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2.2.9 A VARIABILIDADE CLIMÁTICA E OS AGENTES FORCING
Os modelos físicos climáticos são uma espécie de compêndio do conhecimento sobre o clima e
a sua dinâmica.
Por agora precisamos de considerar os fatores que conhecemos e que exercem influência
sobre o comportamento global da atmosfera a longo prazo e, assim, sobre o clima.
Na composição química da atmosfera existem componentes como a quantidade e distribuição
geográfica de energia solar que atinge a superfície da Terra; a distribuição das massas
continentais e suas derivações ao longo do tempo; formação de montanhas; nível dos oceanos
formação ou erupções vulcânicas. Realidades físicas a serem levadas em conta para uma visão
abrangente do comportamento e mudanças climáticas.
O sistema climático é definido pelo 4º Relatório do IPCC como: "... um sistema interativo
composto por cinco componentes principais: a atmosfera, a hidrosfera, a criosfera (áreas de
gelo), a superfície da terra e a biosfera (áreas de vegetação), influenciado por vários
mecanismos externos, o mais importante dos quais é o sol. Além disso, o efeito direto das
atividades humanas sobre o sistema climático é considerado uma condição externa... ".
Este diagrama resume como é modelado o clima. No centro, o sistema de clima adequado é
descrito, como definido acima, com os seus cinco componentes interagindo por meio de
diversos processos. À esquerda encontramos algumas fontes ativas com capacidade de induzir
alterações físicas no sistema climático, também conhecido como agentes forcing ou
condutores.
Qualquer mudança no clima deve envolver alguma redistribuição de energia entre estes
componentes. Os agentes forcing regulam a quantidade de energia entregue ao sistema
climático e a forma como ela é redistribuída dentro dele, e são, portanto, responsáveis pela
sua dinâmica. Assim, alterações da radiância do sol e da órbita do planeta modificam a energia
total que atinge o planeta e, portanto, afetam o clima.
A distribuição dos relevos continentais influenciam a forma como a energia é redistribuída
entre os componentes do sistema climático. A atividade vulcânica, através da variação da
concentração de partículas na atmosfera (partículas que refletem de volta para o espaço a
radiação solar recebida) e as ações humanas, que mudam a composição da atmosfera, tudo
isto altera o balanço energético da atmosfera.
Os agentes forcing que não afetam diretamente o balanço entre a entrada de energia solar e a
radiação terrestre de saída são conhecidos como forcings não radiativos.
Por exemplo, a forma e a distribuição dos continentes definem a geometria da Terra e
controlam o modo como a energia é trocada entre os componentes do sistema, mas não o
balanço de entrada e saída do planeta. Em contraste, uma força radiativa altera a energia total
da Terra: um agente como um gás de efeito estufa é considerado um agente forcing radiativo.
Uma questão relevante a se considerar quando se fala de um agente forcing é a sua escala de
tempo associada (lapso de tempo em que algo varia significativamente).
Quando um fenómeno é periódico a sua escala de tempo é dada pelo seu período: orbital
escala de tempo da órbita do nosso planeta é de um ano, por ex. Logo, há uma enorme gama
de escalas de tempo.
As atividades humanas, por exemplo:

Mudanças induzidas pelo homem nas paisagens - o componente de vegetação - pode
ocorrer em poucos anos ou, alternativamente, ter que esperar séculos.

O uso generalizado de clorofluorcarbonetos (CFCs) - sprays de aerossol - durou apenas
alguns anos, mas foi mais do que suficiente para ter um efeito grave sobre a camada
de ozono.

Maciças emissões de dióxido de carbono necessitam de décadas ou séculos para
provocar grandes impactos.
A comparação das escalas de tempo proporciona uma forma simples para simplificar a análise
de um problema. Uma regra simples é a seguinte: os eventos que acontecem em escalas de
tempo muito diferentes não estão relacionados.
2.2.10 VARIABILIDADE CLIMÁTICA NATURAL E INFLUÊNCIA HUMANA
O presente aquecimento ocorreu no último século e meio, por isso devemos descartar eventos
ocorridos em escalas de tempo mais longas.
Fenómenos como o movimento dos continentes ou do Sol, a formação de montanhas, ou
mudanças na órbita da Terra são irrelevantes, pois nenhum deles mostrou alterações
relevantes nos últimos dois séculos e não pode ser responsabilizado pelo aquecimento atual,
pelo menos no conhecimento atual.
Alternativamente, podemos compreender, a partir dos dados que já dispomos que a
variabilidade solar e o vulcanismo têm associados escalas de tempo que se estendem de anos
a séculos, e são, portanto, relevantes.
A irradiação solar varia continuamente. o ciclo de 11 anos (ciclo das manchas solares), que é o
mais longo aspeto da variabilidade solar registado, envolve alterações de 0,1% na atividade
solar. Este ciclo pode ser claramente distinguido sobre o fundo, com uma tendência
semelhante de ligeiro aumento a longo prazo.
irradiação solar nos últimos três séculos (linha
rosa)
Comparativamente, a atividade vulcânica, tem sido muito mais episódica e pode atribuir-se-lhe
uma influência limitada, circunscrita a breve períodos antes e após grandes erupções.
Em fases eruptivas os vulcões emitem certamente grandes quantidades de dióxido de carbono.
Por outro lado, grandes nuvens exaladas (cinza e dióxido de enxofre) acompanharam os
grandes processos eruptivos dos séculos XIX e XX: por exemplo, durante a sua erupção de
1991, estima-se que o Monte Pinatubo, nas Filipinas, tenha expelido para a atmosfera entre 20
a 30 milhões de toneladas de dióxido de enxofre. Este gás conduz à formação de aerossóis de
sulfatos, que arrefecem a atmosfera por refletirem a luz do sol de volta para o espaço.
Este arrefecimento tem uma curta duração pois estes aerossóis não permanecem na
atmosfera por muito tempo. Atribui-se à erupção do Monte Pinatubo a descida de 0.5° - 0.6° C
na temperatura global que aconteceu nos meses seguintes.
Os diferentes tipos de radiação e sua
assinatura
Efeitos positivos e negativos são representados a vermelho e azul, respetivamente: no topo, os
gases de efeito estufa, com um forcing radiativo positivo (contribuindo para o aquecimento);
no meio do painel, o efeito negativo de aerossóis.
Agora a parte mais controversa: as séries de temperatura deverão relacionar-se com os
agentes forcing conhecidos. Considerando tudo junto podemos afirmar a existência de uma
relação causa-efeito entre os forcings e a resposta global da temperatura.
Mas esta afirmação não chega. É necessário fornecer modelos quantitativos, construídos de
acordo com o conhecimento atual sobre como se comportam estes componentes; estamos a
falar de modelos climáticos.
Os modelos usam o conhecimento sobre as interações locais de massas de ar, água, energia,
com a ajuda de computadores, para explicar a variabilidade do clima como resposta aos
agentes forcing.
As figuras seguintes apresentam um resumo do modelo. Milhares de simulações, em
supercomputadores, de modelos climáticos globais, incluindo o efeito combinado de forças
antropogénicas e naturais (linha vermelha), relacionando-o com a evolução observada nas
temperaturas (linha preta) para o período 1900-2005.
O painel inferior mostra o resultado quando apenas forças naturais (linha azul) são
consideradas. Ao comparar as duas figuras, é fácil inferir que as simulações que incluem as
forças antropogénicas originam observações muito melhores do que as simulações sem elas
Um outro quadro para os períodos 1901-2005 (esq) e 1979-2005 (dta):
Comparação entre as observações (em cima), as simulações de modelo de forcings (centro) e
simulações do modelo de apenas forças naturais (inferior) para a variabilidade geográfica
global da tendência de aquecimento por década. A comparação permite-nos verificar até que
ponto os modelos climáticos encaixam e, mais uma vez, percebemos que a leitura é mais
completa quando estão incluídos todos os forcings.
Em resumo, os resultados indicam que os atuais modelos climáticos globais são capazes de
reproduzir aceitavelmente o clima da Terra e da sua variabilidade espacial. No entanto, ainda
há incertezas, associadas a dificuldades nas configurações de certos processos físicos cruciais
para o clima. Além disso, a baixa resolução espacial não pode reproduzir o nível de detalhe que
é determinante no clima regional em muitas partes do mundo.
Esta limitação faz com que os modelos se tornem inadequados para simular os vários impactos
associados às mudanças no clima global, porque muitos desses impactos estão confinados à
escala regional. Tem de se usar resolução espacial mais detalhada do que a dos atuais modelos
globais, implicando computação muitas vezes acima do que é razoável. Também é necessário
recorrer a outras técnicas para um modelo adequado para o clima numa escala regional.
Como se deve interpretar tudo isto? É a prova inequívoca de que os gases-estufa são a fonte o
aquecimento global? Na verdade, a segunda pergunta é difícil de responder sem invocar a
natureza epistemológica dos modelos climáticos e a questão da validação do modelo (secção
2.4.4).
Não se podem realizar controlos experimentais no clima. Temos, no máximo, dados históricos
para comparar com as previsões de modelos climáticos: alguns vêm de registros instrumentais,
outros de observações de climas passados.
Os modelos são sistematicamente postos em teste e são necessários para reproduzir dados
dentro de limites razoáveis.
Se iniciarmos um modelo com determinadas condições iniciais específicas, obtemos um clima
com características de um sistema caótico. A coisa boa é que se fizermos isso com uma
variedade de pistas com diferentes condições iniciais, as previsões para a temperatura média
global podem permanecer dentro de uma faixa bastante confiável, por isso, os modelos
climáticos são robustos e qualquer modelo que admita condições iniciais plausíveis e inclua os
efeitos dos gases estufa chega à conclusão que o aquecimento global é um resultado certo,
não se tratando de um jogo acidental.