Gases reativos CO 2. Desvios da NAEC (Concentração Normal de Equilíbrio da ATM) CO 2 atm: bom indicador do ciclo do carbono

Transcrição

1 Gases reativos Desvios da NAEC (Concentração Normal de Equilíbrio da ATM) Tempo de residência de 6-8 anos na atm Pré-industrial Antropoceno atm: bom indicador do ciclo do carbono Concentração relativamente pequena Troca entre reservatórios importantes: oceano terrestre 1 Pré-industrial Sarmiento & Gruber, Bolhas de ar em testemunhos no gelo anos anos Ciclos glaciais - interglaciais 1800 ~ 280 ppm atmosfera atual ~ 380 ppm atmosfera Mesma magnitude que ciclos glacialinterglacial!!! anos 50 anos 3 Sarmiento & Gruber, 2006 Causas: revolução industrial Queima de combustíveis fósseis Desmatamento 7Gt C/ano 1,7Gt C/ano 4 oceano 1

2 A maior parte do emitido permanece na atm PORQUE? A atm não é um reservatório pequeno qdo comparado com o oceano (1:65)? Fluxo anual de entre oceano-atm (Takahashi et al., 1997) O oceano atua como sumidouro de? A retirada de da atm é limitada: baixa taxa de mistura/circulação oceânica Como o se distribui nos oceanos? 5 Produtividade marinha (bomba biológica) 6 Circulação dos oceanos (bomba da solubilidade): antrópico ***** dissolvido Fontes de para a o oceano: Oceano-atmosfera Destruição oxidativa da matéria orgânica Sumidouro de : Superfície do oceano Fotossíntese dissolvido Circulação termohalina Formação de conchas carbonáticas Rochas carbonáticas: maior reservatório de C crosta Matéria orgânica sedimentar 7 8 2

3 Processos bioquímicos e O 2 Atmosfera Hidrosfera Zona fótica luz penetra Zonas sub-fótica áfotica respiração + decomposição consumido O 2 produzido Fotossíntese O 2 é consumido e não existe mecanismo de reposição de oxigênio dissolvido para a água. produzido não pode escapar para a atmosfera. 9 Pressão (g) (dis) H 2 CO 3 (Ac. carbônico) Decomposição Temp. Respiracao (biota) O 2 (Atividade Biológica) Fotossíntese H + +HCO - 3 Bicarbonato H + +HCO 3 = Carbonato Ca ++ Mg + CaCO 3 or MgCO 3 10 Típico perfil de Variações diárias de dissolvido (dis) Depth Profundidade Camada fotossintética mg/l Prof. Compensação CCD do Carbonato 6 AM 12 6 PM Início do verão Final do verão

4 e o clima mundial (UV) (IV) Ciclo do C, N e S: controle do clima CH 4, O 3, N 2 O, CFCs,, vapor d água... - Controle do clima - Efeito estufa - Mudança do albedo - Núcleos de condensação 13 Clima balanceado: radiação absorvida = radiação perdida Partículas e gases absorvem radiação (IV): C 14 Sarmiento & Gruber, 2006 Absorção da Radiação IV EMISSION Janela: e vapor d água não absorvem N 2 O CH 4 O 3 CFC 12 CFC 11 Emissão Máxima WAVELENGTH (nm) 15 Millero, 2006 Ciência hoje.. Certezas Alguns gases são transparêntes para a entrada de radiação UV mas absorvem IV Concentração atmosférica dos gases estufa estão aumentando Assim como os gases aumentam, a temperatura aumentará Dúvidas Tempo e severidade do aquecimento Distribuição regional dos impactos Magnitude dos processos de retroalimentação 16 4

5 Variação no aprisionamento de radiação infra-vermelha (ΔQ ) Difícil converter este dado de ΔQ em temperatura Gas Passado Past ΔQ Presente Present ΔQ 275 ppm 1,3 365 ppm 2 CH ppm 0,6 1.7 ppm 1,7 N 2 O 285 ppb 0, ppb 1,3 CFC ppb 0,06 CFC ppb 0,12 - Aumento de 200% no ΔQ (trapeamento da radiação IV) como resultado de atividade industrial - : 60% de aumento na capacidade da atm absorver calor 17 -N 2 O + CH 4 : 27% de aumento na capacidade da atm absorver calor 18 Millero, 2006 Mudança de na atmosfera devido atividade antrópica Eliminado os efeitos antrópicos: - respiração - fotossíntese 4 Mudanças as anuais de FLUXUATION (ppm) Millero, J F M A M J J A S O N D J F M A M J MONTH 20 5

6 Carbon Emissions 10 6 toneladas metricas Emissões de de combustíveis fósseis e cimento Totals Solids Liquids Gases Flaring Cement Gases estufa: a geração de energia é a principal fonte de Year 21 Millero, Emissão de por combustíveis fósseis e o clima mundial A habilidade dos gases em absorver a radiação terrestre e sua concentração na atm determinam sua efetividade como gás estufa IPCC: Global Warming Potential (GWP) Europe Asia United States

7 e o clima mundial GWP: expressa a eficiência de aquecimento de um gás ao longo de um período específico. e o clima mundial é o gás estufa menos eficiente GWP ou global warming potential = 1 Metano tem GWP = 21 Isso significa que a emissão de 1kg de metano equivale a emissão de 21kg de < CH 4 < N 2 O < CFCs (GWP = !!!!) 25 GWPs are multiplicados pela taxa de gás emitida 26 Chester, 2000 e o clima mundial Isso coloca o como o gás, potencialmente, mais importante para o aquecimento da terra, representando 60% dos gases estufas na década de No presente, o é o agente singular mais importante controlando o clima da terra

8 : o papel nos oceanos, carbonatos e matéria orgânica estão em constantes trocas entre os vários reservatórios globais : o papel nos oceanos Balanço geral do carbono As maiores trocas: Biota terrestre atmosfera Superfície do oceano atmosfera (escalas de décadas) atm 33% Chester, 2000 Ciclo do desaparecido 1,6 Gt C (como ) Aporte de emissão antropogênica 7 GtC Retenção na atm e no oceano 5,4 GtC Hipóteses: - Efeito de fertilização : o aumento nos níveis de aumenta a produção primária terrestre e oceânica - sink não identificado na biosfera terrestre ou marinha 31 O testemunho Vostok mostrou evidências do impacto das mudanças de aporte de Fe nos teores de atm (Martin, 1990) [CO2] (ppmv) Iron Age (1000 yr) Períodos glaciais apresentaram mais poeira Fe (μmol/kg ice) 32 8

9 Ciclo do 3 mecanismos controlam o ciclo do Bomba da solubilidade Temperatura Bomba física Mistura vertical Bomba biológica Tecido mole Tecido duro Atuam conjuntamente Ciclo do Pode-se concluir que as condições físico-químicas, a circulação do oceano e as intervenções biológicas controlam: i) As transferências de na interface ar-água ii) Solubilidade na água iii) Transporte de nos oceanos É importante lembrar que os processos ocorrem em escalas temporais diferentes. Variações espaço temporal de pequena escala são em geral resultado de intervenção biológica Efeito estufa e o único problema? Consequencia: [dis ]e [CO 3 2- ] Retirada de da atm modera mudanças climáticas, mas a hidrólise do aumenta a [H + ] ph 0.1 < período pré-industrial ph até 2100 aumento % [H + ] 35 Vários ecosistemas serão afetados Difícil para organismos formarem o CaCO 3 Corais e fito Taxas de calcificação irão diminuir: CO H 2 O HCO 3 - Diminuição da taxa deve ocorrer mesmo que a água superficial permanecerá supersaturada com relação a CaCO 3, situação que deve persistir por centenas de anos 36 Orr et al.,

10 Dentro de 50 anos as águas do Oceano Austral e Ártico serão corrosivas para aragonita. Ex: pteropodos (zooplancton) não sobreviverão Fonte de alimento para peixes comerciais e baleias b c d b c efeito em toda a cadeia trófica polar a A = concha inteira; b= superfície da concha mostrando irregularidades em função da dissolução; c = descamação, aumentando a superficie de contato; d = dissolução avancada qdo comparada com e = superficie sadia d e Orr et al., 2005 Além do problema da calcificação... ph afeta: Nutrientes Elementos traço Processos bacterianos Produção primária Diminuição no crescimento, alimentação e reprodução da biota Muitos processos biogeoquimicos podem ser alterados!!!!! Os efeitos dos elevados aportes de podem ser sentidos: Aumento da temperatura/clima global Acidificação dos oceanos Consequencias são difíceis de serem previstas Muita pesquisa precisa ser realizada nesta área