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Causas do aquecimento global

Para mais informações, veja o artigo Aquecimento global

O sistema climático terrestre muda em resposta a variações em fatores externos incluindo variações na sua órbita em torno do Sol[1][2][3], erupções vulcânicas[4], e concentrações atmosféricas de gases do efeito estufa. As evidências empíricas e a compreensão dos mecanismos físicos que regem o sistema climático terrestre apontam para os gases estufas emitidos pelos seres humanos como causa do aquecimento global recente (últimos 40 anos), e daí consenso científico[5][6] neste sentido. Embora os seres humanos emitam gás carbônico desde o início da Revolução Industrial, sua influência só se tornou discernível do ruído da variabilidade natural de temperatura por volta da década de 1970[7]. As hipóteses alternativas aventadas pelos "céticos" são:

  1. heterogêneas, sendo frequentemente conflitantes umas com as outras. Por exemplo, alguns negam o aquecimento em si, afirmando tratar-se de contaminação das medições por ilhas urbanas de calor[8], enquanto outros “céticos” atribuem o aquecimento observado a um mecanismo de feedback de nuvens[9], que não foi corroborado por observações subsequentes[10];
  2. francamente minoritárias, representando apenas 1% do conjunto de climatologistas em atividade [11];
  3. têm menos respaldo do conjunto de evidências empíricas, limitando-se, geralmente, a um aspecto isolado do sistema climático. Por exemplo, atêm-se ao feedback de nuvens, sem explicar a maior retenção de radiação infravermelha nas frequências dos gases estufa. Ou ainda, ressaltam a influência do sol, sem explicar por que o aquecimento tem sido mais intenso justamente quando o sol age menos: à noite e no inverno.

Nenhum dos efeitos produzidos pelos fatores condicionantes é instantâneo. Devido à inércia térmica dos oceanos terrestres e à lenta resposta de outros efeitos indiretos, o clima atual da Terra não está em equilíbrio com o condicionamento que lhe é imposto. Estudos de compromisso climático indicam que ainda que os gases estufa se estabilizassem nos níveis do ano 2000, um aquecimento adicional de aproximadamente 0,5 °C ainda ocorreria.[12]

Gases de efeito estufa na atmosfera editar

O efeito estufa foi descoberto por John Tyndall em 1859 e investigado quantitativamente pela primeira vez por Svante Arrhenius em 1896. Consiste no processo de absorção e emissão de radiação infravermelha pelos gases atmosféricos de um planeta, resultando no aquecimento de sua superfície e atmosfera. A camada de ozônio é uma camada atmosférica que contém uma elevada porção de oxigênio na forma de ozônio. Ela atua como mecanismo de filtragem contra a radiação ultravioleta. Está localizada entre a troposfera e a estratosfera, em torno de 15 a 20 quilômetros acima da superfície da Terra.[13]

Os gases estufa criam um efeito estufa natural, sem o qual a temperatura média da Terra seria cerca de 90 °C mais baixa, tornando-a inabitável para a vida como a conhecemos[14]. Portanto, os cientistas não “acreditam” ou “se opõem” ao efeito estufa; o debate consiste na extensão dos efeitos, especialmente nos que diz respeito aos mecanismos de retroalimentação. É consenso, ainda, que mesmo se a sensibilidade climática for a menor prevista nas margens de incerteza, as consequências são negativas e significativas.[15]

Na Terra, os gases que mais contribuem para o efeito estufa são o vapor de água, que causa de 36 a 70% do efeito natural (não incluindo nuvens); o dióxido de carbono (CO2), que causa de 9 a 26%; o metano (CH4), causando entre 4 e 9%; e o ozônio, que causa entre 3 e 7%.[16][17] Emissões antropogênicas de outros poluentes - em especial aerossóis de sulfato – podem gerar um efeito refrigerativo através do aumento do reflexo da luz incidente. A questão que se coloca é saber como a intensidade do efeito estufa varia quando a atividade humana aumenta as concentrações atmosféricas de alguns gases de efeito estufa.

As concentrações atmosféricas de CO2 e CH4 aumentaram em 31% e 151%, respectivamente, acima dos níveis pré-industriais, desde 1750. Estes níveis são consideravelmente mais altos do que em qualquer período nos últimos 420'000 anos, o período em que é possível extrair informações confiáveis dos testemunhos de gelo.[18] Utilizando-se de evidências geológicas menos diretas, acredita-se que níveis tão altos de CO2 só estiveram presentes na atmosfera há 20 milhões de anos.[19]

Aproximadamente três quartos das emissões antropogênicas de CO2 para a atmosfera durante os últimos 20 anos são devidas à queima combustíveis fósseis. O resto das emissões são devidas predominantemente às mudanças no uso do ambiente, especialmente o desmatamento.[20] A atual concentração de gás carbônico na atmosfera é de aproximadamente 383 partes por milhão (ppm) em volume.[21] Os níveis futuros de CO2 devem ser ainda maiores devido à ocorrência contínua dos motivos mencionados anteriormente. A taxa de aumento irá depender de fatores econômicos, sociológicos, tecnológicos e naturais incertos, mas está limitada, em última análise, pela disponibilidade total de combustíveis fósseis. O “Relatório Especial de Cenários de Emissão” (Special Report on Emissions Scenarios, originalmente), do IPCC, prevê vários cenários futuros possíveis para a concentração de CO2, variando entre 541 e 970ppm para o ano de 2100[22]. As reservas de combustível fóssil são suficientes para alcançar este patamar e continuar as emissões além de 2100, se carvão, areias betuminosas ou hidratos de metano forem extensivamente utilizados[23]. Efeitos como a liberação de metano, devido ao derretimento do permafrost (possíveis 70 biliões de toneladas só na Sibéria ocidental), podem levar a uma intensificação adicional do efeito estufa[24], não incluída nas projeções constantes no relatório do IPCC.

Ver também: Mudanças climáticas e agricultura

Feedbacks editar

Os efeitos de agentes externos no clima são complicados por vários processos cíclicos e auto-alimentados, chamados de feedbacks (retro-alimentações). Um dos mais pronunciados desses processos está relacionado com a evaporação da água. O CO2 injetado na atmosfera ocasiona o aquecimento da mesma e da superfície da Terra. O aquecimento leva a mais evaporação de água, e, como o vapor d’água é um gás estufa, isso leva a mais aquecimento, o que por sua vez causa mais evaporação de água, e assim por diante, até ser alcançado um novo equilíbrio dinâmico, com aumento da umidade e da concentração de vapor d’água, levando a um aumento no efeito estufa muito maior do que aquele devido apenas ao aumento da concentração de CO2.

Um feedback ainda sujeito a pesquisa e debate é o ocasionado pelas nuvens. Vistas de baixo, as nuvens emitem radiação infravermelha de volta à superfície, aquecendo a mesma.[25] Vistas de cima, elas refletem a luz do sol visível para o espaço, resfriando o planeta. O aumento da concentração global de vapor d’água pode ou não causar um aumento na cobertura de nuvens mundial média. Portanto, o papel efetivo das nuvens ainda não está bem definido, e ainda tem uma larga margem de incerteza; no entanto, os dados disponíveis sugerem ser um feedback positivo, ou seja, contribuem para aumentar o aquecimento original.[26] Mesmo assim, o feedback de nuvens ainda constitui a maior fonte de incerteza para a determinação da sensibilidade climática.[27]

Outro feedback relevante é a relação gelo-albedo[28]. A concentração aumentada de CO2 na atmosfera eleva a temperatura da Terra e leva ao derretimento do gelo próximo aos pólos. Com o derretimento do gelo, terra ou mar aberto ocupam seu lugar. Ambos são, em média, substratos com menor capacidade de reflexão que o gelo, e, portanto, absorvem mais radiação solar. Isso causa ainda mais aquecimento, gerando mais derretimento de gelo, e o ciclo continua. O feedback positivo (pró-aquecimento) devido à liberação de CO2 e CH4 com o derretimento do permafrost é mais um mecanismo que contribui para o aquecimento. Além disso, a liberação de metano devido ao descongelamento de fundos oceânicos é mais um mecanismo a ser considerado. A capacidade oceânica de absorção de carbono diminui com o aquecimento, porque os baixos níveis de nutrientes na zona mesopelágica limitam o crescimento de algas, favorecendo o desenvolvimento de espécies fitoplânctonicas menores, que não são tão boas absorventes de carbono[29].

Variação solar editar

 Ver artigo principal: Variação solar

Na história geológica do planeta, o sol representa uma importante causa de variações climáticas.

De fato, em período relativamente recente (1880-1950), houve um aumento na irradiância solar total, responsável por parte do aquecimento observado no início do século XX[30].

Entretanto, desde meados do século passado até hoje, a irradiância solar tem-se mantido dentro de um ciclo bastante constante de 11 anos, não apresentando qualquer tendência de aumento[31][32].[33]

Alguns estudos sugerem que raios cósmicos possam ter um efeito sobre as nuvens de forma a amplificar a variação solar inicial, através de influência na formação de núcleos de gotículas de água, que por sua vez influenciaria a quantidade de nuvens e o albedo terrestre total[34]. Embora aparentemente haja de fato algum efeito neste sentido, há alguns problemas em atribuir a isso o aquecimento recente:

  1. não há aumento de atividade solar nos últimos 50-60 anos. Algumas das medições mostram, inclusive, uma discreta redução. Assim, ainda que a amplificação da influência solar pelos raios cósmicos seja provada real (o que ainda não é fato), não há aumento de atividade solar no período para ser amplificado por este efeito[32].[33][35]
  2. há exemplos nos registros de paleoclima em que houve variações enormes de raios cósmicos, sem qualquer variação significativa de temperatura. Novamente, ainda que esta teoria mostre-se correta, nada sugere que ela possa causar efeitos tão grandes quanto se observaram de meados do século XX até hoje[36].

Ciclo natural editar

Várias hipóteses aventam a possibilidade de “ciclos naturais” diversos, como uma recuperação da Pequena Era do Gelo, aquecimento como continuação da deglaciação, Oscilação Decadal do Pacífico, Oscilação do Atlântico Norte, ciclo de 1500 anos, entre muitos outros. A hipótese da causa solar, muito popular, encaixa-se também nesta categoria.

Entretanto, não existe forçante natural (causa natural que mude o equilíbrio energético do planeta) capaz de explicar o aquecimento intenso e rápido experimentado nas últimas décadas:

  • Os Ciclos de Milankovitch, que iniciam os processos de glaciação e deglaciação, são eventos lentos, da ordem de dezenas de milhares de anos. A variação de sua influência em um período de apenas um século é ínfima, em comparação, por exemplo, com a variação de gases estufa ou mesmo a variação solar ocorrida durante o século XIX.
  • Nenhum ciclo oceânico conhecido é capaz de justificar quantitativamente o aquecimento observado. Por exemplo, a Oscilação Decadal do Pacífico está hoje de volta aos mesmos níveis da década de 1950[37] enquanto a temperatura está bem maior. A Oscilação do Atlântico Norte está em níveis similares à década de 1920[38].
  • A Pequena Era do Gelo foi causada por variações na irradiância solar, em período conhecido como o Mínimo de Maunder. A influência solar não causou o rápido aquecimento observado nas últimas décadas, simplesmente porque não houve aumento de irradiância neste período[32].[33]
  • Se houvesse algum ciclo não conhecido que fosse a causa do aquecimento recente, seja este ciclo solar ou de circulação oceânica, então as observações seriam diferentes das atuais: as diversas camadas da atmosfera e do oceano seguiriam padrões diferentes de aquecimento, o calor irradiado pelo planeta teria aumentado, e não haveria as mudanças observadas na irradiação infravermelha a partir da superfície[39] e de volta à superfície[40].

O veredito das evidências editar

Em tese, vários fatores poderiam ser responsáveis por um aquecimento do sistema climático terrestre. No que diz respeito ao aquecimento rápido observado desde a segunda metade do século XIX, no entanto, as evidências observadas, sintetizadas principalmente no Quinto Relatório de Avaliação do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas, apontam que o aquecimento é uma realidade inequívoca e que, com grau de confiança "extremamente alto" (equivalente a pelo menos 95% de certeza), sua origem deriva principalmente do efeito estufa intensificado pela atividade humana.[41] O relatório também considera "extremamente improvável" (menos de 5% de chance) que essas mudanças sejam explicáveis sem qualquer interferência humana, especialmente considerando que nos últimos 50 anos a tendência das causas naturais sozinhas teria sido provavelmente resfriar o planeta.[42]

Por efeito estufa entende-se a retenção de calor pela atmosfera, impedindo-o de se dissipar no espaço. O efeito estufa é um mecanismo natural fundamental para a preservação da vida no mundo e para a regulação e suavização do clima global, que oscilaria entre extremos diariamente se ele não existisse. Vários gases obstruem a perda de calor da atmosfera,[33][41][43] dos quais os mais importantes atualmente são o vapor d'água, o gás carbônico (dióxido de carbono ou CO2), o metano (CH4), o óxido nitroso (NO2) e o ozônio (O3), chamados em conjunto gases do efeito estufa ou, abreviadamente, gases estufa.[44] O diferencial contemporâneo é que o efeito estufa está sendo amplificado pelo homem.[45] A responsabilização das atividades humanas por esta amplificação é apoiada através de várias evidências:

 
Concentração na atmosfera (ppm) de cinco gases responsáveis por 97% do efeito estufa antropogênico (período 1976-2003).
  • A concentração do CO2 atmosférico está aumentando, e sua composição isotópica indica que ele tem origem fóssil, como a maioria de nossos combustíveis. A quantidade de O2 também tem diminuído de forma consistente com a liberação de CO2 por meio de combustão.[33][46] Nos últimos 800 mil anos a concentração de CO2 atmosférico manteve-se relativamente estável, variando de 170 a 300 ppm (partes por milhão). Contudo, desde a Revolução Industrial, iniciada em meados do século XVIII, a concentração atmosférica aumentou aproximadamente 35%, atingindo o nível de 400 ppm em agosto de 2016.[47] Nas últimas décadas, cerca de 80% desse aumento deriva da queima de combustíveis fósseis, e cerca de 20% advém do desmatamento e de mudanças nas práticas agrícolas.[33] O CO2 é o maior componente antrópico do efeito estufa,[48] mas outros gases também estão elevando seus níveis atmosféricos, o que muito provavelmente também se deve à atividade humana. A elevação do metano se origina no uso de combustíveis fósseis e na agricultura, tendo passado de aproximadamente 715 ppb (partes por bilhão) pré-industrial para 1.774 ppb em 2005. A elevação do óxido nitroso, devida principalmente ao uso de fertilizantes, variou de 270 ppb pré-industrial para 319 ppb em 2005,[41] e os níveis de ozônio aumentaram de 25 para 34 ppb no mesmo período.[49]
  • Menos calor está escapando para o espaço. Num planeta em aquecimento, este fato é consistente apenas com um efeito estufa intensificado, pois analogamente a um cobertor (embora por mecanismos diferentes), ele retém o calor na atmosfera. Além disso, este calor é retido nas faixas de frequência correspondentes aos gases estufa, como o CO2 e CH4.[39]
  • Mais calor está retornando da atmosfera de volta à superfície.[40] Esta evidência é o outro lado da moeda da evidência anterior, pois o calor que deixa de ser liberado ao espaço acaba retornando para a superfície. Também nesse caso, observam-se os padrões no espectro de frequência que indicam a ação dos gases estufa.
  • O padrão de aquecimento nas diferentes profundidades dos oceanos é consistente com o que se esperaria com o aumento do efeito estufa.[50]
  • A forma com que têm se aquecido as diferentes camadas da atmosfera é consistente com o padrão provocado pelo aquecimento por aumento do efeito estufa.[51]
  • As temperaturas noturnas têm aumentado mais do que as diurnas. Os invernos têm apresentado maior aquecimento do que os verões.[52][53]

No seu conjunto, as evidências acima são consistentes apenas com a intensificação do efeito estufa causada pela atividade humana.

Análise de hipótese alternativa editar

Por exemplo, uma explicação "alternativa" popular é que o aquecimento recente poderia ser originado por maior atividade solar. À luz das evidências, entretanto, esta hipótese não se confirma: Neste caso, as temperaturas subiriam mais quando o sol está mais presente: durante o verão, e durante o dia; não haveria aumento de retenção de energia na atmosfera nas faixas de frequência dos gases estufa; e teria de haver aumento da atividade solar que justificasse, quantitativamente, o aquecimento observado. Ao contrário, não há tendência de aumento dessa atividade pelo menos nos últimos 60 anos. É certo que, na história geológica de nosso planeta, variações de irradiância solar tiveram consequências climáticas importantes. Todavia, o aquecimento das últimas décadas não pode ser atribuído a isso.[31][54].

Galeria editar

  •  
    A escala do Beryllium-10 é invertida. A geração de Beryllium-10 por raios cósmicos diminui com o aumento da irradiação solar. No século XVII existiu a Pequena Idade do Gelo.
  •  
    SN: Número de manchas solares. 8'000 anos atrás a Terra era mais quente.
  •  
    Contribuições dos gases do Efeito Estufa, da Irradiação solar e da atividade vulcânica na temperatura da Terra.
  •  
    Acréscimos: 0,170 °C/ década na superfície, 0,116 °C/ década por satélite (ref. UAH), e 0,192 °C/ década por satélite (ref. RSS).

Referências

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Ver também editar

Ligações externas editar

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