SÉRGIO CORTIZO - Mudanças Climáticas e Energia  
 
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O SISTEMA CLIMÁTICO

O clima do planeta é determinado por um sistema complexo, que engloba:

  • ATMOSFERA (massas de ar);

  • HIDROSFERA (corpo de água, doce e salgada);

  • CRIOSFERA (massas de gelo);

  • LITOSFERA (rochas e solo); e

  • BIOSFERA (formas de vida).
Estes elementos interagem continuamente, trocando matéria e energia de diversas formas.

O estudo científico do sistema climático envolve muitos conceitos técnicos, normalmente obscuros para quem não é especialista no assunto.

Alguns destes conceitos, no entanto, permeiam toda a discussão atual sobre o problema das mudanças climáticas, e são ao mesmo tempo acessíveis a qualquer pessoa culta. A compreensão desses conceitos-chave é indispensável, por exemplo, para uma leitura crítica dos relatórios do IPCC.

Tentaremos nesta página expor tais conceitos-chave da forma mais clara e breve possível, relevando as tecnicalidades desnecessárias neste contexto:

O sistema climático está normalmente em uma situação de EQUILÍBRIO TÉRMICO: a energia que ele recebe do Sol é igual à que ele emite para o espaço. Assim, a TEMPERATURA MÉDIA do planeta é constante.

Este equilíbrio, no entanto, é rompido se houver alguma alteração no BALANÇO ENERGÉTICO do sistema: se por algum motivo a energia perdida para o espaço tornar-se menor que a recebida, a temperatura média do planeta começa a subir. A poluição atmosférica, por exemplo, pode causar um desequilíbrio dessa natureza.

Se a PERTURBAÇÃO INICIAL for mantida constante, o sistema climático tende a uma nova situação de equilíbrio, porém a uma temperatura média mais alta. Este retorno ao equilíbrio térmico ocorre porque a elevação da temperatura provoca um aumento da energia emitida para o espaço (fenômeno conhecido como "dumping" radiativo).

Entretanto , este retorno ao equilíbrio não é instantâneo: ele demora um período de tempo que pode ser mais longo ou mais curto, dependendo da intensidade e da natureza da perturbação inicial. Isto é o que se chama de INÉRCIA do sistema climático: há um tempo de ajuste entre a perturbação inicial do equilíbrio térmico e o retorno ao equilíbrio, a uma temperatura mais alta.

No caso do desequilíbrio provocado pelo efeito estufa atual, o tempo de ajuste do sistema climático é da ordem de séculos (principalmente devido à enorme capacidade térmica dos oceanos).

Para estimar a temperatura final, devemos antes quantificar a intensidade da perturbação inicial do equilíbrio térmico. Isto é feito pelo conceito de FORCING ou FORÇAMENTO RADIATIVO: uma medida do desequilíbrio no balanço de energia do planeta provocado pelas alterações iniciais. Esta medida é relativa a uma situação inicial, considerada como de equilíbrio térmico.

No caso do efeito estufa, convencionou-se adotar como ponto de referência o ano de 1750, anterior à Revolução Industrial. Em relação a esta data são estimados os forçamentos de diversas perturbações, tanto antrópicas (provocadas pelo homem) quanto naturais.

Os climatologistas medem o forçamento radiativo em W/m2, ou seja, quantos Watts entra a mais no sistema climático (em relação a 1750) para cada m2 de superfície do planeta.

Consideremos, por exemplo, o desequilíbrio no balanço de energia do planeta provocado pelo aumento da quantidade de dióxido de carbono na atmosfera. O forçamento radiativo associado a esta perturbação depende da CONCENTRAÇÃO de CO2 na atmosfera, usualmente medida em partes por milhão (ppm):

Forcing radiativo do CO2 atmosférico.

Forçamento radiativo do CO2 atmosférico.

O valor 278 ppm corresponde à concentração estimada de CO2 no ano de referência 1750. Para esta concentração de dióxido de carbono na atmosfera o forçamento é zero, pois o sistema climático estava em equilíbrio térmico. Em 2005 esta concentração estava em torno de 379 ppm, o que corresponde a um forçamento de aproximadamente 1,7 W/m2.

O gráfico abaixo ilustra a relação entre o forçamento radiativo, a inércia térmica do sistema climático e o aumento final da temperatura:

Inércia térmica do sistema climático.

Inércia térmica do sistema climático.

Em cada momento do processo de ajuste, antes que a temperatura tenha se estabilizado, dizemos que há um AQUECIMENTO COMPROMETIDO ou ENCOMENDADO: uma consequência futura de ajustes do sistema climático a uma perturbação que começou no passado e que continua atuando.

É importante não confundir o aumento gradual da temperatura provocado por uma perturbação inicial fixa com um aumento da própria perturbação.

Por exemplo, se há novas EMISSÕES de dióxido de carbono, a concentração atmosférica deste gás está aumentando, e portanto o forçamento correspondente também está aumentando. Neste caso a temperatura não tenderá a se estabilizar em um novo patamar. Pelo contrário, ela continuará a subir enquanto o forçamento aumentar.

Para que a temperatura pare de subir, é necessário que as concentrações sejam estabilizadas, ou seja, que as emissões sejam reduzidas a praticamente zero. Mesmo após a estabilização das concentrações, a temperatura continuará a subir por mais algum tempo, devido à inércia do sistema climático.

É intuitivo que, quanto maior for o forçamento (intensidade da perturbação inicial), maior será o aumento final da temperatura. Isto nos leva ao importante conceito de SENSIBILIDADE do sistema climático:

Sensibilidade do sistema climático.

Sensibilidade do sistema climático.

A sensibilidade climática de equilíbrio é uma medida de quanto a temperatura do planeta aumentará, para uma determinada perturbação do equilíbrio inicial. Trata-se de uma variável importante na avaliação de quanto tempo temos para solucionar o problema do efeito estufa.

Convencionou-se medir a sensibilidade usando uma perturbação-padrão (hipotética) como referência: que a concentração de dióxido de carbono na atmosfera tenha sido dobrada em relação à do ano 1750, o que corresponde a um forçamento da ordem de 3,7 W/m2:

Situação de referência (hipotética) para a medida da sensibilidade do sistema climático.

Situação de referência (hipotética) para a medida da sensibilidade do sistema climático.

As estimativas atuais apontam para uma sensibilidade em torno de 3°C, segundo o quarto relatório de avaliação publicado pelo IPCC neste ano (2007). Ou seja, se a concentração de CO2 for dobrada em relação à época pré-industrial, este será o aumento da temperatura média do planeta após a estabilização final da temperatura.



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