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Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais – INPE
Centro de Ciência do Sistema Terrestre – CCST
Mudanças climáticas no Brasil:
progressos desde o IPCC AR4
IPCC E SUA INFLUÊNCIA GLOBAL
IPCC - FAR (1990)
Impacto para
definição do
conteúdo da
UNFCCC (Quadro
das Nações
Unidas sobre
Mudança do
Clima)
IPCC SAR(1995)
Decisivo para as
disposições do
Protocolo de
Kyoto
IPCC TAR(2001)
Colocou atenção
nos impactos
das mudanças
climáticas e
necessidade de
adaptação
IPCC AR4(2007)
Estabeleceu base
sólida para um
acordo pós
Protocolo de
Kyoto
OBSERVAÇÃO
O aquecimento do sistema climático é inequívoco [...]
DETECÇÃO E ATRIBUIÇÃO
O aumento observado nas temperaturas médias globais desde meados
do século 20 é devido, em grande parte, ao aumento observado nas
concentrações antropogênicas de gases de efeito estufa.
PROJEÇÃO
Os GEE teriam causado mais aquecimento, induzindo muitas
mudanças no sistema climático global durante o século 21.
COMPROMISSO DE LONGO PRAZO
O nível de comprometimento antropogênico possivelmente não alteraria
o aquecimento e a elevação do nível do mar durante séculos, devido às
escalas de tempo associadas aos processos de clima e aos feedbacks,
mesmo que gases de efeito estufa fossem estabilizados.
Se colocarmos trilhões de dólares
(ou euros, ou reais ou pesos),
poderemos resolver o problema do
aquecimento global?
Já atingimos algum ponto de
irreversibilidade do Sistema Climático?
“Pontos Críticos” do Sistema Terrestre
Derretimento
das Geleiras da
Groelândia
Extinção de
Espécies
Desparecimento do Gelo Ártico no Verão
Colapso da
Floresta
Amazônica
Acidificação dos Oceanos
Equivale a 5 Gt C/ano em média no Século XXI
Emissão global atual = 9,5-11,5 Gt C/ano
;
Emissão
2oC é o limite para termos alterações
climáticas ainda suportáveis ou adaptáveis
500 Gt C
2000-2100
450 ppm
Concentração
Forçamento
Radiativo
2oC
Temperatura
Alterações
climáticas
Cortesia: Suzana Khan Ribeiro, MMA
Pico de emissões
antes de 2020
e redução para
quase zero até
2100
Limitar
Aquecimento
global a 2 C
Trajetórias das emissões relacionasdas ao uso de energia para atingir a estabilização das
concentrações de GEE na atmosfera e o porcentual de probabilidade que esta determinada
concentração limite o aquecimento global a 2 C.
Richardson, K. et al., 2009. Climate Change. Global Risks, Challenges and Decisions
Synthesis Report. Copenhagen 2009, 10-12 March. www.climatecongress.ku.dk
As dimensões éticas das Mudanças Climáticas Globais
Há uma questão de ética e justiça: as pessoas que vão sofrer as conseqüências mais graves
das Mudanças Climáticas Globais são aquelas que menos contribuiram ao problema
Países desenvolvidos já
emitiram 350 Gt C
Países em desenvolvimento só
emitiram 150 Gt C
Reduções absolutas de
emissões (METAS)
Reduzir ritmo de crescimento de
emissões
Cenário Internacional das Negociações de Clima
Para limitar o aquecimento global a 2 oC, o mundo só poderá emitir mais 500
bilhões de toneladas de C até o final do século.
Países desenvolvidos terão que
cortar emissões radicalmentente
Países em desenvolvimento
utilizasrão a maior parte desta cota
Reduções absolutas de
emissões (METAS)
Reduzir ritmo de crescimento de
emissões
Proposta do Brasil:
Até 2020, países desenvolvidos devem cortar pelo
menos 40% das emissões em relação a 1990
Perguntas Científicas Emergentes:
Tem ocorrido aceleração nas alterações climáticas
regionais em zonas vulneráveis?
Rápida perda de gelo de vários anos no Ártico
Kwok et al. 2009
Perguntas Científicas Emergentes:
Grandes camadas de gelo nas regiões polares, como
Groenlândia, estão estáveis?
Tem ocorrido extensiva dinâmica de desbaste nas
margens da Groenlândia e da Antártida
Pritchard et al. 2009
Perguntas Científicas Emergentes
Nosso entendimento sobre irreversibilidade e brusca
mudança no sistema climático é robusto?
Irreversibilidade da perturbação CO2
Concentraçao de CO2 de Quase-Equilíbrio (ppmv)
Observado de Maior Seca
Leste da
América do Sul
Concentraçao de CO2 de Pico (ppmv)
Aquecimento
Irreversível
Solomon et al. , 2009
Plattner et al. 2008
Range
Perguntas Científicas Emergentes
Qual é a incerteza associada aos processos de feedback
das nuvens?
Mudança de Cobertura de Nuvens com incremento de
2xCO2 atual
Clement et al. 2008
Perguntas Científicas Emergentes
Há um entendimento claro dos fenômenos climáticos e suas
freqüências e amplitudes?
Monção Global: o modo dominante de variação anual
nos trópicos
Índice de precipitação de Monção (variação anual relativa)
Wang and Ding, 2008
Impactos das Mudanças
Climáticas no Brasil
“A agricultura e geração de energia no
Brasil podem ser afetadas pelas mudanças
climáticas”
Anomalas de chuvas (%) (Anual) [(2071-2100)- (1961-90)]
Seco
Cenários
Climáticos
Produzido
pelo INPE
A2
B2
Anomalias de Temperatura (C) Anual [(2071-2100)- (1961-90)]
Quente
Quente
B2
A2
Increase in the frequency of extreme rainfall events for 2071-2100 relative to
1961-90 in western Amazonia and southern Brazil-Northern Argentina
Increase in the frequency of consecutive dry days in eastern Amazonia,
Northeast Brazil west central Brazil
Cenário A2: Dias Secos Consecutivos
A2- Dias com chuvas acima de 10 mm
+
+
+
+
Eventos extremos
(Hidrologia)
 Incremento dos dias secos nos
verões sobre as latitude médias
continentais aumentando o
período seco (provável)
 Diminuição do rendimento das
colheitas
• Eventos mais intensos de
precipitação (muito provavelmente)
• Aumento de inundação, avalanche, e
danos em áreas mais baixas
• Incremento da erosão do solo
 Diminuição da quantidade e
qualidade da água
 Incremento do risco de fogo em
florestas
• Áreas urbanas alagadas estendidas
Aumenta o Número de Noites Quentes
Presente (1961-1990)
Futuro: Cenário A1B
Diminui o Número de Noites Frias
Impacto possível na disponibilidade de água no
Nordeste
Déficit Hídrico
1961-1990
Menos água
Para agricultura!
Déficit Hídrico
Maior!
2071-2100
fontes: Javier Tomasella (INPE), Enéas Salati (FBDS)
MUDANÇAS CLIMÁTICAS, MIGRAÇÕES E SÁUDE: CENÁRIOS PARA O NORDESTE
BRASILEIRO, 2000-2050 (Barbieri et al. 2008)
- 23 AECO
COPPE/UFRJ
Adaptação e Vulnerabilidade da Zona Costeira às Mudanças Climáticas
Principais Efeitos do Aquecimento Global no Mar que afetam Zonas Costeiras
3. Possível mudança nas direções de propagação das ondas devido a alterações
na circulação atmosférica, semelhante ao que já acontece em eventos de El Niño:
a. Tendência de realinhamento da linha de praia, criando sérios problemas em enseadas
urbanizadas, e.g. Copacabana, Ipanema-Leblon, etc.
(efeitos persistentes)
Tendência de realinhamento do litoral
devido a mudança na direção de
propagação das ondas
Fonte: P. Rosman, COPPE-UFRJ
Região Metropolitana do Rio de Janeiro
1 milhão de pessoas em risco de aumento do nível do mar e ressacas!
Áreas de Ricos
Type Of Impact
Adaptation Strategies
Tourism
Coastal Defenses
Contamination
Sanitation
Infrastructure
Warning Systems
Mangroves and Loss of Beaches
Sand Replenishment
Clima e Endemias
Esquistossomose
Isoterma de
Dengue
Cortesia: Christovam Barcellos,
FIOCRUZ, 2008
22oC
Leptospirose
Baixa amplitude de
temperatura
Chuvas constantes
Chuvas no verão
Baixas temperaturas
Arroz
Ocorrência
potential
no presente
Mudanças
Climáticas
ea
|Mata
Atlântica
A
Ocorrência projetada em 2050
Cenário de Baixas Emissões
- 30%
B
Ocorrência projetada em 2050
Cenário de Altas Emissões
- 65%
C
Área potencial migra para leste do Sudeste e Sul
Fonte: Colombo 2007 , Using GARP.
Aquecimento Global e a nova Geografia da produção agrícola no Brasil
(Assad et al. 2008)
B2, 2020
A2, 2020
B2, 2050
A2, 2050
B2, 2070
A2, 2070
Zoneamento para milho
Adequate and producing
Adequate
Non adequate
Non adequate and producing
Protected areas
Clima atual
Café Arábica
Cenário
para 2070
Zoneamento
Atual
Irrigação Necessária
Baixo Risco Climático
Irrigação Recomendada
Risco de Geadas
Risco de Temp. Elevadas
Alto Risco Climático
Fonte: E. Assad, Embrapa
Mudanças climáticas e segurança
energética no Brasil:
Mudanças na disponibilidade de
energia hidroelétrica para 2050
Nas bacias do Nordeste e Centro oeste
(Parnaíba, São Francisco e TocantinsAraguaia), reduções na geração de
energia são conseqüências nas reduções
nos volumes e água transportados pelos
rios até a UHE.
De todos eles, a bacia do São Francisco
parece ser a mais afetada pelas
mudanças climáticas. A redução na
geração de energia pode chegar ate
7%.
Schaeffer et al. 2008
Criado oficialmente em 07/08/08
MISSÃO
Prover conhecimentos necessários para melhorar e
assegurar a sustentabilidade do Planeta Terra, em
especial nos aspectos concernentes ao Brasil.
FOCO
Expandir a capacidade científica, tecnológica e
institucional do Brasil em Mudanças Climáticas
Globais, com o objetivo de ampliar o conhecimento
sobre o fenômeno, identificar os impactos sobre o
país e subsidiar políticas públicas de enfrentamento
do problema nos planos nacional e internacional.
Exemplos de iniciativas para gerar e analisar mais dados
científicos: Rede CLIMA
139 GRUPOS DE PESQUISA
76 INSTITUIÇÕES
Expandir a capacidade de
Biodiversidade e Ecossistemas
P&D do Brasil em
MPEG, Belém
5
Recursos Hídricos
Mudanças Climáticas
Globais, para identificar
UFPE, Recife
Desenvolvimento Regional
UnB, Brasília 7
Cidades
impactos e subsidiar
Unicamp, Campinas 18
Agricultura
EMBRAPA, Campinas 19
políticas públicas de
Economia das Mudanças Climáticas
USP, São Paulo 6
adaptação e mitigação
7
Zonas Costeiras
FURG, Rio Grande 22
Energias Renováveis
COPPE / UFRJ, RJ 19
Saúde
FiIOCRUZ, RJ 9
Modelagem Climática
INPE, SJC / CP 17
3º Inventário Brasileiro de Emissões de Gases de
Efeito Estufa
• A Rede CLIMA participará de
forma ativa na elaboração do 3o
Inventário.
• Eixos Temáticos:
•
•
•
•
- Usos da Terra (INPE)
- Agricultura (EMBRAPA)
- Energia (COPPE)
- Resíduos (CETESB)
•
•
•
•
O 3o Inventário cobrirá o
período de 2004-2008 e
Será concluído até 2011
.
INCT para Mudanças Climáticas
Avanço do conhecimento sobre
mudanças climáticas de importância
para a América do Sul
400 pesquisadores, 76 instituições
nacionais, 14 instituições internacionais
Estrutura de pesquisa do INCT para Mudanças Climáticas
Painel Brasileiro de Mudanças Climáticas
Produzirá relatórios periódicos sobre o
estado do conhecimento sobre mudanças
climáticas no Brasil à semelhança dos
relatórios do Painel Intergovernamental de
Mudança de Clima (IPCC).
Conselho Diretor
Comitê Cientíico
Escritório de Apoio Técnico
Grupos de Trabalho: Base Científica, IAV, Mitigação
O primeiro relatório será publicado
em meados de 2012.
Capacidade Brasileira de Modelagem do
Sistema Climático e de Gerar Cenários de
Mudanças Climáticas
• Brasil desenvolve modelagem climática
regional e gera cenários climáticos futuros
para a América do Sul
• Nos próximos 4 anos, irá desenvolver
Modelo Brasileiro do Sistema Climático
Global
• Participação do Brasil na geração de
cenários climáticos para o Quinto Relatório
de Avaliação do IPCC (IPCC AR5)
IPCC – FAR - 1990
Impacto para definição do conteúdo da UNFCCC
(Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima )
Circulação Atmosférica e Radiação
Continente e Oceano
IPCC – SAR - 1996
Decisivo para as disposições do Protocolo de Kyoto
Circulação Atmosférica e Radiação
Atividade
Vulcânica
Emissão
Sulfatos
Gelo
Marinho
Circulação Oceânica
Continente e Oceano
IPCC – TAR - 2001
Colocou atenção nos impactos das mudanças climáticas
e necessidade de adaptação
Circulação Atmosférica e Radiação
Ciclo de
Carbono
Aerossóis
Atividade
Vulcânica
Profundidade
do Solo
Emissão
Hidrologia
Sulfatos
Continente e Oceano
Gelo
Marinho
Circulação Oceânica
Circulação de Retorno
IPCC – AR4 - 2007
Estabeleceu base sólida para um acordo pós Protocolo de Kyoto
Circulação Atmosférica e Radiação
Ciclo de
Carbono
Aerossóis
Atividade
Vulcânica
Física do Solo
Emissão
Hidrologia
Sulfatos
Profundidade
do Solo
Continente e Oceano
Química da
Atmosfera
Gelo
Marinho
Circulação Oceânica
Circulação de Retorno
IPCC - AR5
Circulação Atmosférica e Radiação
Permite Interação com CO2
Ciclo de
Carbono
Aerossóis
Química da
Atmosfera
Uso da Terra
Dinâmica da
Vegetação
Atividade
Vulcânica
Física do Solo
Profundidade
do Solo
Hidrologia
Emissão
Biogeoquímica
Gelo
Marinho
Ecologia Marinha
Circulação Oceânica
Circulação de Retorno
Continente e Oceano
Sulfatos
PILARES PARA AS PROJEÇÕES DO AR5
Previsão Decadal
2000
Previsão de longo termo
2050
2100
Grandes Fenômenos: Monção ENOS e outros
Cenário Sequencial
CENÁRIOS
SOCIOECONÔMICO
•População
•PIB
•Energia
•Industria
•Transporte
•Agricultura
•...
CENÁRIOS
DE
EMISSÕES
•Gases do
Efeito Estufa
(CO2, CH4,
N2O, ...)
•Aerossóis e
gases
quimicamente
ativos (SO2,
CP, CO, NOx,
COVs)
•Uso e
cobertura da
terra
CENÁRIOS
RADIATIVOS
FORÇADOS
•Concentraçõe
s atmosféricas
•Ciclo de
Carbono,
incluindo fluxos
de oceano e
terrestre
•Química da
atmosfera...
CENÁRIOS
DE
MODELOS
CLIMÁTICOS
•Temperatura
•Precipitação
•Umidade
•Umidade do
solo
•Eventos
extremos
•...
ESTUDOS DE
VULNERABILIDADES,
IMPACTOS e
ADAPTAÇÕES
•Zonas costeiras
•Hidrologia e
recursos de H2O
•Ecossistemas
•Segurança do
alimento
•Infraestrutura
•Saúde Humana
Moss et al. NATURE 2010
RADIATIVO
FORÇAMENTO
Características
Gerais
•Amplo leque de
simulações até 2100
•Forma de
forçamento radiativo
ao longo do tempo
Vias
Representatividade
da Concentração
(RCP) [4 caminhos
Novos Cenários
Sócio-econômico e
de Emissões; História
da Vulnerabilidade
•Adaptação
•Mitigação
•Estabilização
•Superação
•...
Concorda Independe
da RCP
c/ RCP
representativos]
•Gases do efeito
estufa
•Gases com efeito
de de curta duração
e aerossóis
•Uso e cobertura da
terra
2008
2009
Cenários Climáticos
•Curto (2035)
•Longo (2100+)
•Modelagem climática
regional
•Padrão de métodos de
dimensionamento
2010
2011
Cenário Paralelo
Integração
do Clima e
Cenários
Sócioeconômicos
•Cenários
Integrados
•Padrões de
métodos
(clima)
•Downscaling
do clima e
cenários
sócioeconômicos
•...
2012
Novas
pesquisas e
avaliações
•Estudos de
vulnerabilida
des,
impactos e
adaptações
•Feedbacks
das
mudanças
climáticas
•Desenvolvimento do
modelo
•...
2013
Moss et al. NATURE 2010
4 Caminhos Representativos do RCP
RCP8.5 (IIASA/MESSAGE)
Forçante Radiativa: >8.5Wm-2 em 2100
Concentração (ppm): >1370 CO2-equiv. em 2100
Comportamento: Elevação
RCP6.0 (NIES/AIM)
Forçante Radiativa: 6Wm-2 estabiliza depois de 2100
Concentração (ppm): 850 CO2-equiv.
Comportamento: Estabiliza e não ultrapassa
RCP4.5 (PNNL/MiniCAM)
Forçante Radiativa: 4.5Wm-2 estabiliza depois de 2100
Concentração (ppm): 650 CO2-equiv.
Comportamento: Estabiliza e não ultrapassa
RCP2.6 (PBL/IMAGE)
Forçante Radiativa: Pico de <3Wm-2 em 2100 e então declina
Concentração (ppm): Pico de  490 CO2-equiv. antes de 2100 e então declina
Comportamento: Pico e declina.
Moss et al. NATURE 2010
Quadro geral do CMIP5 (2008-2013)
(CMIP = Coupled Models Intercomparison Project)
Projeto de Intercomparação de
Modelos Acoplados
A summary of the CMIP5 Experimental Design
Taylor, K. E., R. J. Stouffer and G. A. Meehl, 2009:
http://www-pcmdi.llnl.gov/
Formulação Geral do CMIP5
É um projeto experimental de modelagem em
mudanças climáticas (2008-2013)
Promove um conjunto padrão de simulações, a fim de:
•Avaliar quão realista são os modelos na simulação de
um passado recente
•Fornecer projeções de mudanças climáticas futuras em
duas escalas de tempo
•Compreender alguns dos fatores responsáveis pela
diferenças de modelo
Não é ditada pelo IPCC são formulações da
comunidade científica que estuda o clima
Serão analisadas no IPCC-AR5, os experimentos
concluídos até final de 2010
Objetivo da padronização
Avaliar o quanto os modelos são realistas na
simulação do passado recente
Entender alguns dos fatores responsáveis pelas
diferenças nas projeções dos modelos, incluindo a
quantificação de alguns feedbacks fundamentais
como os que envolvem nuvens e o ciclo de carbono.
Objetivo da padronização
Fornecer projeções de mudanças climáticas futuras em
duas escalas de tempo:
Experimento de Previsão Decadal
Até ~2035
Simulações inicializadas com o estado ou
anomalias observadas do oceano e gelo
marinho
Experimento de Longo Termo
Até 2100 e séculos seguintes
Inicializadas a partir do final de simulações
decadais e o período histórico feitas com
um GCM atmosférico /oceânico evoluindo
livremente
Núcleo
Núcleo
Experimento de Previsão Decadal
• Até ~2035
• Informação Regional
• Previsão Decadal
NÚCLEO:
Previsibilidade do sistema climático
Habilidade do modelo na previsão decadal
1º NÍVEL:
Impacto dos métodos de inicialização
Impacto da qualidade do oceano estado inicial
Impacto das erupções vulcânicas
TSM Prescrita:
Computação de alto desempenho (resolução alta, química, etc.)
Períodos de tempo: 1979-2008 + 2026-2035
Apenas para modelos atmosféricos
Explorar o impacto da alta resolução
Efeitos regionais da mudança climática
Qualidade do ar implicações das alterações climáticas
Eventos extremos
Experimento de Previsão Decadal
10 anos de Hindcast
Inicializa em 1960, 70, 80, ...
Núcleo
30 anos de previsão
Inicializa em 1960, 1980, 2005
Vulcão OFF
Vulcão ON
Assimilação de dados
Taylor, 2009
Experimento de Previsão de Longo Termo
Núcleo
1º Nível
2º Nível
Experimento de Previsão de Longo Termo
Experimento de Previsão de Longo Termo
Aumento de 1% de CO2, 4xCO2 mudança radical ...
- Análise dos Processos/Feedbacks da nuvem
- Ciclo de Carbono Feedbacks / loop-cutting
- Diagnosticar Forçamento Radiativo
Experimento de Previsão de Longo Termo
Rodadas Históricas
-Conjuntos
Detecção de atribuições
-Natural
-GEE
-Outros
Paleoclima
-Mid-Holoceno (6.000 a.)
-Eras passadas (20.000 a.)
-Último Milênio
Experimento de Previsão de Longo Termo
Projeções
- 2006-2100 e extendida
até 2300
- RCP2.X (Pico em 2050 e
forte mitigação)
- RCP4.5 e 6.0 (estabiliza
perto de 2100)
- RCP8.5 (GEE continua a
aumentar)
Cronograma do CMIP5
Início simulações - 2009/2010
Início da disponibilidade dos resultados - meados de
2010
Tempo limite para os resultados serem considerados
no IPCC - final de 2011
IPCC - Artigos científicos submetidos - 31 JULHO
2012
IPCC - Artigos científicos aceitos - 15 MARÇO 2013
IPCC AR5 aceite pelos governos - SETEMBRO 2013
Resumo
1. Novo processo de cenário para AR5 IPCC
Minimizar erros sistemáticos com a introdução do Forçamento
Radiativo
Processo paralelo a partir de Vias de Representatividade da
Concentração (RCPs) que integra cenários socioeconômicos e
climáticos.
2. Prevsões Decadais
A previsibilidade Decadal está ainda numa fase de investigação.
Eventualmente útil como valor inicial de alta resolução para
estudar conjuntos de eventos extremos.
3. Algumas idéias do IPCC sobre Multi-Model
Métricas para ranking ou pesos distintos nos AOGCMs será usada
para relatar o clima atual e futuro.
Considere-se uma grande variedade de cenários climáticos:
Ensemble AOGCM, projeções em downscaled, mudanças no processo
e as mudanças históricas.
http://cmip-pcmdi.llnl.gov/cmip5/
SITUAÇÃO NO BRASIL
•O uso da terra
Desenvolvimento Insustentável
Regiões Brasileiras mais afetadas
Fatores Socioeconômicos
O Carbono na natureza
•O desmatamento
Destruição rápida, recuperação lenta
Principais consequências do desmatamento
O papel da pecuária
•As queimadas
As consequências das queimadas
AS queimadas no Brasil