedade, sobretudo quando ocorrem milhares de perdas de vidas humanas. Esses sinais já manifestados podem piorar com invernos mais quentes, mudanças no regime de chuvas, mais secas e furacões e tempestades mais infensos num clima futuro com maior concentrações de gases de efeito estufa. omo conseqüência, o planeta pode entrar num período de maior número eventos extremos com grandes danos para meio ambiente, agricultura e geração de energia. Os estudos do IP para o relatório de 27, que levaram a essas previsões, são mais precisos que os anteriores, pois utilizaram melhores tecnologias além do avanço no conhecimento científico. Isso aumentou o grau de certeza sobre os efeitos das mudanças no clima, do aquecimento do planeta e da influencia humana nesses processos. Já não é novidade que os recursos naturais são limitados e têm um papel significativo no desenvolvimento econômico e social. O crescimento populacional e econômico levou o homem à explorar, de forma predatória, os recursos naturais em geral e em especial os recursos hídricos. Até pouco tempo a preocupação estava baseada apenas na gestão de conflitos relacionados aos diferentes usos da água. Porém, atualmente se observa um direcionamento para a otimização dos recursos naturais respeitando os limites dos ecossistemas locais e regionais. Assim, fica claro que disponibilidade e uso racional desses recursos é fator fundamental para o desenvolvimento da humanidade. Neste ponto, a utilização de técnicas de manejo sustentável de águas são importantes afim de valorizar esse recurso natural cada vez mais escasso no planeta. Neste trabalho serão mostrados e discutidos alguns fatos já observados em tendências do clima no planeta, além de projeções de clima futuro obtidos pelo Grupo de Pesquisa em Mudança limática (GPM, GOF, PROBIO) do PTE/INPE que podem influenciar no regime hídrico no Brasil. Alguns resultados utilizando modelos Globais do IP e modelos regionais como o HadRM3P do Hadley entre mostram aumento de temperaturas e mudanças no regime de precipitação sobre a América do Sul. Áreas como a Bacia Amazônica e Nordeste do Brasil poderão sofrer maiores aumentos de temperatura que regiões mais ao sul do continente. Alguns modelos do IP, a partir de dados de simulações de precipitação num possível clima de aquecimento global, mostram que a região tropical do Brasil pode sofrer com um clima mais seco. Já a tendência na região Sul/Sudeste do País, poderá ser um clima mais úmido sobretudo devido ao transporte de umidade da Bacia Amazônica para esta região. Deve exister uma constante preocupação relacionada a possiveis mudanças no regime hidrológico uma vez que o recurso água tem uma importância primordial. Tecnicas de captação e manejo de água de chuva, que possuem baixo custo 6 o. Simpósio Brasileiro de aptação e Manejo de Água de huva Belo Horizonte, MG, 9-2 de julho de 27

3 financeiro e operacional, poderão contribuir amenizando os efeitos de um possível clima futuro de aquecimento global principalmente em regiões mais vulneráveis. MATERIAIS E MÉTODOS Neste estudo foram utilizados cinco modelos globais do IP e também simulações a partir de modegem regional do PTE/INPE (HadRM3P). As simulações fora realizadas utilizando-se os cenários de emissões SRES do IP. Os modelos gobais utilizados foram os seguintes: HadM3 da Inglaterra, o modelo SIRO da Austrália, o modelo R3 dos EUA, o modelo ma do anadá e o modelo SR/NIES do Japão. As projeções de temperatura e precipitação utilizadas neste estudo foram obtidas para cada modelo a partir de cenários de possíveis emissões futuras de gases de efeito estufa. Estes cenários são denominados SRES (Special Report on Emissions Scenarios) A2 (alta emissão) e B2 (baixa emissão) os quais foram implementados pelo IP. Na avaliação dos resultados foram utilizados quatro períodos: o período base (96-99), e três timeslices (22, 25 e 28 e B2). Também foi obtida a média das projeções dos cinco modelos. Além dos dados do IP também foram utilizados dados de temperatura do RU (limate Research Unit). RESULTADOS enários climáticos do futuro para o América do Sul: Anomalias anuais de temperatura em relação ao RU Em relação às diferenças observadas, para o período base, na comparação de cada modelo em relação ao RU se observa na FIG. que o modelo japonês coloca temperaturas mais baixas do que o RU no lado leste dos Andes e temperaturas mais altas nas regiões norte e nordeste, próximo a costa brasileira. O modelo SIRO mostra temperaturas mais baixas em grande parte do continente Sul-americano com exceção das regiões Sul e Sudeste do Brasil onde se observa valores de temperatura mais elevados que os dados observados. O modelo mostra diferenças positivas de temperatura mais evidentes, sobretudo na região norte e sobre o estado do Paraná. O modelo anadense mostra um clima durante o período base mais frio quando se compara as observações do RU. Finalmente o modelo HadM3 mostra diferenças sobre a região norte (mais quente) e sobre o estado de Minas Gerais (mais frio). Aparentemente este modelo é o que mais se aproxima dos dados observados do RU devido a maior porção de área branca na figura e aos valores mais baixos observados nas diferenças. 6 o. Simpósio Brasileiro de aptação e Manejo de Água de huva Belo Horizonte, MG, 9-2 de julho de 27

4 FIG.. Anomalias (Modelo menos RU) anuais de temperatura em. Anomalias de temperatura de cada modelo em relação ao período base do próprio modelo Em relação as diferenças individuais de cada modelo (FIG.2) se obteve que: Na comparação de cada timeslice e cenário SRES em relação ao período base, se observa de modo geral, que devido a maior concentração de gases de efeito estufa o cenário parece colocar maior aquecimento sobre a América do Sul quando se compara ao cenário B2. O modelo HadM3 no timeslice em 28 projeta maiores temperaturas (maiores anomalias) sobre a região Amazônica. São observadas diferenças nas magnitudes e na espacialização do aquecimento sobre a América do Sul, por ex: enquanto o modelo SR/NIES coloca maior aquecimento sobre a região central da América do sul, o modelo SIRO coloca maior aquecimento na região mais ao sul. No geral, as figuras mostram gradual aquecimento em relação aos timeslices e em relação aos SRES. Projeções de temperatura anual As projeções de temperatura média dos cinco modelos (FIG.4) mostram um possível clima mais quente sobre a região Amazônica no timeslice em 28 e no cenário com temperaturas entre 3 e 33 o. Na região mais ao sul o cenário de aquecimento é menos evidente quando se compara as projeções de clima futuro com o clima do presente (96 até 99). A região Nordeste também sofre um aquecimento entre 3 e 4 o em relaçao ao clima atual. 6 o. Simpósio Brasileiro de aptação e Manejo de Água de huva Belo Horizonte, MG, 9-2 de julho de 27

5 SR/NIES 2s SIRO 2s 2s ma 2s HadM3 2s SR/NIES 2s SIRO 2s 2s ma 2s HadM3 2s SR/NIES 5s SIRO 5s 5s ma 5s HadM3 5s SR/NIES 5s SIRO 5s 5s ma 5s HadM3 5s SR/NIES 8s SIRO 8s 8s ma 8s HadM3 8s SR/NIES 8s SIRO 8s SRES A2 8s ma 8s HadM3 8s FIG. 3. Anomalias (modelo menos modelo) anuais de temperatura em. Os timeslices são em 22, 25 e 28. a b c d e f g FIG. 4. Projeções de temperatura anual. (a) media para o Períod de 96 até 99. (b, c, d, e, f e g) projeções para o cenario B2 em 22, A2 em 22, B2 em 25, A2 em 25, B2 em 28 e A2 em 28 respectivamente. A unidade é. 6 o. Simpósio Brasileiro de aptação e Manejo de Água de huva Belo Horizonte, MG, 9-2 de julho de 27

6 Precipitação omo exemplo, consideremos o modelo HadM3 e os cenários A2 e B2. O período DJF (FIG.5) representa a estação chuvosa em boa parte das regiões Sudeste e entro Oeste, assim como no Sul da Amazônia, enquanto que o período MAM representa a estação chuvosa do Norte da Amazônia e do Nordeste. A Fig.5 mostra uma diminuição na chuva de verão na Amazônia e no Nordeste, que aparece mais forte no cenário A2 em relação ao cenário B2. A ZAS (Zona de onvergencia do Atlântico Sul) aparece mais intensa no cenário B2 em relação ao A2 durante o verão. Observa-se também (não foi observado nas saídas de outros modelos do IP) que a Região Sul do Brasil mostra incrementos na chuva sazonal e anual. A Zona de onvergência Intertropical ZIT aparece mais intensa e deslocada ao norte de sua posição climática durante DJF e MAM, deixando anomalias de chuva no Nordeste e norte-centro da Amazônia durante estas estações em 22. Para a primavera (SON) e inverno (JJA) no timeslice em 22 uma tendência à diminuição na chuva da primavera na Amazônia central (SON) e um possível adiantamento da estação chuvosa no SE do Brasil como mostrado pelas anomalias positivas de chuva (SON), talvez mostrando uma configuração tipo ZAS durante a primavera de 22 no cenário A2. Em JJA a ZIT aparece mais intensa próxima 5S no Pacífico e Atlântico tropical. FIG. 5. Projeções de anomalias de chuva para DJF e MAM com referência ao período base 96-9 para América do Sul. Os cenários são A2 e B2 pelo modelo HadM3. O time-slice é centrado em o. Simpósio Brasileiro de aptação e Manejo de Água de huva Belo Horizonte, MG, 9-2 de julho de 27

7 Anomalias da Média de cinco modelos do IP A partir das anomalias para cada timeslice (FIG.6), em relação à media 96-99, se observa que a média obtida dos cinco modelos mostra para a região do Nordeste brasileiro (NEB) um aquecimento em torno de, 2 e 3.5 o para o cenário A2 nos timeslices em 22, 25 e 28 respectivamente. No NEB durante o timeslice em 22 se observa um possível clima mais úmido enquanto que nas outras regiões o sinal de umidade não é forte. Para a região Amazônica em 28 o aquecimento chega a ser maior que 4.8 o em junho/julho/agosto. Para o Pantanal, maior aquecimento é observado para projeções durante junho/julho/agosto e setembro/outubro/novembro no com timeslice em 28. A região da bacia do Prata mostra menor aquecimento em relação às outras regiões, com maiores valores projetados para setembro/outubro/novembro no cenário A2. As projeções para o NEB e Prata mostram um clima mais úmido e quente pois são positivas as anomalias de chuva e temperatura. Já a Amazônia teria um clima mais quente e seco (anomalias positivas de temperatura e negativas de precipitação). O Pantanal mostra uma média anual neutra (valores em torno do eixo dos Y) em relação à chuva, sendo observadas diferenças sazonais com períodos mais secos ou mais úmidos. m m.d -,8,6,4,2 -,2 NEB - Média de 5 modelos do IP (Anomalia: Timeslice em 22-Período Base) + úmido m m. d -,8,6,4,2 -,2 NEB - Média de 5 modelos do IP (Anomalia: Timeslice em 25-Período Base) + úmido m m. d -,8,6,4,2 -,2 NEB - Média de 5 modelos do IP (Anomalia: Timeslice em 28-Período Base) + úmido -,4 -,4 -,4 -,6 -,6 -,6 -,8 -,8 -,8 m m. d ,5,5,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Amazônia - Média de 5 modelos do IP (Anomalia: Timeslice em 22-Período Base),8,6,4,2 -,2 -,4 -,6 -, ,5,5,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 m m. d - -,8,6,4,2 -,2 -,4 -,6 -, ,5,5,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Amazônia - Média de 5 modelos do IP (Anomalia: Timeslice em 25-Período Base) + seco - -,5,5,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 m m. d - -,8,6,4,2 -,2 -,4 -,6 -, ,5,5,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Amazônia - Média de 5 modelos do IP (Anomalia: Timeslice em 28-Período Base) + seco - -,5,5,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 m m. d - m m.d - Pantanal - Média de 5 modelos do IP (Anomalia: Timeslice em 22-Período Base),8,6,4,2 -,2 -,4 -,6 -, ,5,5,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Prata - Média de 5 modelos do IP (Anomalia: Timeslice em 22-Período Base),8,6,4,2 -,2 -,4 -,6 -, ,5,5,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 m m. d -,8,6,4,2 -,2 -,4 -,6 -,8 - Pantanal - Média de 5 modelos do IP (Anomalia: Timeslice em 25-Período Base) + seco - -,5,5,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Prata - Média de 5 modelos do IP (Anomalia:,8,6,4,2 -m -,2 - m + -,4 - -,6 - -, m m. d - m m.d -,8,6,4,2 -,2 -,4 -,6 -,8 - Pantanal - Média de 5 modelos do IP (Anomalia: Timeslice em 28-Período Base) + úmido + seco - -,5,5,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Prata - Média de 5 modelos do IP (Anomalia: Timeslice em 28-Período Base) + úmido - -,5,5,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 FIG. 6. aracteziração do clima futuro. Diagramas de dispersão T x P. Os timeslices são em 22, 25 e o. Simpósio Brasileiro de aptação e Manejo de Água de huva Belo Horizonte, MG, 9-2 de julho de 27

8 Eventos Extremos As simulações para o clima do presente mostram aumentos de até 2 dias em áreas do centro oeste e do sul do Brasil e na Amazônia, mais o padrão é bastante espalhado. Para áreas do Sudeste sobre MG o modelo simula tendências negativas para os índices R, R95P, RX5 e DD, que não esta de acordo com as observações. Aparentemente os melhores resultados foram obtidos para DD. Os padrões são muito semelhantes com diminuição dos dias secos consecutivos no sudeste do Brasil, tendência fraca no Uruguai e Argentina e aumento leve no Sul do Peru, Bolívia e norte do hile. No cenário B2, o modelo HadRM3p aponta para um aumento na freqüência de extremos de chuva na Amazônia central e oeste, no Sudeste e Sul do Brasil, assim como reduções no Nordeste. No caso do Nordeste e na Amazônia do leste as projeções para o futuro apontam para um aumento na freqüência de dias secos consecutivos, que são áreas onde o aumento na freqüência de eventos extremos de chuva para o futuro é pouca. No cenário A2 as tendências são similares ao cenário B2, porém, as intensidades são maiores, especialmente no oeste da Amazônia, centro oeste e sudeste e sul do Brasil. O Nordeste e oeste da Amazônia são afetados por reduções de extremos de chuva, porém o padrão mais importante é o aumento na freqüência de dias secos consecutivos (e tendências de aumentos de veranicos) o que implica danos sérios para a agricultura e tecnicas como manejo e captação de água de chuva. FIG. 7. Tendências projetadas pelo modelo regional HadRM3, cenário A2, período 27-2 de dias com chuva maiores a mm R, dias com chuva acima do 95th percentil R95P, eventos de chuva intensa durante 5 dias consecutivos RX95P 6 o. Simpósio Brasileiro de aptação e Manejo de Água de huva Belo Horizonte, MG, 9-2 de julho de 27

9 e dias secos consecutivos DD na América do Sul. Escala de cores aparece na parte direita de cada mapa. onsiderações finais e conclusões Mudanças climáticas são associadas ao aumento da concentração de gases de efeito estufa, e também em mudanças do uso da terra. Ainda que a contribuição do Brasil para a concentração global de gases de efeito estufa seja menor que a dos países industrializados, e contribuição devido a queimadas (fumaça e aerossóis) é bastante elevada. Se considerarmos os cenários climáticos discutidos como possíveis, as elevadas taxas de aquecimento e a diminuição da precipitação em vastas áreas da Amazônia implicariam num aumento da respiração das plantas e o fechamento dos estômatos, conduzindo por fim ao colapso da floresta. Este cenário é gerado pelo modelo do Hadley entre e conduziria a uma savanização da Amazônia, que passaria a ter um clima mais do tipo do errado a meados de 25. No Nordeste e na Bacia do Prata, ainda que a chuva tenderia a aumentar no futuro, as elevadas temperaturas do ar simuladas pelos modelos poderiam, de alguma forma, comprometer a disponibilidade de água para agricultura, consumo ou geração de energia, devido a um acréscimo previsto na evaporação ou evapotranspiração. Governos e iniciativa privada precisam oferecer e ampliar mecanismos favoráveis como infraestrutura e logistica à administração da água para diversos usos a partir de técnicas de manejo. Um prolongamento na estação seca em algumas regiões do Brasil poderia comprometer o balanço hidrológico regional e assim comprometer atividades humanas como a irrigação. Ainda que se tenha alguma previsão de aumento de chuva no futuro em certas regiões, uma alternativa viável é a utilização de técnicas de manejo associadas a captação de água da chuva. As tendências simuladas pelos modelos globais e o modelo regional HadRM3P sugerem um cenário de clima futuro mais quente em grandes áreas da Amazônia, entro oeste e Nordeste do Brasil. Regimes hidrológicos poderão sofrer as consequencias dessa mudança climática e governo e sociedade devem juntos lidar com o manejo sustentável de águas. onsiderando o clima atual, não existe um padrão claro para definir regiões de fortes mudanças nos extremos de chuvas considerando uma comparação entre o clima atual observado e simulado pelo modelo HadRM3. Em relação aos extremos e chuva no clima do futuro, os modelos projetam para o futuro ao aumento na freqüência de eventos extremos de chuva na Amazônia do oeste, sudeste, centro oeste do Brasil, e aumento na freqüência de dias secos consecutivos no nordeste (acompanhados de uma redução de eventos extremos de chuva). Isso implica aumento na freqüência de veranicos nesta região, o que fica mais intenso no cenário pessimista A2. Pode se concluir que para os extremos de chuva, de maneira geral, os modelos usados tiveram pouca habilidade em simular estes índices. Porém, todos os modelos concordam que não há regiões com grandes mudanças nestes índices o que pode alterar o regime hídrico em nível local e regional. A questão de vulnerabilidade e adaptação deve ser tratada de maneira pragmática, inclusive com o desenvolvimento de modelos que levem em conta as necessidades dos países em desenvolvimento. Nesse esforço, é crucial a participação de técnicos e cientistas, bem como o fortalecimento das instituições dos países em desenvolvimento. A experiência brasileira nesse domínio mostra a 6 o. Simpósio Brasileiro de aptação e Manejo de Água de huva Belo Horizonte, MG, 9-2 de julho de 27

10 necessidade de se ajustar os métodos aplicáveis aos cenários de mudança do clima resultantes de modelos globais para projeções de escopo regional ou local. Esse ajuste seria útil para estudos sobre os impactos da mudança do clima em áreas como gerenciamento de recursos hídricos, ecossistemas, atividades agrícolas e mesmo a propagação de doenças. Estudos mais detalhados de vulnerabilidade e riscos são necessários afim de se obter informações para ações governamentais em termode de adaptação e mitigação. Referências FRIH P et al. 22. Observed coherent changes in climatic extremes during the second half of the twentieth century. limate Res., 9, KIKTEV D, SEXTON DMH., ALEXANDER L, AND FOLLAND.K., 23. omparison of modeled and observed trends in indices of daily climate extremes, Journal of limate.,6, MARENGO JA, SOARES RW. 23. Impacto das Mudanças limáticas no Brasil e Possíveis Futuros enários limáticos: Síntese do terceiro relatório do IP. lima e Recursos Hídricos no Brasil MARENGO JA. 26. Mudanças limáticas Globais e seus efeitos sobre a Biodiversidade. aracterização do lima Atual e Definição das Alterações limáticas para o Território Brasileiro ao Longo do Século XXI. Brasília: MMA, 22 p. MARENGO JA et al. 27. Mudanças limáticas Globais e Efeitos sobre a Biodiversidade. Eventos extremos em cenários regionalizados de clima no Brasil e América do Sul para o Século XXI: Projeções de clima futuro usando três modelos regionais. Relatório 5. MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE MMA SERETARIA DE BIODIVERSIDADE E FLORESTAS SBF. São Paulo, Brasil. 77. NAKIENOVI N AND OAUTHORS. 2. IP Special Report on Emissions Scenarios, ambridge University Press, United Kingdom and New York. USA, 595. TEBALDI., HAYHOE K., ARBLASTER J., MEEHL G. 26. GOING TO THE EXTREMES AN INTEROMPARISON OF MODEL-SIMULATED HISTORIAL AND FUTURE HANGES IN EXTREME EVENTS. NO PRELO, LIMATI HANGE. ZWIERS FW, KHARIN VK hanges in the extremes of the climate simulated by GM2 under O2 doubling. J. limate,, o. Simpósio Brasileiro de aptação e Manejo de Água de huva Belo Horizonte, MG, 9-2 de julho de 27