Impactos de mudanças climáticas globais na hidrologia do

Impactos de mudanças climáticas globais na hidrologia do semiárido do Nordeste brasileiro para o final do século XXI
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14
Impactos de mudanças climáticas globais
na hidrologia do semiárido do Nordeste brasileiro
para o final do século XXI
Paulo Nobre1, Marcos D. Oyama1,
Gilvan S. de Oliveira1 & Javier Tomasella1
1
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
14.1 Introdução
14.2 Capacidade de armazenamento hídrico e retenção de umidade nos solos
do semiárido do Nordeste brasileiro
14.3 Os cenários de mudanças climáticas sobre o Nordeste para o final do
século XXI e seus impactos na disponibilidade hídrica
14.4 Previsões climáticas e de estresse hídrico crescente no semiárido do
Nordeste do Brasil
14.5 Impactos de mudanças climáticas globais na vegetação do semiárido do
Nordeste brasileiro, para o final do século XXI
14.6 Considerações finais
Referências bibliográficas
Recursos hídricos em regiões áridas e semiáridas
ISBN 978-85-64265-01-1
Instituto Nacional do Semiárido
Campina Grande - PB
2011
424
Paulo Nobre et al.
Impactos de mudanças climáticas globais
na hidrologia do semiárido do Nordeste brasileiro
para o final do século XXI
14.1 INTRODUÇÃO
Regiões semiáridas tropicais, dentre as quais se enquadra o Nordeste do Brasil,
se caracterizam por solos arenosos rasos, alta temperatura média anual e elevadas
perdas de água no solo por evaporação; soma-se a essas características fisiográficas,
um regime pluviométrico concentrado durante os meses de fevereiro a maio com
elevada variabilidade interanual, da qual se originam as recorrentes secas sobre a
região. Desta forma, a disponibilidade hídrica para abastecimento humano, animal e
agrícola, é relativamente escassa, sendo sua disponibilidade controlada ano a ano
pelos condicionantes climáticos globais, tais como os campos de temperatura da
superfície do mar nos oceanos Pacífico e Atlântico Tropical, que regulam o
deslocamento e a intensidade da zona de convergência intertropical, principal
fenômeno atmosférico responsável pela ocorrência de precipitações pluviométricas
sobre o semiárido brasileiro.
Assim, a detecção de variações de longo prazo das condicionantes atmosféricas
(tais como a temperatura média do ar e a alteração da distribuição temporal das
chuvas intrassazonalmente e interanualmente) da disponibilidade hídrica sobre o
Nordeste, torna-se fundamental para o planejamento de ações governamentais e da
sociedade civil para a convivência com o semiárido.
14.2 CAPACIDADE DE ARMAZENAMENTO HÍDRICO E RETENÇÃO
DE UMIDADE NOS SOLOS NO SEMIÁRIDO DO NORDESTE BRASILEIRO
A disponibilidade hídrica de longo prazo sobre uma região é o resultado do balanço
entre o suprimento e a demanda de água no ciclo hidrológico. Na ausência de sistemas
de interligação de bacias, as fontes de recursos hídricos para uma região, como o
Nordeste, se resumem à pluviometria em primeira linha e pela exploração de águas
subterrâneas em segundo lugar. Considerando, para fins deste estudo, que o
Impactos de mudanças climáticas globais na hidrologia do semiárido do Nordeste brasileiro para o final do século XXI
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suprimento de águas subterrâneas não se altera no cenário de algumas décadas, temse que as possíveis variações no suprimento de água se concentram exclusivamente
sobre as águas de chuva; no que diz respeito à demanda, ela se divide em: perda
evaporativa para a atmosfera, escoamento dos rios para os oceanos, percolação para
o lençol freático (que, por sua vez, a longo período abastecem os cursos d’água) e o
consumo para atividades agropecuárias, industriais e abastecimento humano.
Por outro lado, a disponibilidade hídrica não depende apenas do regime de
chuvas, no que se refere à quantidade anual e sua distribuição temporal, mas também
das características físicas do solo, que são influenciadas pelas condições climáticas.
Assim, os solos encontrados na zona da mata são profundos visto que o processo
de intemperismo é mais intenso; enquanto no agreste e sertão os solos tendem a
ser rasos em virtude do intemperismo ocorrer em menor intensidade e, às vezes,
sódicos, devido ao intenso processo de evaporação que excede em várias ordens
de magnitude, a drenagem descendente é provocada pelas chuvas. Nas regiões
agreste e sertão, como as temperaturas do ar são elevadas durante o todo ano, as
perdas de água para a atmosfera, através dos processos de evapotranspiração, se
tornam significativas.
Na estimativa da capacidade de armazenamento de água dos solos do semiárido
brasileiro calcularam-se as médias anuais de precipitação para o período 1960 - 1990
usando-se os dados das estações operadas pela Superintendência do
Desenvolvimento do Nordeste – SUDENE, Instituto Nacional de Meteorologia –
INMET e Agência Nacional de Águas – ANA. Os dados foram submetidos a uma
análise de consistência tendo-se descartados os postos com mais de 3 falhas no
período, obtendo-se um conjunto de dados de precipitação mensais e anuais de 1.135
postos distribuídos por todo o Nordeste brasileiro (Figura 14.1).
O solo é caracterizado a partir dos levantamentos de solos disponíveis na região.
O mapa na Figura 14.2 mostra os perfis de solo e os principais grupos conforme
definidos pela Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária – Embrapa. Cada perfil
de solo é utilizado para estimar parâmetros do balanço hídrico através de relações
matemáticas que relacionam informação pedológica básica e parâmetros, tais como
porosidade, capacidade de campo, etc. A informação de perfis de solo é interpolada
tendo em vista a abrangência geográfica de cada grupo de solo definida pelo mapa de
solos da Embrapa. A Figura 14.3 apresenta a distribuição geográfica da capacidade
máxima de armazenamento e a capacidade de campo para o primeiro metro de solo, em
mm. Em uma primeira análise da Figura 14.3, observa-se que as áreas de afloramento
do cristalino apresentam menor capacidade de armazenamento.
Através dos dados meteorológicos do INMET, do método de Penman-Monteith
para estimar a evapotranspiração potencial diária e as séries de precipitação diárias
disponíveis na região no período 1970 - 1990, estimou-se a variação diária de
armazenamento de água no solo. Para todo o período, calculou-se o número de dias
com déficit hídrico. Dividindo-se o número de dias com déficit hídrico no período
pelo número total de dias, resulta em um número que varia entre 0 e 1 e que determina
426
Paulo Nobre et al.
A.
B.
Figura 14.1 Distribuição espacial dos postos pluviométricos (A) e total anual de
precipitado na região de atuação da SUNEDE (B)
A.
B.
Fonte: Embrapa, xxxx
Figura 14.2 Distribuição espacial dos perfis de solo usado na caracterização dos
parâmetros de balanço hídrico (A) e mapa de solos, indicando os principais grupos (B)
Impactos de mudanças climáticas globais na hidrologia do semiárido do Nordeste brasileiro para o final do século XXI
A.
427
B.
Figura 14.3 Capacidade de campo (em mm) estimada a partir de informação pedológica (A)
e capacidade máxima de armazenamento no primeiro metro superior do perfil de solo (B)
a frequência em que ocorre déficit hídrico. Este número é indicativo da duração da
estação de secas e da irregularidade das chuvas durante a estação chuvosa. O
resultado deste cálculo é mostrado na Figura 14.4, indicando que a área que hoje é
delimitada como semiárida é muito próxima à região que apresentou déficit hídrico
severo em pelo menos 60% do período (1970 - A.B.1990). Para fins de comparação,
áreas de cerrado tendem a apresentar déficit hídrico em torno de 50 % do tempo (em
cor verde-claro) e, ocasionalmente, até 60 % (Figura 14.4).
O semiárido brasileiro é uma área dominada pelo bioma caatinga; a Figura 14.4 indica
que esse tipo de vegetação se estabeleceu nessa região em decorrência das condições de
estresse hídrico severo em pelo menos 60% do tempo, ficando claro que a principal
restrição nesse tipo de ambiente se relaciona ao estresse hídrico e não a limitações na
disponibilidade de nutrientes. O tipo de ambiente é, evidentemente, bastante vulnerável
às mudanças climáticas, visto que alterações na disponibilidade hídrica podem acarretar
deslocamento dos limites entre o cerrado e a caatinga, sem esquecer as enormes implicações
sobre a demanda de água para irrigação e na agricultura de sequeiro, em geral.
14.3 OS CENÁRIOS DE MUDANÇAS CLIMÁTICAS SOBRE O NORDESTE
PARA O FINAL DO SÉCULO XXI E SEUS IMPACTOS NA
DISPONIBILIDADE HÍDRICA
As projeções de disponibilidade hídrica sobre o Nordeste para o século XXI
constituem um balanço entre as projeções de alterações em dois campos fundamentais,
428
Paulo Nobre et al.
Figura 14.4 Percentual de dias com déficit hídrico no período 01/10/1970 - 31/12/1990
que são das características dos sistemas causadores de chuvas sobre o Nordeste em
que, tornando-se mais intensos e/ou frequentes, como é o caso do ENSO (El Niño
Oscilação Sul), podem causar um déficit anual dos totais pluviométricos sobre a
região ou pelo aumento da intensidade dos episódios de chuva, associados a uma
atmosfera mais quente. Com mais vapor d’água dissolvido no ar, podem ocasionar
maior escoamento superficial sobre a região com decorrente aumento do volume
armazenável em obras hídricas, muito embora em tal cenário o aumento do escoamento
superficial sobre terras agriculturáveis ou de qualquer forma, desnudadas de cobertura
vegetal nativa, também represente processos erosivos mais intensos, que resultam
em perdas do solo originalmente de características rasas do Nordeste e consequente
aumento do transporte de sedimentos e assoreamento no leito dos rios e lagos/
barragens.
Impactos de mudanças climáticas globais na hidrologia do semiárido do Nordeste brasileiro para o final do século XXI
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Em relação às perdas evaporativas, tanto o aumento da temperatura do ar já
registrado sobre o Nordeste durante os últimos 40 anos, que variaram entre décimos
de grau por década até próximo a um grau por década em regiões do semiárido de
Pernambuco (Lacerda & Nobre, 2007), quanto o aumento projetado nos cenários
globais do IPCC (Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas) e regionais
para o Nordeste (Marengo, 2007), constituem uma indicação segura de que a perda
de água por evaporação deve aumentar significativamente sobre o Nordeste, durante
as próximas décadas, aumentando o potencial de desertificação de áreas hoje
classificadas semiáridas e de aridização de zonas do agreste e zona da mata.
Desta forma e embora haja um considerável nível de incertezas quanto aos detalhes
de como a componente aérea do ciclo hidrológico sobre o Nordeste venha a se alterar
em décadas vindouras, se através da redução generalizada dos totais anuais
pluviométricos sobre a região, ou se pela maior irregularidade espacial e temporal das
chuvas sobre o Nordeste durante os períodos chuvosos do ano; no entanto, há
maior convergência nos cenários de aumento generalizado da temperatura média do
ar e da frequência de ondas de calor e noites quentes (Marengo, 2007), impactando,
assim e de forma consistente, no aumento da perda de água por processos
evaporativos e contribuindo para diminuir a disponibilidade hídrica, sobretudo na
forma de umidade do solo.
A mudança esperada no balanço anual de disponibilidade hídrica no semiárido do
Nordeste entre condições atuais e projetadas de aquecimento global, com base nos
resultados de conjunto de modelos globais para cenarização das mudanças climáticas
globais (Salati et al., 2007), indica claramente o cenário de aumento do déficit hídrico
anual sobre a região Nordeste, para o final do século XXI (Figura 14.5).
Assim, sob um cenário de aumento de temperatura do ar e consequente aumento
da perda de água por evaporação, as soluções de armazenamento hídrico através de
grande número de pequenos açudes e barragens se tornam inviáveis, na medida em
que a pouca água armazenada estará, de pronto, sujeita a maior evaporação devido
ao aumento de temperatura do ar, reduzindo o espaço de tempo no qual tal corpo
d’água pode ser utilizado para atividades produtivas.
14.4 PREVISÕES CLIMÁTICAS E DE ESTRESSE HÍDRICO CRESCENTE
NO SEMIÁRIDO DO NORDESTE DO BRASIL
Uma forma de adaptação a uma provável redução da disponibilidade hídrica sobre
o Nordeste ao longo do século XXI, é o conhecimento e a capacidade prognóstica
das variações climáticas sazonais do clima presente. Para tanto, ferramentas de
previsão climática sazonal foram desenvolvidas durante as últimas décadas, tanto no
Brasil quanto no exterior, as quais são utilizadas para prever anomalias pluviométricas
e termométricas sazonais que contribuam para orientar ações preventivas e o
planejamento de setores da sociedade, que vão desde o setor agrícola, perpassando
por sistemas de abastecimento de água, até a Defesa Civil (na prevenção de
deslizamento de encostas e alagamentos urbanos).
430
Paulo Nobre et al.
Fonte: Salati et al., 2007
Figura 14.5 Balanços hídricos obtidos pelos valores de temperatura e precipitação
no Século XXI para o Nordeste Brasileiro, utilizando-se as médias dos valores dos
modelos HadCM3, GFDL, CCCma, SCIRO e NIES para o cenário A2 utilizado-se dados
do período de 1961 a 1990 (dados das Normais Climatológicas)
Impactos de mudanças climáticas globais na hidrologia do semiárido do Nordeste brasileiro para o final do século XXI
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Tais ferramentas de previsão climática sazonal se constituem de modelos
matemáticos, dinâmicos e estocásticos, que utilizam o conhecimento da lenta evolução
dos campos de Temperatura da Superfície do Mar (TSM) tropicais na modulação da
precipitação sobre o Nordeste do Brasil durante o período chuvoso, compreendido
entre os meses de fevereiro a maio. Tais modelos foram desenvolvidos ao longo de
décadas e já alcançam surpreendente grau de acerto de previsões de anomalias
sazonais de precipitação para a região Nordeste, em escala sazonal (Marengo et al.,
2003; Nobre et al., 2006). O desenvolvimento da metodologia para previsão climática
sazonal iniciou-se a partir de trabalhos científicos que indicavam a forte dependência
da variabilidade interanual das precipitações sazonais sobre o semiárido do Nordeste
de padrões globais de variáveis atmosféricas e oceânicas (Namias, 1963; Hastenrath
& Heller, 1977; Moura & Shukla, 1981; Ward & Folland, 1991; Nobre & Shukla, 1996).
Inicialmente calcada em relações empíricas entre precipitação sazonal sobre o Nordeste
e campos de Temperatura da Superfície do Mar (TSM) e ventos, a metodologia de
previsão foi aprimorada e sofisticada ao longo do tempo, passando a contar com o
auxílio de resultados de modelos de circulação geral da atmosfera e, mais recentemente,
de modelos acoplados oceano-atmosfera globais (Nobre et al., 2006).
O método de previsão numérica do clima utiliza o conceito de previsão por conjunto,
em que integrações dos modelos globais atmosféricos e acoplados oceano-atmosfera,
são utilizadas para estimar a classe mais provável de anomalias pluviométricas sobre
uma região durante a estação imediatamente à frente. Os procedimentos para gerar os
conjuntos de integrações, são: (i) iniciando-se cada membro do conjunto com condições
iniciais ligeiramente diversas (exemplo tomando campos de condições iniciais – CI um
dia à parte) e (ii) utilizando-se diversas parametrizações físicas de um mesmo modelo
(exemplo: Kuo, RAS e Grell) e diversos modelos atmosféricos (exemplo: CPTEC, NCAR,
COLA, NCEP e NASA) e acoplados oceano-atmosfera (exemplo: CPTEC, UKMET, CFS
e MétéoFrance). Assim, através da utilização de ambos os métodos citados acima para
geração de membros da previsão por conjunto, efetua-se a combinação de centenas de
membros através de métodos mais elaborados (análise de clusters) ou mais simples
(média aritmética entre todos os membros), para se avaliar qual a condição mais provável
de ocorrência em três classes: acima da média, em torno da média e abaixo da média
climatológica do período, para cada região.
Outro salto qualitativo no processo de geração de previsões climáticas sazonais,
não somente para o Nordeste mas para todo o Brasil, foi o desenvolvimento de previsões
de consenso, em que climatologistas ponderam aspectos relevantes à previsão climática,
os quais não são representados nas formulações dos atuais modelos de circulação
geral da atmosfera e dos oceanos. As previsões climáticas sazonais de consenso sobre
o Nordeste do Brasil se originaram do trabalho pioneiro do INPE, em meados da década
de 1980, quando se contava apenas com modelos conceituais da influência dos oceanos
tropicais no clima do Nordeste (Namias, 1963; Namias, 1972; Hastenrath & Heller, 1977;
Markham & Mclain, 1977). A mudança paradigmática que levou ao uso de modelos de
circulação geral da atmosfera desenvolvidos na década de 1950 como ferramenta de
432
Paulo Nobre et al.
previsão numérica de tempo, da ordem de dias a semanas, para previsões numéricas de
clima, da ordem de meses a estações, foi o trabalho pioneiro de Shukla (Moura &
Shukla, 1981; Shukla, 1981), que mostrou que o comportamento médio sazonal da
atmosfera tropical era fortemente modulado pelos campos de TSM tropicais, mostrando
evidências de modelos atmosféricos globais da importância dos gradientes meridionais
de anomalias de TSM na modulação da precipitação sobre o Nordeste do Brasil (Moura
& Shukla, 1981; Nobre & Shukla, 1996).
Em adição aos modelos atmosféricos e acoplados oceano-atmosfera globais, cujas
grades de integração são da ordem de 200 km de lado, incompatíveis para aplicações
em modelagem hidrológica de pequenas bacias, como na região Nordeste, surgiram
aplicações de modelos atmosféricos regionais aninhados em resultados de modelos
atmosféricos globais para o detalhamento em grades mais finas da previsão climática
sazonal, gerada pelos modelos globais (Nobre et al., 2001; Sun et al., 2005), cujas
grades alcançam dezenas de quilômetros de lado. O principal aspecto do uso de
modelagem regional, além da escala espacial resolvida que se aproxima daquela
necessária para modelos hidrológicos distribuídos, é a melhor representação de
processos de superfície e uma simulação mais acurada de momentos mais elevados
da distribuição temporal da chuva, como mostrado por Nobre et al. (2001).
Os balanços hídricos para a região Nordeste (Figura 14.5) sugerem que o volume
total de água disponível para utilização na produção agrícola e para consumo humano,
deverá diminuir ao longo do século XXI, fazendo com que o conhecimento antecipado
de variações interanuais da pluviometria esperada sobre a região se torne mais e mais
importante para a convivência com o clima aridizado do Nordeste. Assim, investimentos
na melhoria da capacidade de monitoramento e prognóstico climático sazonal sobre
o Nordeste e o Oceano Atlântico Tropical, são essenciais para apoiar ações de
mitigação das causas e adaptação às consequências das mudanças climáticas. A
partir de então, torna-se oportuno considerar que, não obstante o aumento da
capacidade em prever anomalias pluviométricas sazonais, contribui para tornar a
sociedade e a economia da região mais resilientes às variações e mudanças do clima
atual e futuro, em que o aumento gradual da temperatura do ar e o respectivo aumento
da perda evaporativa de água do solo poderão inviabilizar completamente um número
de práticas agrícolas ainda presentes no semiárido do Brasil como, por exemplo, os
cultivos de sequeiro (milho, feijão etc.) que demandam grande volume e regularidade
da distribuição temporal das chuvas.
14.5 IMPACTOS DE MUDANÇAS CLIMÁTICAS GLOBAIS NA VEGETAÇÃO
DO SEMIÁRIDO DO NORDESTE BRASILEIRO, PARA O FINAL DO
SÉCULO XXI
Os impactos climáticos previstos para o século XXI, por exemplo, pelo IPCC AR4,
poderão afetar a vegetação do semiárido do Brasil (SAB). Segundo Ambrizzi et al.
(2007), as mudanças climáticas mais intensas para o final do século XXI, relativas ao
clima atual, vão ocorrer na região tropical, especificamente na Amazônia e no Nordeste
Impactos de mudanças climáticas globais na hidrologia do semiárido do Nordeste brasileiro para o final do século XXI
433
do Brasil. Essas duas regiões constituem o que se poderia chamar de “climate change
hot spots” e representariam as regiões mais vulneráveis do Brasil às mudanças
climáticas, tanto na componente social como em termos da biodiversidade. Nesse
contexto, uma pergunta pertinente é: considerando o SAB coberto somente pela sua
vegetação natural (predominantemente caatinga), quais seriam os impactos se
ocorressem as mudanças climáticas previstas para o final do século XXI? A presente
seção revisa alguns trabalhos que enfocam esta questão. Um quadro-resumo dos
trabalhos se encontra na Tabela 14.1.
Tabela 14.1 Quadro-resumo dos trabalhos que enfocam os impactos na vegetação
do samiárido brasileiro decorrentes de mudanças climáticas globais para o final do
século XXI (MCGAO: modelo acoplado de circulação geral da atmosfera e do oceano)
Cenários Modelos de
Forçantes
atmosféricas de missões vegetação
Estudo
Abrangência
Cramer et al.
(2001)
Global
Sitch et al.
(2008)
Global
Schaphoff et
al. (2006)
Global
Salazar et al.
(2007)
Global
15 MCGAO
SRES B1
SRES A2
1 PVM
Lapola et al.
(2009)
Global
14 MCGAO
SRES B2
SRES A2
1 PVM
Cook e Vizy
(2008)
Regional
1 PVM
Salazar
(2009)
Regional
SRES A2
1 modelo
regional
(downscaling
de 1 MCGAO)
SRES B2
3 modelos
SRES A2
regionais
(downscaling
de 1 MCGAO)
1 MCGAO
(HadCM2 SUL)
IS92a
1 MCGAO SRES A1 F1
(HadCM3LC) SRES A2
SRES B1
SRES B2
IS92a
5 MCGAO
6 DVGM
5 DVGM
1 DVGM
Impacto no SANEB
para o final
do século XXI
Nenhuma mudança
(efeito climático
compensado pelo de
fertilização do CO2)
Redução do estoque de
carbono terrestre para a
maioria dos modelos de
vegetação
Redução do estoque de
carbono terrestre para a
maioria dos MCGAO
Aridização devida ao
efeito climático para a
maioria dos MCGAO;
falta de consenso em
razão da incerteza nas
anomalias de
precipitação
Redução da aridização
obtida por Salazar et al.
(2007) em virtude do
efeito de fertilização do CO2
Aridização
1 PVM
Aridização para a
maioria dos modelos
regionais
434
Paulo Nobre et al.
Estudos envolvendo modelos globais de vegetação dinâmica (dynamic global
vegetation models – DGVM; Ostle et al., 2009) apontam para uma redução do estoque
de carbono terrestre sobre o SAB (Schaphoff et al., 2006; Sitch et al., 2008), no
entanto, trata-se de um resultado que não é consensual (Cramer et al., 2001), mas
chama a atenção para a necessidade de estudos mais detalhados e específicos para o
SAB.
Como DGVM são modelos muito complexos, uma possibilidade é o uso de modelos
de vegetação potencial (potential vegetation models – PVM) para investigar as
relações de causa e efeito na vegetação do SAB. Os PVM diagnosticam o bioma em
equilíbrio com um clima prescrito. Na literatura, encontram-se vários PVM: por exemplo,
BIOME (Prentice et al., 1992) e CPTEC-PVM (Oyama e Nobre, 2004). No final do
século XXI, devido a mudanças climáticas globais os PVM poderão ser uma ferramenta
para diagnosticar um bioma diferente da caatinga em equilíbrio com o novo clima.
Chama-lo-emos de aridização, se o novo bioma for de menor porte (semidesertos ou
desertos) e de umidificação, se de maior porte (savanas ou florestas tropicais). A
aridização (umidificação), portanto, significa a existência de condições climáticas
favoráveis ao estabelecimento de vegetação de menor (maior) porte que a caatinga, e
não deve ser interpretada como mudança de bioma pois os PVM não são capazes de
representar os transientes da mudança de vegetação.
Por simplicidade, pode-se considerar três componentes básicos que afetam os
biomas: temperatura, precipitação e concentração de [CO2]. Em primeira ordem, o
aumento (redução) de temperatura, redução (aumento) de precipitação e redução
(aumento) da concentração de [CO2] reduziriam (aumentariam) a produtividade primária
líquida – PPL da vegetação e, assim, favoreceriam a aridização (umidificação). Para a
temperatura, as projeções dos diversos modelos do IPCC AR4 para o final do século
XXI sob o cenário de emissões SRES A2, indicam um aumento consensual entre 2 e
6°C no SAB; para a precipitação não há consenso entre os modelos – as anomalias
anuais variam de -2 a + 2 mm dia-1 (Vera et al., 2006; Salazar, 2009). Para a concentração
de [CO2], o aumento depende do cenário de emissões; no SRES A2, a concentração
de [CO2] seria em torno de 730 ppmv no final do século XXI; já no SRES B2, em torno
de 535 ppmv. Considerando-se as anomalias de temperatura, precipitação e
concentração de [CO2] em um PVM, qual seria o efeito na caatinga?
Considerando as anomalias de temperatura e precipitação (“efeito do clima”), sem
considerar o aumento da concentração de [CO2] e seu efeito no aumento de PPL (que
é chamado “efeito de fertilização do CO2”), Salazar et al. (2007) demostraram, utilizando
o CPTEC-PVM, que cerca de 2/3 dos modelos do IPCC AR4 indicam aridização de
partes do SAB (caatinga para semideserto). A falta de consenso seria decorrente da
incerteza nas anomalias de precipitação, pois anomalias positivas de precipitação
contrabalançariam os efeitos do aumento de temperatura, inclusive para 2 modelos
haveria umidificação (caatinga para savana) devido a altas anomalias positivas de
precipitação.
Lapola et al. (2009) mostraram, utilizando o CPTEC-PVM2 (CPTEC-PVM com ciclo
de carbono), que o efeito de fertilização seria muito importante na estimativa dos
Impactos de mudanças climáticas globais na hidrologia do semiárido do Nordeste brasileiro para o final do século XXI
435
impactos na vegetação do SAB. Como ainda há muita incerteza quanto ao realismo da
magnitude do efeito de fertilização calculado em modelos de vegetação (Nowak et al.,
2004), mesmo reduzindo o efeito de fertilização à metade de forma ad hoc, a aridização
diminuiria substancialmente em relação aos resultados, considerando-se apenas o
efeito climático (exemplo para 1 modelo do IPCC AR4, que se encontra na Figura 14.6).
A.
B.
C.
Fonte: Adaptado de Lapola et al. (2009)
Figura 14.6 Vegetação potencial obtida pelo CPTEC-PVM2: atual (A); final do século
XXI, considerando-se apenas o efeito climático (B); considerando-se efeito climático
e metade do efeito de fertilização (C) (MCGAO: NCAR-CCSM3)
436
Paulo Nobre et al.
Os efeitos do aumento da concentração de [CO2] na redução da condutância estomática
e no aumento da produtividade primária bruta, seriam igualmente relevantes para o
efeito de fertilização no SAB.
Visando ao maior detalhamento espacial dos impactos na vegetação, alguns
trabalhos realizam downscaling das projeções de modelos de IPCC AR4 para gerar
anomalias das variáveis climáticas em resolução mais alta (Ambrizzi et al., 2007) e
utilizar essas anomalias como entrada de um PVM. Esses trabalhos apontam para
uma aridização do SAB (Cook & Vizy, 2008; Salazar, 2009). Em parte, isto reflete as
anomalias do modelo do qual se faz downscaling.
Considerando que haverá aumento de temperatura e da concentração de [CO2],
qual seria o valor de anomalia de precipitação a partir do qual haveria aridização ou
umidificação no SAB? A Tabela 14.2 apresenta uma tentativa de se estabelecer esses
limiares: considerando-se início de aridização (umidificação) quando 10% da área do
SAB estiverem cobertos com semidesertos (savanas) segundo o CPTEC-PVM2Reg
(Salazar, 2009), que é o CPTEC-PVM2 com melhorias na parte hidrológica, uma redução
de precipitação superior a 30 e 40% seria necessária para aridização do SAB, até o final
do século XXI. Devido ao efeito de fertilização do CO2, mesmo pequena redução de
precipitação levaria à umidificação do SAB. A faixa de anomalias de precipitação para a
manutenção da caatinga tornar-se-ia mais estreita; enquanto nos dias atuais a caatinga
se manteria em uma faixa de 25% de anomalias de precipitação (de -20 a +5%), a faixa
diminuiria para 5% no caso mais extremo (de -35 a -30%), o que indicaria perda de
resiliência do bioma de caatinga, ou seja, o estado de equilíbrio bioma-clima mais seco
para o SAB nos dias atuais (Oyama e Nobre, 2003) poderia tornar-se o único; entretanto,
tal possibilidade precisaria ser confirmada através de estudos adicionais.
Tabela 14.2 Anomalias relativas de precipitação (em relação ao total anual climatológico
atual) necessárias para iniciar a aridização ou a umidificação do semiárido brasileiro, em
função das anomalias de temperatura e da concentração de [CO2]. Elaborado com base
nas informações de Salazar (2009)
Anomalia de
temperatura
(°C)
[CO2]
(ppmv)
0
+2
+4
350
535
730
Anomalia relativa de Anomalia relativa de
precipitação para
precipitação para
iniciar aridização
iniciar umidificação
(%)
-20
-25
-35
+5
-15
-30
Ecossistemas naturais não têm capacidade intrínseca de migração ou adaptação
à magnitude das mudanças climáticas projetadas na escala de tempo em que estão
ocorrendo, isto é, décadas. Ecossistemas migram ou se adaptam naturalmente a
flutuações e tendências climáticas ocorrendo na escala de séculos a milênios. Portanto,
pode-se esperar rearranjos significativos dos biomas, em particular da caatinga no
SAB, até o final do século XXI.
Impactos de mudanças climáticas globais na hidrologia do semiárido do Nordeste brasileiro para o final do século XXI
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14. 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Estudos baseados em observações revelam que o semiárido do Brasil é um
ecossistema no qual o equilíbrio entre o clima e a vegetação é muito frágil, e onde
ligeiras mudanças climatológicas podem acarretar fortes impactos sobre a vegetação.
Por outro lado, diferentes cenários de mudanças climáticas sugerem que as
condições de semiaridez da região deverão tornar-se mais acentuadas e generalizadas,
o que irá provocar um colapso da caatinga em algumas regiões ou mesmo o avanço
desse tipo de ecossistema sobre áreas de cerrado.
Dada a alta concentração populacional do semiárido brasileiro, certamente esses
cenários exercerão forte influência sobre o comportamento demográfico na região.
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