O nosso clima futuro: alterações e impactes no Mediterrâneo e em
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O nosso clima futuro: alterações e impactes no Mediterrâneo e em Portugal Orador: João Corte-Real (ASC_ICAAM da Universidade de Évora) Colaboração: Isilda Menezes Regina Corte-Real Roteiro? • Que fazer, que caminhos percorrer, perante a possibilidade de uma alteração climática à escala planetária, com impactes negativos nas escalas regional/local? • Como sabemos dessa possibilidade? • Que é o clima? Que tem a ver com o tempo? • Que é uma alteração climática? • Como conhecemos o clima futuro? • Como se avaliam os seus impactes? • Quais são esses impactes? SISTEMA CLIMÁTICO OU SISTEMA TERRA Introdução ÎA atmosfera como componente do Sistema Climático ou Sistema Terra ÎMeteorologia Complexidade da Atmosfera a) Não linear b) Múltiplas escalas c) Mecanismos de realimentação d) Teleconexões e) Irregular, turbulento ou caótico. Sensibilidade às condições iniciais. Processos Fundamentais 1. 2. 3. 4. 5. 6. Advecção Atrito Condução Convecção Transições de Fase da Água Radiação A origem do movimento Processos radiativos Processos Radiativos • Reforço do Efeito de Estufa Natural • Forçamento Radiativo • Sensibilidade Climática Alterações Climáticas • A “Teoria do Aquecimento Global” • O Antropoceno (Paul Crutzen) Pode o Homem modificar o Tempo ou o Clima? • Alterações na distribuição e intensidade da precipitação resultantes de alterações na estabilidade coloidal das nuvens (e.g. inseminação de nuvens) • Alterações no balanço radiativo resultantes de alterações nos aerossóis (e.g. poluição e alteração da composição da atmosfera). • Alterações no regime de ventos resultantes de alterações da rugosidade dos solos ou do albedo (e.g. substituição de florestas por culturas ou cidades; incêndios florestais). • Complicações: n/ linearidade, realimentações e caos Estado da Atmosfera • Composição (concentrações; humidade específica) • Temperatura (T) • Pressão (p) G G G • Velocidade ( V = V + V ) H V • Densidade (ρ) O TEMPO • O Tempo (atmosférico; “weather”) é definido pelo estado instantâneo da atmosfera. Estado da Atmosfera • Observações: • Superfície: estações meteorológicas, EMAs • Altitude: radiosondagens • Detecção Remota: • Satélite: geostacionário; órbita polar • Radar: Tempo e Perfilador • Meteorologia Sinóptica (escala sinóptica) • GRUAN (Observações de referência para Clima) Enquadramento Internacional • Organização Meteorológica Mundial (OMM) • Conselho Internacional para a Ciência (ICSU) • Painel Intergovernamental para as Alterações Climáticas (IPCC) • Centro Europeu de Previsão do Tempo a Médio Prazo (ECMWF) • Institutos de Meteorologia • EUMETSAT Meteorologia Sinóptica 200510110800UTC_MSG1_MSG_IR_PIBERica Instituto de Meteorologia, imagem do RADAR de Coruche PREVER O TEMPO Que é prever o tempo? É determinar os estados futuros da atmosfera, a partir de um estado “inicial” conhecido. É isso possível? Se sim, como? PREVER O TEMPO Prever o tempo: sim, é possível. Porquê? Porque as variáveis que definem o estado instantâneo da atmosfera, estão ligadas entre si por equações, que traduzem leis fundamentais da Física, e que exprimem princípios globais de conservação (momento linear, massa, energia, momento angular). Como se prevê o tempo? • No presente, o tempo atmosférico prevê-se, resolvendo com o auxílio de computadores digitais, o sistema de equações que resulta, por aplicação de métodos numéricos, da transformação das equações que regem o comportamento da atmosfera em equações discretizadas no espaço e no tempo. • Todos os dias, o Centro Europeu de Previsão do Tempo a Médio Prazo (ECMWF), produz previsões para dez dias, à escala global, com base num estado inicial “observado”, referente às 12h TUC, do primeiro dia. Desde quando se fazem previsões meteorológicas? As previsões meteorológicas remontam aos finais do século XIX!. A qualidade das previsões foi melhorando, à medida que a compreensão dos mecanismos responsáveis pelo tempo e suas alterações, bem como das escalas envolvidas, foi aumentando, designadamente: i) a partir dos anos trinta, com Rossby e a escola de Chicago, a que pertenceram notáveis cientistas da atmosfera; ii) dos anos 50 com o aparecimento dos Carta meteorológica do ano de 1978Instituto Nacional de Meteorologia e computadores digitais; a primeira Geofísica, Lisboa previsão numérica do tempo com sucesso foi realizada na Universidade de Princeton, por von Neumann, Charney e Fjortoft. CLIMA Que é o Clima? O conceito de clima, envolve a descrição estatística das condições meteorológicas (i.e. do tempo atmosférico) durante um intervalo de tempo longo – convencionalmente de 30 anos. Este tratamento estatístico permite obter um quadro geral das condições meteorológicas típicas numa dada região do planeta, durante o período de tempo escolhido. O clima é pois uma representação conceptual do comportamento estatístico da atmosfera, i.e. o clima “não está lá Tempo e clima fora”! O que “está lá fora” i.e. o Crédito: Nuno Jorge 2005 que experimentamos é o Tempo. As grandezas que descrevem o Clima são os elementos de clima Citando Mark Twain: “Climate is what we expect; weather is what we get”. Quais os tipos de clima que existem na Terra? Existem descrições simplificadas dos climas observados na Terra, que se baseiam em certos critérios seleccionados. Em geral, estes sistemas de classificação categorizam o clima de maneira a caracterizar o ambiente meteorológico e hídrico de uma região em termos da temperatura e da precipitação. Um dos mais importantes sistemas de classificação dos climas é o sistema de Köppen, elaborado em 1918 por Vladimir Köppen da Universidade de Graz, Áustria Que é o Clima? O clima é influenciado por diversos condicionantes, designados por factores de clima, que decorrem da complexidade das interacções entre os diferentes sistemas que compõem o nosso Planeta, da radiação solar que nos atinge e aquece, da radiação infravermelha emitida pela própria Terra para o espaço, dos parâmetros orbitais da Terra (excentricidade da órbita, inclinação do eixo de rotação da Terra e precessão do eixo), da latitude, altitude, da orografia, da distancia ao mar, do tipo de solo e do coberto vegetal. • Qualquer mudança significativa nas estatísticas que definem o clima, representa uma mudança climática, uma variação do clima ou uma alteração do clima. • Variação natural do clima. Podemos distinguir entre variações livres e forçadas do clima. • A Teoria de Milankovitch (mecânica Newtoniana!) • Variações abruptas do clima e surpresas. • Haverá apenas um Clima? O Clima não tem uma natureza constante; sabemos que no passado o clima da Terra esteve sujeito a diversas alterações e que estas vão continuar a ocorrer no futuro, não apenas devido a “causas naturais” mas provavelmente também em consequência da actividade humana (a designada Alteração do Clima de Origem Antropogénica, ACC). Estas alterações podem ter uma influência profunda no ambiente, nos recursos disponíveis e na vida humana. Variabilidade Natural do Clima Causas: • Evolução do Sol e transparência do meio interplanetário • Composição química da atmosfera • Tectónicas de Placas (deriva dos continentes, movimento dos pólos, expansão do fundo oceânico) • Diastrofismo (epirogénese, orogénese, compensação isostática) • Factores astronómicos • Actividade Solar (manchas solares; variações da “constante” solar) • Caos Variabilidade Recente do Clima PERÍODOS DE VARIAÇÃO DE TEMPERATURA AQUECIMENTO: +0,37°C ¾ DE 1915-1945 ARREFECIMENTO:- 0,14°C ¾ DE 1945-1978 AQUECIMENTO: +0,32°C ¾ DE 1978-1999 MÉDIA GLOBAL: + 0, 56° C ¾ DE 1850- 1999 Oscilações Naturais dos Campos da Temperatura em Portugal • Temperatura do ar R = 35% 2 14 14 1995 15 1995 1985 1975 1965 1955 1945 2 1985 15 1935 R =3% 1975 17 1925 17 1965 18 1955 LISBOA 1945 LT = 0.8º C/100 anos 1915 10 Tméd (ºC) 15 1905 1895 1985 1975 1965 1955 1945 11 1935 12 1935 16 1925 8 1925 12 1915 13 1915 LT= 0.1º C/100 anos 1905 16 Tméd (ºC) 9 1905 MONTALEGRE 1895 1995 1985 1975 1965 1955 18 1945 1935 1925 1915 1895 Tméd (ºC) 13 1905 1895 1885 1875 1865 1855 Tméd (ºC) Temperatura média anual PORTO LT = 0.8º C/100 anos 2 R = 19% 14 ÉVORA LT = 0.8º C/100 anos R = 11% 2 17 16 Temperatura máxima média anual MONTALEGRE PORTO 21 17 LT = 1,5º C/100 anos LT = 0,5º C/100 anos 2 2 16 20 Tmáx (ºC) 15 14 19 18 13 LISBOA 1991 1981 1971 1961 1951 ÉVORA 24 24 y = 2.0º C /100 anos y = 1.3º C/100 anos 2 R = 47% 2 R = 18% 23 Tmáx (ºC) 22 20 22 21 20 19 18 1991 1981 1971 1961 1951 1941 1931 1921 1911 1901 2001 1991 1981 1971 1961 1951 1941 1931 1921 1911 18 1901 Tmáx (ºC) 1941 1931 1901 1991 1981 1971 1961 1951 1941 1931 1921 1911 1901 1921 17 12 1911 Tmáx (ºC) R = 37% R = 3% Modelos de Clima Efeitos do aumento da temperatura média e da variância nos valores extremos da temperatura Que são Modelos? Um modelo é uma representação mais ou menos elaborada da realidade. Um modelo matemático é um modelo, tratável por computadores digitais. A investigação das Alterações Climáticas baseia-se nos resultados produzidos por MODELOS DE CLIMA. Principais componentes de um Modelo de Clima Exemplos: HadCM2 HadCM3 HadAM3H HadGEM ECHAM5 CCM ARPÉGE Modelos de Clima • Modelos de clima não geram previsões de clima, mas apenas projecções ou cenários do clima futuro • Modelos de clima são PCPnnP! • Que podemos extrair dos modelos? Estatísticas! O Painel Intergovernamental para as Alterações Climáticas (IPCC) estabeleceu quatro famílias de cenários de emissões, cujas características estão descritas em pormenor no ”Special Report on Emission Scenarios” (SRES); estas famílias foram designadas por A1, A2, B2 e B1; a família A1 é a que descreve uma evolução baseada na utilização intensiva de combustíveis fósseis; a família B1 assenta na introdução de tecnologias limpas e eficientes. Projecção da variação do número de dias consecutivos com temperaturas máximas >25ºC – cenário A2 – Projecto MICE Projecção da variação do número de dias com precipitação intensa – cenário A2 – Projecto MICE Modelos Regionais de Clima (RCMs) Os AOGCMs fornecem projecções do clima futuro em escalas relativamente largas e não conseguem captar adequadamente os aspectos ou características regionais e locais, as quais são indispensáveis em estudos de impactos. Além disso, fenómenos extremos como temperaturas severas, ondas de calor, cheias repentinas, etc, não encontram uma representação suficientemente adequada nos AOGCMs, i.e. estes modelos não são capazes de descrever correctamente aquele tipo de fenómenos nem no que respeita a frequências de ocorrência nem no que se refere à sua intensidade. Estas dificuldades só podem ser resolvidas se as projecções globais forem completadas por “detalhe regional”; este pode ser dado utilizando modelos regionais de clima (RCMs). Exemplos: HadRM3H (descontinuado) HadRM3P ou PRECIS As condições iniciais e de fronteira (dependentes do tempo) para RCMs são extraídas de AOGCMs ou de AGCMs. A resolução espacial típica de um RCM é ~ 50 km, contrastando com a de ~300 Km de um AOGCM, o que permite uma muito melhor representação de ilhas, montanhas, contrastes continente-oceano, nuvens, precipitação, etc… No clima de 2070 – 2099, sob o cenário de emissões A2: TEMPERATURA 9 Ondas de calor de maior duração e com temperaturas mais elevadas do que as verificadas no clima de referência 9 Invernos muito mais curtos 9 Decréscimo muito significativo do número de dias com temperaturas inferiores a 0ºC na Europa do norte PRECIPITAÇÃO 9 Europa Meridional e Mediterrâneo: Redução da precipitação no Inverno e secas prolongadas no Verão. 9 Europa Setentrional: Invernos mais chuvosos e períodos de seca mais frequentes no Verão, 9 Número de episódios de precipitação intensa pode aumentar, quer em valor absoluto, quer em proporção da precipitação total PRECIPITAÇÃO (cont) 9 Na Europa do norte, mais chuvosa no Inverno, haverá mais dias com precipitação intensa 9 Na Europa do sul, mais seca, uma maior proporção da precipitação total cairá em dias muito chuvosos, embora o número total de dias de precipitação intensa decresça 9 Sobre a maior parte da Europa, espera-se um aumento de precipitação no Inverno e, consequentemente, um maior risco de ocorrência de cheias VENTO 9 No período 2070 – 2099 espera-se, sob os cenários A2 e B2, um decréscimo do número total de tempestades 9 Espera-se, no entanto, um aumento do número de tempestades severas de Inverno, na Europa ocidental RECURSOS HÍDRICOS 9 Sob o cenário A2, no futuro (2070 - 2099), cheias, secas e episódios de poluição da água dos rios e aquíferos, serão provavelmente mais frequentes e mais intensos 9 Os efeitos adversos da alteração climática simulada sob o cenário A2, reflectir-se-ão noutros sectores como: Agricultura Produção Hidroeléctrica Seguros de propriedades e bens imóveis Saúde AGRICULTURA Sob os cenários A2 e B2, no período futuro 2070-2099, espera-se que a agricultura no Mediterrâneo, particularmente no norte de África, se caracterize por um decréscimo no rendimento de culturas devido a: 9 Redução do período de crescimento do trigo e girassol 9 Ocorrência de fenómenos extremos nos estádios de desenvolvimento Risco mais elevado de “stress” térmico no período de floração Risco mais elevado de chuva durante as sementeiras Chuvadas mais intensas Ondas de calor de maior duração FLORESTAS Incêndios nas florestas Mediterrânicas 9 No futuro (2070 - 2099), sob os cenários de emissões A2 e B2, espera-se um aumento significativo do risco de incêndio, em consequência de: Um maior número de dias quentes e secos Ondas de calor mais prolongadas Alargamento da estação de risco de incêndio 9 O aumento do risco será mais elevado em áreas continentais e montanhosas ENERGIA Procura de Energia na Europa 9 Temperaturas mais elevadas podem conduzir ao encerramento de centrais térmicas, devido ao sobreaquecimento e à falta de água, suficientemente fria, a extrair dos rios, para arrefecimento. 9 Decréscimo no consumo de energia para aquecimento, em Invernos mais suaves 9 Aumento do consumo, para arrefecimento, em verões mais quentes Procura de Energia na Europa do sul 9 Tendência positiva na procura de energia, em resultado do crescimento económico 9 Pico na procura de energia em Dezembro e Julho e mínimo na Primavera e Outono e em fins-desemana/feriados 9 Existe, para cada região, uma temperatura bem definida para a qual a procura de energia é mínima 9 O ciclo sazonal da procura irá variar, em resposta ao aquecimento global, com valores baixos de procura no Inverno e valores elevados no Verão INDÚSTRIA SEGURADORA 9 Seguros para danos em bens imóveis provocados por tempestades, irão crescer cerca de 15% em 2070 – 2099, sob o cenário A2, se forem tomadas medidas de adaptação 9 Sem medidas de adaptação, o crescimento referido será muito maior 9 Estratégias de adaptação incluem o estabelecimento e definição de limiares críticos acima dos quais não estarão disponíveis seguros, bem como uma maior responsabilidade dos utentes em segurar os seus bens. TURISMO Desportos de Inverno nos Alpes 9 Diminuição da espessura da neve em cerca de 20 30%, sob o cenário A2 9 A altitude mais sensível àquele decréscimo situa-se abaixo dos 1500 m 9 Por cada aumento de temperatura de 1ºC, haverá uma redução de cerca de duas semanas nos dias favoráveis à prática de ski. Turismo de Verão no Mediterrâneo 9 Verões mais quentes no norte da Europa suscitarão a procura destas regiões por forma a evitar Verões demasiados quentes no sul 9 Pelas mesmas razões, as populações do norte da Europa, procurarão férias nas suas regiões 9 Férias no Mediterrâneo serão procuradas de preferência na Primavera e Outono e não no Verão. Desde quando se conhecem estes impactes? • Desde os anos 90 • Projectos: Medalus, Popsicle, Wrincle, Swurve • Dismed, Desurvey, GeneticLand • Mice, Prudence, Stardex Cenários para Portugal • Temperatura • Precipitação • Risco meteorológico de incêndio florestal • Aridez Mean Stdev Model SRES_A2a 3,67 3,84 Model Reference 3,30 2,74 Mean Stdev Model SRES_A2a 97,43 15,29 Model Reference 59,00 14,69 42 41.5 41 40.5 3 2.85 40 2.7 2.55 2.4 39.5 2.25 2.1 39 1.95 1.8 1.65 38.5 1.5 1.35 38 1.2 1.05 0.9 37.5 0.75 0.6 37 0.45 0.3 -9.5 -9 -8.5 -8 -7.5 -7 -6.5 -6 DSR Ratio A2a/Reference “ALL MODELS ARE WRONG. SOME ARE USEFUL” G. BOX Universidade de Évora – Pólo da Mitra, Valverde Muito Obrigado! João Corte-Real [email protected] http://www.icam.uevora.pt
