As Mudanças Climáticas e seus Efeitos

Mudanças Climáticas Globais e seus Efeitos sobre a Biodiversidade

• O Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (International Panel on Climate Change - IPCC) conclui, no seu Terceiro Relatório de Avaliação TAR (IPCC 2001 a), que a temperatura média da atmosfera tem aumentado em 0.6ºC + 0.2ºC durante o século XX. Os modelos globais do IPCC têm mostrado que entre 1900 e 2100 a temperatura global pode aquecer entre 1.4 e 5.8ºC, o que representa um aquecimento mais rápido do que aquele detectado no século XX e que, aparentemente, não possui precedentes durante, pelo menos, os últimos 10.000 anos.

O aquecimento global recente tem impactos ambientais intensos (como o derretimento das geleiras e calotas polares), assim como em processos biológicos (como os períodos de floração). Conforme o artigo “Alpes perdem 10% do gelo em um ano”, publicado na Folha de São Paulo em 1/12/2005, as temperaturas na Europa, por exemplo, vêm subindo mais rapidamente que a média do planeta e, só no ano de 2003, 10% das geleiras dos Alpes derreteram, de acordo com relatório publicado em novembro de 2005 pela agência ambiental da União Européia. 

• Os climas mais quentes provocados pelo aquecimento global podem aumentar a incidência de casos de peste bubônica, a epidemia que matou milhões de pessoas ao longo da história e exterminou um terço da população da Europa no século XIV. Assim como aumentar o número de doenças tropicais, como a malária, a dengue e a disenteria. 

Seja por causa da piora nas condições de saúde, devido à disseminação destas enfermidades, ou por causa da diminuição do suprimento de água, os países da África sub-saariana, da Ásia e da América do Sul são os mais vulneráveis às conseqüências do aquecimento da Terra. Muitas das principais moléstias que atingem os países pobres, das já citadas, malária e diarréia, passando pela subnutrição, são extremamente sensíveis às condições climáticas.

• Também existem evidências (IPCC 2001b) de que eventos extremos, como secas, enchentes, ondas de calor e de frio, furações e tempestades, têm afetado diferentes partes do planeta e produzido enormes perdas econômicas e de vidas. Como exemplos, podem ser citados a onda de calor na Europa em 2003, os furacões Katrina, Wilma e Rita no Atlântico Norte em 2005, o inverno extremo da Europa e Ásia em 2006. 

Também se pode mencionar, no Brasil, o furacão Catarina em março 2004, a recente seca da Amazônia em 2005 e as secas já observadas no Sul do Brasil em 2004, 2005 e 2006. Há, ainda, impactos relacionados, como alterações na biodiversidade, aumento no nível do mar e impactos na saúde, na agricultura e na geração de energia hidrelétrica que já podem estar afetando o Brasil, assim como o restante do planeta. O verão de 2003 na Europa, por exemplo, foi o mais quente dos últimos 500 anos e matou entre 22 mil e 45 mil pessoas. 

• O aquecimento também deve exacerbar o problema das ilhas de calor em todas as grandes cidades, uma vez que prédios e asfalto retêm muito mais radiação térmica do que as áreas não-urbanas. As ferramentas comumente adotadas para obter e avaliar projeções climáticas passadas e futuras são os modelos de clima, que podem ser: Modelos Globais Atmosféricos (GCMs) ou Modelos Globais Acoplados Oceano-Atmosfera (AOGCMs). 

Esses modelos numéricos provêm de uma visão tridimensional do sistema climático, descrevendo os principais processos físicos e dinâmicos, assim como as interações entre as componentes do sistema climático e os mecanismos de retro-alimentação (feedbacks) entre os processos físicos. Estes modelos podem simular climas futuros em nível global e regional como resposta a mudanças na concentração de gases de efeito estufa e de aerossóis. 

• Um aumento na concentração de gases de efeito estufa tende a aquecer o planeta ao passo que aerossóis têm um efeito de esfriamento. O clima regional e global pode mudar com o desmatamento e outras atividades associadas ao uso da terra, como a agricultura, e construção de grandes cidades.

A habilidade dos AOGCMs em simular climas regionais vai depender da escala horizontal (ou resolução), e as respostas seriam mais restringidas se fossem utilizados modelos globais com resolução da ordem de 300-400km em relação ao uso de modelos regionais, que apresentam uma resolução na ordem de 10-50km.

• Ainda assim, os AOGCMs podem oferecer informações sobre mudanças de clima de grande utilidade para escala continental, e considerando a extensão do Brasil, estes modelos podem certamente ajudar a detectar as características gerais do clima futuro. Porém, esses modelos não podem representar bem as mudanças no clima local tais como as tempestades ou frentes e chuvas, devido a efeitos orográficos e eventos extremos do clima. 

Para estes, é necessário usar a técnica de downscaling, que consiste na regionalização dos cenários climáticos obtidos por modelos globais usando modelos regionais (downscaling dinâmico) ou funções estatísticas (downscaling empírico ou estatístico). Recomenda-se ao leitor a revisão dos trabalhos de Giorgi et al. (2001), Giorgi e Mearns (2003) e Jones et al. (2004), para mais detalhes do downscaling. Existem fontes de incerteza na modelagem de clima para obter projeções de clima futuro em nível global ou regional na atual geração de modelos usados pelo IPCC:

• Incerteza nas emissões futuras de gases de efeito estufa e aerossóis, atividades vulcânica e solar que afetam o forçamento radiativo do sistema climático;
• Incerteza na inclusão de efeitos diretos do aumento na concentração de CO2 atmosférico
• nas plantas, e do efeito de comportamento das plantas no clima futuro;
• Incertezas na sensibilidade do clima global e nos padrões regionais das projeções do clima futuro simulado pelos modelos. Isto é devido às diferentes formas em que cada AOGCM representa os processos físicos e os mecanismos do sistema climático. Cada AOGCM simula um clima global e regional com algumas diferenças nas variáveis climáticas como temperatura do ar, chuva, nebulosidade e circulação atmosférica.

Uma fonte adicional de incerteza é em relação à variabilidade natural do clima. Parte desta variabilidade é conseqüência de perturbações internas do sistema climático (não forçadas pelos gases de efeito estufa) e a outra seria associada à poluição atmosférica e liberação de gases de efeito estufa, devido ao desenvolvimento industrial em muitos países do mundo. Em nível regional, a seleção de cenários considera forçamentos externos como variações na atividade solar ou atividade vulcânica.

• No passado, cenários climáticos gerados por modelos globais foram aplicados em avaliações de impactos, vulnerabilidade e adaptação, ainda contendo pouca consistência nos cenários usados para uma mesma região em vários países. Por exemplo, cenários que assumem desmatamento nas regiões tropicais, ou aumentos nas concentrações de CO2 na ordem de 100%, têm produzido climas futuros secos e quentes na América do Sul tropical. 

Contudo, nada é dito sobre os impactos do desmatamento da Amazônia em outras regiões do planeta. Sendo as respostas distintas para cada modelo e o desenho de experimentos de desmatamento, distinto entre modelos (Marengo e Nobre, 2001). Conseqüentemente, este tipo de cenário raramente captura uma ampla gama de incertezas nas projeções de clima. A inadequação na seleção dos cenários pode comprometer a interpretação de resultados de estudos de impacto.

• Entretanto, é necessária uma detecção prévia da variabilidade observada de clima no País, em escalas de tempo mais extensas possível. Isto vai servir de base para analisar o clima do futuro, tentando assim separar a variabilidade natural observada, da variabilidade forçada por atividades humanas que induzem a mudanças climáticas

Esta publicação apresenta uma avaliação de projeções de clima futuro para a América do Sul, usando as saídas geradas por cinco AOGCMs do IPCC-TAR e AR4, para cenários SRES de alta emissão de gases de efeito estufa, A2 ou “pessimista”, e de baixa emissão de gases de efeito estufa, B2 ou “otimista”. Estes cenários são conhecidos como Cenários SRES (Special Report Emission Scenarios), e aparecem detalhados e explicados em Carter et al.(2000) e Marengo e Soares (2003). Esta avaliação oferece informação de grande utilidade na representação da gama de cenários de clima para estudos de impacto regional. 

• Este processo constitui a base para uma futura regionalização usando o downscaling com modelos regionais, onde cenários regionalizados de alta resolução espacial teriam grande utilidade em estudos de impactos e avaliação de vulnerabilidade. O documento não discute os méritos dos AOGCMs, nem dos cenários SRES, apresentando uma seleção de projeções de clima futuro, disponível de forma a poder ajudar aos especialistas em estudos de impactos na tomada de decisões. 

Na avaliação do clima futuro, além da informação dos cenários climáticos é também necessária a informação de outras mudanças ambientais e socioeconômicas. A análise é feita em nível anual e sazonal para mudanças nos padrões continentais de precipitação e temperatura do ar simulados por cinco AOGCMs. Este estudo não contempla a grande variedade de cenários SRES, usando somente os cenários extremos A2 (pessimista, altas emissões) e B2 (otimista, baixas emissões).

• Previamente, o documento apresenta resultados de estudos observacionais de tendências climáticas nas diferentes regiões do Brasil, com a finalidade de detectar tendências observadas de clima e de caracterizar o clima do século XX e sua variabilidade e tendências, antes de entrar na avaliação das projeções de clima para o século XXI. Apresenta-se também informação de tendências passadas de temperatura e precipitação em várias regiões do Brasil baseadas em estudos observacionais feitos no Brasil e no exterior durante os últimos 30 anos.

O conteúdo do documento consiste de:

• Caracterização do clima do século XX, sua variabilidade e tendências e extremos de clima no Brasil, baseada numa exaustiva revisão de estudos observacionais já desenvolvidos e em atual desenvolvimento;
• Avaliação de projeções climáticas de cinco AOGCMs do IPCC que estão disponíveis para ser baixados do centro de processamento de dados do IPCC (IPCC-DDC). As simulações são para os cenários SRES A2 e B2, para precipitação e temperatura do ar para América do Sul;
• Avaliação da variabilidade sazonal (dezembro-janeiro-fevereiro DJF, março-abril-maio MAM, junho-julho-agosto JJA, e setembro-outubro-novembro SON) apresentados em fatias de tempo ou time slices de 30 anos cada um (2010-2040, 2041-2070, 2071-2100), centrados em 2020, 2050, e 2080, cada um com referência à média climática de 1961-90;
• Avaliação de cenários de mudanças de precipitação e temperatura do ar no longo termo (até 2100) para as diferentes regiões do Brasil, no contexto da variabilidade e tendências observadas de clima atual;
• Avaliação das projeções de mudanças nos extremos climáticos de temperatura e precipitação em nível regional: Amazônia, Nordeste, Pantanal e bacia do Paraná-Prata;
• Avaliação das projeções de fluxo (vazões) dos rios Amazonas, Paraná-Prata e São Francisco em cenários futuros de clima.

A informação de mudanças de temperatura e precipitação em nível anual e sazonal para cada fatia de tempo é apresentada em forma de mapas continentais, e em forma de diagramas de dispersão para algumas regiões geográficas e ecológicas do Brasil. A informação é apresentada em mapas das variáveis e das anomalias em relação à média de 1961-90. 

• Os diagramas de dispersão fornecem uma visão geral da amplitude das mudanças de clima projetadas pelos diferentes AOGCMs globais para o Brasil. Os analistas destes cenários podem utilizar esta informação para os estudos de impactos, e até podem comparar estas projeções dos cenários SRES com outras simulações anteriores (por exemplo, experimentos de desmatamento da Amazônia ou de 2xC02). 

Muitas destas avaliações de clima e hidrologia do futuro são baseadas na análise dos cenários extremos SRES A2 e B2 dos modelos globais do IPCC, produto do PROBIO, enquanto que outras análises consideram resultados de estudos recentes preparados para elaborar o Quarto Relatório (AR4) do IPCC, tanto na parte de extremos climáticos como da hidrologia dos grandes rios do Brasil.

Mudanças Climáticas Globais e seus Efeitos sobre a Biodiversidade

O clima do presente:

• A década de 1990 foi a mais quente desde que as primeiras medições, no fim do século XIX, foram efetuadas. Este aumento nas décadas recentes corresponde ao aumento no uso de combustível fóssil durante este período. 

Até finais do século XX, o ano de 1998 foi o mais quente desde o início das observações meteorológicas em 1861, com +0.54ºC acima da média histórica de 1961-90. Já no século XXI, a temperatura do ar a nível global em 2005 foi de +0.48ºC acima da média, sendo este o segundo ano mais quente do período observacional, como afirma a Climate Research Unit da University of East Anglia, UK. O ano de 2003 foi o terceiro mais quente (+0.44ºC acima do normal).

• Os últimos 11 anos, 1995-2004 (com exceção de 1996) estão entre os mais quentes no período instrumental. Segundo os dados, a Terra está se aquecendo mais no hemisfério Norte.

Algumas conseqüências notáveis do aquecimento global foram já observadas, como o derretimento de geleiras nos pólos e o aumento de dez centímetros no nível do mar em um século. Uma tendência de aquecimento em todo o mundo, especialmente nas temperaturas mínimas, em grandes cidades do Brasil como São Paulo e Rio de Janeiro, pode ser agravada pela urbanização. 

• Os modelos globais de clima projetam para o futuro, ainda com algum grau de incerteza, possíveis mudanças em extremos climáticos, como ondas de calor, ondas de frio, chuvas intensas e enchentes, secas, e mais intensos e/ou freqüentes furações e ciclones tropicais e extratropicais. Exemplos podem ser observados anualmente: as enchentes e ondas de calor da Europa em 2002 e 2003, os invernos intensos da Europa e Ásia nos últimos anos; o furacão Catarina no Brasil em 2004; os intensos e devastadores furacões no Atlântico Tropical Norte em 2005 (Katrina, Rita, Wilma, etc.); as secas no Sudeste do Brasil em 2001, no Sul em 2004, 2005 e 2006, e na Amazônia, em 2005. 

Estes fenômenos têm sido atribuídos à variabilidade natural do clima, mudanças no uso da terra (desmatamento e urbanização), aquecimento global, aumento da concentração de gases de efeito estufa e aerossóis na atmosfera. No entanto, até hoje não se comprova por meio destes fenômenos que haja um novo regime de mudança climática, como aqueles projetados pelos modelos globais do IPCC.

• A Terra sempre passou por ciclos naturais de aquecimento e resfriamento, da mesma forma que períodos de intensa atividade geológica lançaram à superfície quantidades colossais de gases que formaram de tempos em tempos uma espécie de bolha gasosa sobre o planeta, criando um efeito estufa natural. Ocorre que, atualmente, a atividade industrial está afetando o clima terrestre na sua variação natural, o que sugere que a atividade humana é um fator determinante no aquecimento. 

Desde 1750, nos primórdios da Revolução Industrial, a concentração atmosférica de carbono – o gás que impede que o calor do Sol se dissipe nas camadas mais altas da atmosfera e se perca no espaço – aumentou 31%, e mais da metade desse crescimento ocorreu de cinqüenta anos para cá. Durante os primeiros séculos da Revolução Industrial, de 1760 até 1960, os níveis de concentração de CO2 atmosférico aumentaram de uma estimativa de 277 partes por milhão (ppm) para 317ppm, um aumento de 40ppm.

• Durante as recentes quatro décadas, de 1960 até 2001, as concentrações de CO2 aumentaram de 317ppm para 371ppm, um acréscimo de 54ppm. Os gases do efeito estufa absorvem parte da energia do Sol, refletida pela superfície do planeta, e a redistribuem em forma de calor através das circulações atmosféricas e oceânicas. Parte da energia é irradiada novamente ao espaço. Qualquer fator que altere esse processo afeta o clima global. Com o aumento das emissões dos gases de efeito estufa, observado principalmente nos últimos 150 anos, mais calor passou a ficar retido.

As reconstruções de temperatura durante os últimos 1.000 anos indicam que as mudanças da temperatura global não sejam exclusivamente devido a causas naturais, considerando as grandes incertezas dos registros paleoclimáticos. 

• Amostras retiradas das geleiras da Antártica revelam que as concentrações atuais de carbono são as mais altas dos últimos 420.000 anos e, provavelmente, dos últimos 20 milhões de anos. O aumento de quase 0.6ºC durante o século passado é pequeno se comparado com as projeções de aquecimento para o próximo século. Segundo projeções feitas pelo IPCC-TAR, o aquecimento poderá ficar entre os limites de 1.4-5.8 ºC para o ano de 2100.

A identificação da influência humana na mudança do clima é um dos principais aspectos analisados pelo IPCC-TAR (IPCC, 2001 a-c). O TAR publicado em 2001 (IPCC 2001 a-c) demonstrou que as mudanças observadas de clima são pouco prováveis devido à variabilidade interna do clima, ou seja, a capacidade do clima de produzir variações de considerável magnitude em longo prazo sem forçamentos externos. As mudanças observadas são consistentes com respostas estimadas devido a uma combinação de efeitos antropogênicos e forçamentos naturais. A análise do Segundo Relatório Cientifico IPCC-SAR (IPCC, 1996) sugere um papel importante das atividades humanas na mudança de clima.

• Em comparação, o IPCC TAR (2001a) sugere que, desde a publicação do SAR em 1996, dados adicionais de novos estudos dos climas do presente e paleoclimas, e melhores técnicas de análises de dados, detalhadas e rigorosas, avaliações da qualidade dos dados, e comparações entre dados de diferentes fontes permitiram um maior entendimento de mudanças climáticas. Segundo o IPCC TAR, é pouco provável que o aquecimento observado durante os últimos 100 anos seja conseqüência de variabilidade natural de clima somente, segundo avaliações de modelos climáticos. 

As incertezas em outros forçamentos ou processos que não têm sido incluídos nos modelos rodados para o TAR (efeito de aerossóis no clima, processos de física de nuvens, interação da vegetação com a baixa atmosfera) não atrapalham a identificação do resultado de gases de efeito estufa antropogênicos durante os últimos 50 anos. 

• Ainda com algum grau de incerteza pode ser dito que a evidência de influência humana aparece substancialmente numa série de técnicas de análise e de detecção, e conclui-se que o aquecimento observado durante os últimos 50 anos deve-se ao aumento na concentração de gases de efeito estufa na atmosfera devido a atividades humanas.

Os modelos climáticos globais analisados do IPCC-TAR mostram que o aquecimento dos últimos 100 anos não é, provavelmente, devido apenas à variabilidade interna do clima. Avaliações baseadas em princípios físicos indicam que o forçamento natural não pode isoladamente explicar a mudança observada do clima na estrutura vertical da temperatura na atmosfera.

• Modelos acoplados oceano-atmosfera rodados pelos centros mundiais de meteorologia da Europa, do Japão, da Austrália e dos Estados Unidos para fins dos estudos do IPCC-TAR, usaram reconstruções de forçamentos solar e vulcânico nos últimos 300 anos para estimar o forçamento natural da variabilidade e mudança de clima. Ainda que a reconstrução de forçamentos naturais seja duvidosa, incluir seus efeitos produz um aumento na variância em grandes escalas de tempo (multidecadal), o que chega a estimar a variabilidade de baixa freqüência como próxima àquela deduzida das reconstruções paleoclimáticas. Porém, as projeções que vêm de modelos climáticos estão sujeitas a incertezas.

É provável que o forçamento natural (solar e vulcânico) tenha sido negativo nas últimas duas décadas, talvez durante as últimas quatro décadas. Avaliações estatísticas confirmam que a variabilidade natural do clima simulada (interna e naturalmente forçada) não explica o aquecimento observado durante a segunda metade do século XX. 

• Porém, existem evidências de uma influência solar, especialmente no início do século XX. Ainda que os modelos subestimem a magnitude da resposta na atividade vulcânica ou solar, os padrões de variabilidade espacial e temporal são tais que esses efeitos sozinhos não podem explicar as mudanças observadas de temperatura no século XX.

Mudanças Climáticas Globais e seus Efeitos sobre a Biodiversidade