Estudo Climático De Formação De Gelo E Neve a Partir De Um Modelo Numérico De Aquecimento Global
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ESTUDO CLIMÁTICO DE FORMAÇÃO DE GELO E NEVE A PARTIR DE UM MODELO NUMÉRICO DE AQUECIMENTO GLOBAL Nágila Veiga Adrião Monteiro (a), Rafael Pereira Maciel (b), Caroline Maria Sá dos Santos (c), Nisia Krusche(d) (a) Pós graduação em Modelagem Computacional/ Universidade Federal de Rio Grande, [email protected] (b) Centro de Ciências Exatas e Tecnologicas/ Universidade Estadual Vale do Acaraú, [email protected] (c) Especialização em Engenharia Ambiental / Instituto Executivo de Formação, [email protected] (d) Centro de Ciências Computacionais/ Universidade Federal de Rio Grande, [email protected] Eixo: 9. Geotecnologias e modelagem aplicada aos estudos ambientais O estudo de mudanças climáticas globais implica na avaliação das concentrações de vários gases de esfeito estufa presente na atmosfera, como o dióxido de carbono e o metano. A variação destas concentrações tem origem em forçantes naturais, como vulcões, e em forçantes antropogências, como as emissões da queima de combustíveis fósseis. O aumento registrado nas últimas décadas tem provocado o aquecimento nos polos Ártico e Antártico, produzindo degelo e o aumento no nível do mar. Foi proposto estudar a atual porcentagem de gelo e neve nos pólos utilizando duas simulações de um modelo climático desenvolvido para a realização de atividades educacionais. A simulação controle utilizou dados medidos de dióxido de carbono entre os anos de 1958 e 2018, enquanto a segunda simulação aplicou um acréscimo linear de 0,5 ppm por ano, entre 1957 a 2000 e exponencial de 1% de 2001 a 2018. Os resultados apresentaram dados semelhantes em todos os modelos analisados, reforçando dados e estudos já existentes. Desta forma, as forçantes climáticas são responsáveis pelas alterações climáticas analisadas e precisam de acompanhamento e soluções para minimizar o quadro dos próximos anos. IBSN: 0000.0000.000 Página 1 Palavras chave: Modelo numerico climático, Educacional Global Climate Model, porcentagem de gelo 1. Introdução O Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC) apresentou no relatório especial de 2018: “Global Warming of 1.5°C”, atualizações sobre os alertas quanto às alterações climáticas globais. Esse documento estima que o aquecimento global antropogênico esteja aumentando cerca de 0,2 °C (provavelmente entre 0,1 °C e 0,3 °C) por década devido a emissões passadas e contínuas. Um aquecimento maior do que a média anual global está sendo experimentado em muitas regiões e estações terrestres, incluindo valores três vezes maiores no Ártico. Como consequência, há a exposição de pequenas ilhas, áreas costeiras baixas e deltas aos riscos associados ao aumento do nível do mar para muitos sistemas humanos e ecológicos, incluindo o aumento da intrusão de água salgada, inundações e danos à infra-estrutura (IPCC, 2018). Figura 1 – Forçantes climáticas estimadas entre 1850 e o presente. As barras pretas representam a incerteza estimada associada ao forçamento climático da Terra. Fonte: Adaptado NASA, 2018. As forçantes climáticas são os responsáveis por tais alterações (Figura 1), entre elas: emissões antropogênicas dos gases do efeito de estufa, precursores de aerossóis e outras substâncias, e as mudanças naturais na irradiação solar e erupções vulcânicas, que afetam a quantidade de radiação que é refletida, transmitida e absorvida pela atmosfera. O excesso de IBSN: 0000.0000.000 Página 2 emissão de antropogênico provoca o desequilíbrio do sistema, aumentando a radiação de onda longa na superfície que leva a um aumento do fluxo de calor no sistema, porém a maior parte é absorvida pelo oceano, o que leva a um aumento de temperaturas oceânicas. (DOMINGUES, ET AL. 2008). Sabendo disto, os cenários de forçamentos climáticos são essenciais para previsões climáticas, podendo contribuir para a comunicação com o público em geral sobre mudanças climáticas (SUPLEE E PINNEO; SHINDELL ET. AL., 1998). Lourius, et. al. (1990) defendia que o propósito das simulações é permitir a consideração de opções para mudanças menos drásticas, e, como há grande incerteza nas forças presentes e futuras, recomendar o uso de múltiplos cenários. Isso ajudará na análise objetiva das mudanças climáticas que se desenrolarão nos próximos anos. Portanto, o objetivo deste estudo é analisar a modelagem dos múltiplos cenários executados pelo software Educational Global Climate Modeling Suite (EdGCM). 1.1. Gases do efeito estufa Segundo o estudo do IPCC (2014), as emissões antropogênicas de gases do efeito estufa (GEE) são impulsionadas principalmente pelo tamanho da população, atividade econômica, estilo de vida, uso de energia, padrões de uso da terra, tecnologia e política climática. Na maioria dos países, o aumento das emissões de nos últimos anos está diretamente relacionada à queima de combustíveis fósseis e aos processos industriais voltados principalmente para a produção de cimentos. Nesse contexto, em 2014, foram liberados 35,7 bilhões de toneladas de para a atmosfera. Os países que mais emitiram foram: China (29,6%), Estados Unidos (15%), União Europeia (EU-28) (9,6%), Índia (6,5%), Rússia (5%), Japão (3,6%). Já o Brasil destaca-se em 12° lugar, contribuindo com mais de 1% (EDGAR, 2015; EDGAR, 2015; OLIVIER ET AL., 2015). IBSN: 0000.0000.000 Página 3 As emissões de GEEs no Brasil, são provenientes da agropecuária e da mudança do uso da terra (GALZERANO ET AL., 2014; MELO; ROCHA, 2015), setores prioritários em termos de mitigação de GEE. Assim para contribuir com a mitigação das emissões de GEE nesses casos, se faz necessário medidas controle para o desmatamento, mudança de uso da terra, a queima de biomassa e o manejo inadequado do solo, implementando ações que visem a intensificação do sequestro de carbono pelo solo e pela vegetação (CARVALHO ET AL., 2010; OLIVIER ET AL., 2015). 1.2. Forçantes antrópicas das mudanças de clima globais Na figura 1, temos os aerossóis troposféricos, mudanças forçadas de nuvens e vegetação e outras alterações superficiais, descritos como forçantes antrópicas. Os aerossóis são partículas finas suspensas no ar. Existem muitas fontes e composições de aerossóis (HOUGHTON, 1996; HENDERSON-SELLERS, 1995; CHARLSON, 1997). O aumento da emissão de compostos nitrogenados para a atmosfera e especialmente a amônia favorece a formação de aerossóis iônicos e higroscópicos. Em áreas continentais, estes aerossóis são responsáveis pela nucleação de nuvens e também pela formação de chuvas. O ciclo hidrológico está, desta forma, diretamente ligado ao ciclo do nitrogênio. Mudanças no ciclo hidrológico de algumas regiões aparentemente estão sendo controladas por emissões de gases e aerossóis iônicos contendo espécies como o nitrato e amônio (SILVA ET. AL. 2003). As mudanças antropogênicas nas nuvens são uma força climática potencialmente maior que os efeitos diretos de aerossóis, mas são ainda mais incertas (HANSEN, 1998). As nuvens altas são eficazes para absorver a radiação infravermelha, em seguida, irradiando-a novamente, aquecendo ainda mais a Terra. Por outro lado, as nuvens stratocumulus baixas refletem alguma radiação de volta ao espaço. O derretimento de gelo diminui o albedo da Terra, ou sua refletividade. Incidentalmente, na estratosfera, este arrefecimento contribui para a formação aumentada de nuvens estratosféricas polares, levando a uma maior destruição do ozônio. Os modelos sugerem que a duplicação de na atmosfera, como está previsto IBSN: 0000.0000.000 Página 4 ocorrer no próximo século, irá resultar em quantidades significativas de arrefecimento na atmosfera superior e, por sua vez, juntamente com a destruição do ozônio , desempenhará um papel na formação de furos na camada de ozônio (RAGHEB, 2017). Hansen (1998) afirma que a principal mudança imposta na superfície da Terra durante a era industrial é provavelmente as mudanças no uso da terra, incluindo desmatamento, desertificação e cultivo. Mudanças no uso da terra alteram o albedo da superfície e modificam a evapotranspiração e a rugosidade superficial. Um grande efeito da vegetação alterada ocorre através do impacto da neve no albedo. Medidas para conter a erosão que inviabiliza o uso da terra para agricultura são fundamentais, como monitoramento e exigência de boas práticas agrícolas evitando excessos no uso de fertilizantes e agrotóxicos. É preciso reconhecer que a agricultura intensiva pode ser tão ou mais prejudicial ao ambiente quanto indústrias poluidoras. A legislação e o controle de atividades industriais são regulados e fiscalizados pelo poder público e de forma similar deveriam ser expandidas para a agricultura (CARDOSO E SANTOS, 2013). 1.3. Forçantes naturais das mudanças de clima globais O sol fornece, essencialmente, a energia que fomenta as atividades climáticas da Terra, sendo as variações solares um contributo significativo às mudanças climáticas. As variações solares são as mudanças na quantidade de radiação emitida pelo Sol e na sua dimensão espectral. Durante décadas recentes, a variação solar foi medida por satélites, percebeu-se que elas oscilam de forma periódica, fenômeno conhecido como ciclo solar ou ciclo solar de Schwabe (REBOITA et al. 2015, OLIVEIRA et al. 2017). Cada ciclo solar dura aproximadamente 11 anos (Figura 2), este é caracterizado pelo surgimento ou desaparecimento de manchas solares: os períodos de atividades solares elevadas são chamados de máxima solar e períodos com atividades reduzidas são denominados de mínimo solar (SILVA, 2006). Segundo Franco et al. (2013), a variação da IBSN: 0000.0000.000 Página 5 quantidade de manchas está ligada a inversão de polaridade do campo