Efeito das nuvens no aquecimento atmosférico

O efeito das nuvens no aquecimento atmosférico é complicado de ser analisado. Um dos desafios está no facto de as nuvens provocarem tanto aquecimento como arrefecimento da atmosfera. As nuvens baixas tendem a arrefecer ao reflectirem a luz solar, enquanto que as nuvens altas tendem a aquecer a atmosfera ao evitar que o calor escape para o espaço.

Efeito das nuvens altas e baixas na temperatura da atmosfera
(Fonte: https://static.skepticalscience.com/graphics/Cloud_Feedback_1024.jpg)

À medida que o planeta aquece, as nuvens têm um efeito de arrefecimento a existirem mais nuvens de baixa altitude ou menos nuvens de alta altitude. As nuvens poderiam ter um efeito de aquecimento se o contrário se verificar. Para se concluir acerca do efeito global, os cientistas necessitam de saber que tipo de nuvens estão a aumentar ou diminuir em número.

Estudos recentes olharam para as alterações nas nuvens nas zonas tropicais e sub-tropicais usando uma combinação de observações a partir de embarcações, observações de satélite e modelos climáticas. A conclusão é que o feedback aparenta ser positivo, ou seja, aparenta existir um efeito de aquecimento.

Outro estudo usou medições de satélite do manto de nuvens em todo o Planeta para medir o feedback. Apesar de não se poder afastar um pequeno feedback negativo (efeito de arrefecimento), o feedback global de curto prazo é provavelmente positivo (efeito de aquecimento). E portanto, é muito pouco provável que o feedback das nuvens não provoque suficiente arrefecimento para compensar o aquecimento global provocado por actividades humanas.

Ainda assim, a incerteza relativamente ao efeito das nuvens no aquecimento atmosférico ainda permanece e mais investigação é necessária para existirem conclusões mais definitivas.

Fontes:
Living in the environment (G. Tyler Miller & Scott E. Spoolman)
https://skepticalscience.com/clouds-negative-feedback-basic.htm

Os efeitos dos oceanos no aquecimento da atmosfera

Os oceanos têm desempenhado um papel chave em reduzir o ritmo do aquecimento atmosférico e das alterações climáticas. Os oceanos absorvem o dióxido de carbono da atmosfera como parte do ciclo de carbono e assim ajudam a moderar a temperatura média à superfície e o clima da Terra. Estima-se que os oceanos removem cerca de 25% do dióxido de carbono que é adicionado à atmosfera proveniente de actividades humanas. A maior parte deste dióxido de carbono absorvido pelos oceanos é armazenado em algas e vegetação marinhas e em recifes de coral e depois transferido para as profundezas dos oceanos, onde é enterrado nos compostos de carbono em sedimentos no fundo do oceano por centenas de milhões de anos.

Armazenamento do carbono nos oceanos
(Fonte: https://www.pmel.noaa.gov/co2/files/pmel-research.004_med.jpg)

Os oceanos também absorvem calor da camada mais baixa da atmosfera. De acordo com um estudo cerca de 90% do calor retido pela atmosfera resultante da poluição de gases com efeito de estufa desde os anos 70 que acabou nos oceanos. Isto levou ao aquecimento dos oceanos com as correntes oceânicas a levaram um terço do calor para as profundezas. Cerca de metade deste aquecimento ocorreu desde 1997.

Alteração da percentagem do conteúdo térmico global dos oceanos
(Fonte: http://www.carbonbrief.org/wp-content/uploads/2016/01/global-ocean-heat-content-change.png)

A capacidade dos oceanos de absorverem o dióxido de carbono diminui à medida que a temperatura aumenta. À medida que os oceanos aquecem, algum do dióxido de carbono é libertado para a atmosfera. De acordo com as medições científicas, a camada superior dos oceanos aqueceu entre 0.32 a 0.67ºC durante o último século - um número impressionante dado o volume de água envolvido - devido maioritariamente ao aquecimento da atmosfera.

A absorção de dióxido de carbono e calor pelos oceanos têm desacelerado o aquecimento e as alterações climáticas. Porém, isto têm resultado num problema sério e cada vez mais grave - a acidificação dos oceanos - que tem um efeito devastador nos ecossistemas marinhos.

Processo de acidificação dos oceanos
(Fonte: https://www.pmel.noaa.gov/co2/files/pmel-oa-imageee.jpg)

Fonte:

Living in the environment (G. Tyler Miller & Scott E. Spoolman)

Alterações climáticas: alterações no uso dos solos

A modificação da superfície da Terra, que estão a acontecer neste momento, podem estar a influenciar o clima imediato de certas regiões. Por exemplo, estudos mostram que cerca de metade da chuva tropical na bacia do Rio Amazonas volta à atmosfera através da evaporação e da transpiração das folhas das árvores. Consequentemente, ao destruirmos grandes áreas de floresta tropical na América do Sul para criação de áreas para agricultura e gado, o arrefecimento por evaporação irá muito provavelmente diminuir. Por sua vez, esta diminuição pode levar a um aquecimento em vários graus Celsius e a uma alteração da reflectividade dessas áreas. Alterações similares acontecem resultado de pastagens e cultivo excessivo de pastos em regiões semi-áridos, causando um aumento das condições típicas de um deserto. A este processo chamamos de desertificação.

Desertificação

Actualmente, milhares de milhões de hectares de prados e pastagens em conjunto com o bem-estar de milhões de pessoas, são afectados pela desertificação. Anualmente, milhares de hectares são reduzidos a um estado de quase ou completa de incapacidade de ser utilizado. A principal causa para este processo é o sobre-pastoreio, no entanto, o cultivo excessivo, as más práticas de irrigação e a desflorestação também desempenham um papel importante.

Sobre-pastoreio

É interessante notar que alguns cientistas pensam que os humanos têm alterado o clima antes do aparecimento das civilizações modernas. Alguns sugerem que os humanos têm influenciado o clima nos últimos 8000 anos. Especula-se também que sem a agricultura pré-industrial, que produz metano e algum dióxido de carbono, teríamos entrado num período glacial naturalmente. Até se sugere que a pequena era glacial que aconteceu na Europa entre os séculos 15 e 19 foi provocado pelos humanos, em virtude das pestes que mataram milhões de pessoas o que reduziu a actividade agrícola.

Pequena Idade do Gelo

O raciocínio por atrás desta ideia está o facto de após as florestas serem destruídas para criar zonas para a agricultura, os níveis de dióxido de carbono e metano sobem, provocado um aumento do efeito de estufa e um aumento da temperatura da superfície terrestre. Quando as pestes atacaram - como a peste bubónica - as altas taxas de mortalidade levaram a que as áreas agrícolas fossem abandonadas. À medida que as florestas retomavam a essas áreas, os níveis de dióxido de carbono e metano baixaram, causando uma diminuição do efeito de estufa e uma correspondente descida da temperatura do ar.

Fonte:
Essentials of Meteorology, 6th Edition (C. Donald Ahrens)

Alterações climáticas: aerossóis injectados na baixa atmosfera

Os aerossóis são minúsculas partículas suspensas na atmosfera que podem ser emitidas através de fontes naturais ou de fontes com origem em actividades humanas.

As fontes provenientes de actividades humanas incluem emissões provenientes de fábricas, automóveis, aeronaves, centrais eléctricas, caldeiras, lareiras, entre outras. Muitos dos aerossóis não libertados directamente para a atmosfera, mas formam quando se convertem de gases para partículas. Algumas dessas partículas, como sulfatos e nitratos, reflectem na sua maioria a luz que chega do sol, enquanto que outros, como a fuligem, absorvem a luz solar. Muitas dessas partículas tendem a reduzir a quantidade de luz solar que chega à superfície e portanto tendem a causar um arrefecimento da superfície terrestre. 

Nos últimos anos, tem sido bastante estudado o efeito dos aerossóis de sulfato no clima, que se destacam pela sua elevada reflectividade. Na camada baixa da atmosfera (troposfera), a maioria dessas partículas estão relacionadas com actividades humanas e provêem da combustão de combustíveis fósseis que contêm enxofre. A poluição de enxofre, que mais do que duplicou desde o período pré-industrial, entra na atmosfera principalmente como dióxido de enxofre. Depois, transforma-se em minúsculas gotículas ou partículas de sulfato. Dado que os aerossóis normalmente permanecem apenas alguns dias na troposfera, eles não se propagam por todo o globo. Portanto, o seu efeito é mais sentido no Hemisfério Norte, especialmente em zonas mais poluídas.

Emissões de sulfatos
(Fonte: https://tamino.files.wordpress.com/2010/08/sulf3.jpg)

Os aerossóis de sulfato não só reflectem a luz sola para o espaço, mas também serve como núcleo de condensação para as nuvens, ou seja como partículas minúsculas que serve para a formação de gotículas que originam nuvens. Consequentemente, estes aerossóis têm o potencial de alterar as características físicas das nuvens.

Como os aerossóis de sulfato afectam a entrada de radiação solar
(Fonte: http://sites.gsu.edu/geog1112/files/2014/07/SulphateAerosols_small-ucxqia.png)

Em virtude de a poluição de sulfato ter aumentado significativamente sobre áreas industrializadas na Europa de Leste, no nordeste da América do Norte e na China, o efeito de arrefecimento provocados por estas partículas pode explicar:

• o porquê das regiões industriais no Hemisfério Norte terem aquecido menos do que o Hemisfério Sul durante as últimas décadas.
• o porquê dos Estados Unidos terem sofrido um aquecimento menor do que o resto do Mundo.
• o porquê da maioria do aquecimento global ocorrer à noite e não durante o dia, especialmente em áreas poluídas nas últimas décadas.

Fonte:

Essentials of Meteorology, 6th Edition (C. Donald Ahrens)

Alterações climáticas: variações da órbita da Terra

Uma outra causa externa de alterações climáticas envolve uma alteração na quantidade de radiação solar que chega à Terra. A teoria que justifica as alterações climáticas com as variações na órbita da Terra é a teoria de Milankovitch, apresentada pelo primeira vez pelo astrónomo Milutin Milankovitch em meados dos anos 30. A premissa básica desta teoria é que, à medida que a Terra viaja no espaço, três movimentos cíclicos combinam para produzir variações da quantidade de energia solar que chega à Terra.

O primeiro ciclo está relacionado com as alterações na forma (excentricidade) da órbita da Terra à medida que o planeta gira em volta do Sol. A forma da órbita da Terra pode variar entre elíptica e quase circular. A passagem de uma órbita mais circular para elíptica e depois para uma órbita circular novamente demora cerca de 100.000 anos. Quanto maior a excentricidade da órbita, ou seja quanto mais elíptica é a órbita, maior é a variação na energia solar recebida pela Terra entre o ponto mais próximo e o ponto mais afastado do Sol. Actualmente, estamos num período de baixa excentricidade, o que significa que a órbita anual à volta do Sol é mais circular. 

Excentricidade da órbita da Terra
(Fonte: http://www.ces.fau.edu/nasa/images/module_3/Eccentricity.gif)

O segundo ciclo leva em consideração o facto de que à medida que a Terra gira sobre o seu eixo, este eixo oscila, através de um movimento circular. Este movimento, conhecido como, precessão do eixo da Terra, ocorre num ciclo de cerca de 23.000 anos. No presente, a Terra está mais perto do Sol em Janeiro e mais longe em Julho. Devido à precessão, o reverso irá acontecer daqui a cerca de 11.000 anos. Daqui a 23.000 anos, estaremos na mesma situação de hoje. O que significa que daqui a 11.000 anos, as variações sazonais serão maiores no hemisfério Norte do que no presente. O oposto acontecerá no hemisfério Sul.

Precessão do eixo da Terra
(Fonte: http://www.geography.hunter.cuny.edu/tbw/wc.notes/14.climate.change/axis.precession.jpg)

O terceiro ciclo leva 41.000 anos a completar e está relacionada com a alteração da inclinação (obliquidade) da Terra à medida que orbita em volta do Sol. Actualmente a inclinação do eixo da Terra é de 23,5º mas durante o ciclo varia entre os 22º e os 24,5º. Quanto menor a inclinação, menor a variação sazonal entre o verão e o inverno nas latitudes altas e médias, o que significa que os invernos tendem a ser mais suaves e os verões mais suaves.

Inclinação do eixo da terra - Obliquidade
(Fonte: https://static1.squarespace.com/static/5705589f7c65e48e7d7aae7f/t/59220cc6c534a58e9b254cf9/1495403726043/)

Estudos recentes concluíram que nos últimos 800.000 anos, as placas de gelo atingiram o pico máximo a cada 100.000 anos, o que corresponde às variações na excentricidade da órbita da Terra. Adicionalmente, avanços de gelo mais pequenos apareceram com intervalos de 41.000 e 23.000 anos. Portanto, aparentemente os ciclos de Milankovitch desempenha um papel na frequência da glaciação e na severidade da variação climática.

No entanto, as alterações na órbita sozinhas não só totalmente responsáveis pelo avanço e recuo do gelo. As evidências relevam que os níveis de dióxido de carbono eram 30% mais baixos durante os períodos glaciais do que durante os períodos interglaciais. As análises às bolhas de ar nos núcleos de gelo da Antárctica mostram que o metano segue um padrão semelhante ao do dióxido de carbono. isto sugere que os níveis mais baixos de dióxido de carbono terá tido um efeito de ampliar o arrefecimento iniciado pelas alterações da órbita. Da mesma forma, os níveis crescentes de dióxido de carbono no final do período glacial podem ser responsáveis pelo rápido derretimento das placas de gelo.

Temperatura, dióxido de carbono e metano
(Fonte: https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjeWy9yqYMpaLK2e8y6hjznqxsxA4WX5RJoVXz4sc_Tpca8bMgJ-GaC1RqMBsauqwJHwtp8pSXtBJAzghyphenhyphenlPytn7wQ7nFKs_ooC24prdwhwfhkT8lR-AZWhe4ZrCQgdgQjTqqJbDiRYDKM/s1600/Vostok3.png)

As últimas investigações mostram que as alterações de temperatura de há milhares de anos atrás precederam, na verdade, as alterações do dióxido de carbono. Esta observação indica que o dióxido de carbono é um feedback positivo no sistema climático, onde as temperaturas elevadas levam a níveis mais elevados de dióxido de carbono e as temperaturas mais baixas a níveis mais baixos de dióxido. Consequentemente, o dióxido de carbono é uma parte interna e natural.

Fonte:
Essentials of Meteorology, 6th Edition (C. Donald Ahrens)

Alterações climáticas: mecanismos de feedback

O sistema terra-atmosfera está num equilíbrio delicado entre a energia recebida e a energia emitida. Se este equilíbrio é perturbado, ainda que ligeiramente, o clima global pode passar por uma série de alterações complicadas.

Vamos assumir que o sistema terra-atmosfera seria perturbado ao ponto de a terra entrar numa tendência lenta de aquecimento. Com o passar do tempo a temperatura aumenta lentamente e a água dos oceanos evapora rapidamente para o ar mais quente. A maior quantidade de vapor de água absorve mais energia infravermelha da terra, o que aumenta o efeito de estufa atmosférico.

Este reforço do efeito de estufa aumenta a temperatura ainda mais, o que permite que haja mais vapor de água a evaporar para a atmosfera. O efeito de estufa torna-se ainda mais forte e a temperatura do ar sobre ainda mais. Esta situação é conhecida por feedback vapor de água-estufa. Este representa um mecanismo de feedback positivo porque o aumento inicial da temperatura é reforçado por outros processos.

Feedback vapor de água-estufa
(Fonte: https://www.e-education.psu.edu/meteo469/sites/www.e-education.psu.edu.meteo469/files/lesson01/p_feedback.gif)

Outro mecanismo de feedback positivo é feedback neve-albedo, em que o aumento da temperatura do ar junto à superfície pode causar o derretimento da neve e do gelo em latitudes polares. Este degelo reduz o albedo (reflectividade) da superfície, permitindo que mais energia solar seja absorvida, o que aumentaria ainda mais a temperatura.

Mecanismo de feedback neve-albedo
(Fonte: http://www.onlyonesolution.org/practical_implementation_options/albedo/albedo_feedback.png)

Todos os mecanismos de feedback funcionam simultaneamente e em ambas as direcções. Consequentemente, o feedback neve-albedo produz um feedback positivo num fase de arrefecimento do planeta. Baixas temperaturas pode permitir uma maior cobertura de neve em latitudes médias e elevadas, o que aumenta o albedo da superfície e assim mais energia é reflectida para o espaço. Temperaturas mais baixas podem aumentar a cobertura de neve, levando a que as temperaturas desçam ainda mais.

Para balancear os mecanismos de feedback positivos, existem os mecanismos de feedback negativos - que tendem a enfraquecer as interacções entre as variáveis em vez que as reforçar. Por exemplo, à medida que a superfície terrestre aquece, a terra emite mais radiação infravermelha. Este aumento na emissão de energia permite reduzir o aumento da temperatura  e ajuda a estabilizar o clima. O aumento da energia radiante da superfície com o aumento da temperatura à superfície é o mecanismo de feedback negativo mais forte no sistema climático.

Fonte:
Essentials of Meteorology, 6th Edition (C. Donald Ahrens)

Evolução das temperaturas nos últimos 100 anos

No início do século XX, a temperatura média global à superfície começou a subir. Desde 1900 até 1945, a temperatura média subiu quase 0,5ºC. Após esse período mais quente, a Terra começou a arrefecer ligeiramente durante os 25 anos seguintes. No final da década de 60 e nos anos 70, a tendência de arrefecimento terminou na maior parte do Hemisfério Norte. Em meados da década de 70 , iniciou-se uma tendência de aquecimento que continuou no século XXI. De facto, no Hemisfério Norte, a década de 90 foi a mais quente do século XX, sendo que os anos de 1998 e 2005 foram os mais quentes nos últimos 1000 anos. Este aumento da temperatura média no Hemisfério Norte durante o século XX aparenta ter sido o maior aumento de qualquer século nos últimos 1000 anos.

No entanto, este aquecimento médio do planeta não tem sido uniforme. O maior aquecimento ocorreu no Árctico e nas latitudes médias nos continentes no Inverno e Primavera. Noutras áreas não aqueceram nas recentes décadas como os oceanos do Hemisfério Sul e partes da Antarctica. Para além disso, a maior parte do aquecimento ocorreu durante o período nocturno. Esta situação aumentou a duração das épocas sem gelo em regiões de altas e médias latitudes, embora, nas últimas décadas, o aquecimento tem sido igualmente distribuído entre o dia e a noite.

As mudanças na temperatura do ar são calculadas a partir de três fontes: temperaturas do ar sobre a terra, temperatura do ar sobre os oceanos e a temperaturas à superfície dos oceanos. No entanto, existem algumas incertezas no registo das temperaturas. Por exemplo, durante este período as estações de registo mudaram de sítio, as técnicas de medição de temperatura têm variado e também as estações marinhas de observação são escassas.

Temperatura média global de Janeiro a Dezembro em terra e nos oceanos
(Fonte: https://www.ncdc.noaa.gov/sotc/service/global/global-land-ocean-mntp-anom/201501-201512.png)

Tendo isto em conta, o aquecimento durante o século XX foi de 0,6ºC. Durante as décadas passadas, este tendência para aquecimento não só tem continuado, como tem aumentado até aos 2ºC por século, com 12 dos anos mais quentes a ocorrerem após 1995. Este aumento de 0,6ºC pode parecer pequeno, mas as temperaturas a nível global não variaram mais do que 2ºC nos últimos 10000 anos.

A questão principal em relação ao aquecimento global é se este aquecimento se deve a causas naturais no sistema climático, se deve a actividades humanas ou se deve a uma combinação das duas?

Fonte:
Essentials of Meteorology, 6th Edition (C. Donald Ahrens)

Índice da Democracia 2016

O Índice da Democracia (ID) é um índice desenvolvido por um empresa sediada no Reino Unido - a Economist Intelligence Unit (EIU) - que tem como objectivo medir o estado da democracia de 165 estados independentes e dois territórios, cobrindo quase toda a população mundial e a maior parte dos estados, deixando de fora os micro-estados.

O Índice da Democracia baseia-se na avaliação de cinco categorias: processo eleitoral e pluralismo, liberdades civis, o funcionamento do governo, participação política e cultura política. Em função dos resultados obtidos nos indicadores destas categorias, a cada país é atribuído um tipo de regime dentro de quatro tipos: democracia plena ("full democracy"), democracia com falhas ("flawed democracy"), regime híbrido ("hybrid regime") e regime autoritário ("authoritarian regime").

Na nona edição do ID, de 2016, a média global da pontuação caiu de 5.55 para 5.52 em 2015, numa escala de 0 a 10. 72 países tiveram um decréscimo na sua pontuação total comparando com o ano anterior, enquanto que 38 países registaram uma melhoria. Em 2016, cinco regiões apresentaram uma regressão - Europa de Leste, América Latina, Médio Oriente e Norte de África, África Sub-Sariana e Europa Ocidental. A Europa de Leste foi de longe a que registou uma maior descida, de 5.55 para 5.43. Nenhuma região obteve uma melhoria da pontuação em 2016. Duas regiões - Ásia e Australásia -  estagnaram em 2016.

Quase metade da população mundial, 49,3%, vive numa democracia sob alguma forma, no entanto, apenas 4,5% residem num país com uma "democracia plena", que contrasta com os 8,9% de 2015, que resulta do facto de os Estados Unidos terem sido despromovidos de "democracia plena" para "democracia com falhas". Cerca de 2.6 mil milhões de pessoas, mais de um terço da população mundial, vive sob um regime autoritário.

Índice Democrático em 2016, por tipo de regime com a contabilização do número de países e percentagens de países e população mundial (Fonte: Democracy Index 2016 Report)

De acordo com o ID, 76 dos 167 países estudados (45,5%), podem ser considerados democracias. No entanto o número de "democracias plenas" baixou de 20 para 19 em 2016.

O relatório do ID dá destaque aos seguintes acontecimentos:

• Um défice de confiança leva a que os Estados Unidos passem para "democracia com falhas".
• O referendo sobre o Brexit leva ao aumento da participação política no Reino Unido.
• A Ásia estagnou o crescimento da pontuação em 2016.
• A América Latina sofre com os regimes populistas.
• Os 19 países da Europa de Leste que registaram um decréscimo da pontuação.
• A participação política aumenta na África sub-sariana, mas ainda tem muito caminho para percorrer.
• O longo Inverno Árabe continua e a Tunísia sofre uma queda no ranking.

Mapa do Índice Democrático
(Fonte: https://cdn.vox-cdn.com/uploads/chorus_asset/file/7869871/slack_imgs_2.com.jpeg)

Os 10 países com maior pontuação e os 10 países com menor pontuação nos rankings de 2016
(Fonte: https://www.eiu.com/topic/democracy-index)

Neste link podem-se consultar as pontuações individuais de cada país: https://infographics.economist.com/2017/DemocracyIndex/

Fonte:
Democracy Index 2016 (https://www.eiu.com/democracy2016)
https://en.wikipedia.org/wiki/Democracy_Index

Evolução das temperaturas nos últimos 1000 anos

Evolução das temperaturas nos últimos 1000 anos
(Fonte: http://assets.climatecentral.org/images/made/7-23-13-Guardian-ipcc-climate-change-chart-v2_1050_780_s_c1_c_c.jpg)

De modo a construir o gráfico acima foi usada uma variedade de fontes que incluem anéis de árvores, corais, núcleos de gelo, registos históricos e termómetros. De notar que há cerca de 1000 anos o Hemisfério Norte foi ligeiramente mais frio do que a temperatura média entre 1961 e 1990. No entanto, certas regiões no Hemisfério Norte eram mais quentes do que outras. Por exemplo, durante este período a cultura da vinha floresceu em Inglaterra, indicando a presença de Verões quentes e secos e a ausência de primaveras frias. Este período de algumas centenas de anos relativamente quente na Europa Ocidental é por vezes referido como o Período Quente Medieval (Medieval Warm Period ou Medieval Climatic Optimum). Foi durante este período a primeira parte do milénio que os Vikings colonizaram a Islândia e Gronelândia e viajaram até à América do Norte.

Esta curva de temperatura mostra um período relativamente quente durante o século 11 e 14 mas ainda assim mais frio do que o século 20. Durante este período de clima relativamente suave na Europa Ocidental apresentou grandes variações. Tanto grandes cheias como grandes secas assolaram esta parte do continente. Invernos extremamente frios foram seguidos por Invernos relativamente quentes.

Um outro olhar para o gráfico observa-se que o Hemisfério Norte passou por um período de ligeiro arrefecimento desde o século 15 até ao século 19. Este arrefecimento foi de tal ordem que permitiu o aumento em tamanho e o avanço de glaciares alpinos em certas áreas. Em muitas partes da Europa, os Invernos foram longos e severos e os Verões curtos e húmidos. As vinhas desaparecem da Inglaterra e a agricultura tornou-se impossible em latitudes mais a Norte. A colónia de Vikings isolada na Gronelândia do resto do Mundo devido ao avanço do gelo, pereceram. Não existem provas de que esta vaga de frio existiu noutras partes do Mundo. No entanto este período foi conhecido na Europa como a Pequena Idade do Gelo (Little Ice Age).

Período Quente Medieval e a Pequena Idade do Gelo
(Fonte: https://www.ncdc.noaa.gov/sites/default/files/Comparisons-of-simulated-and-reconstructed-Northern-Hemisphere-temperature-changes-v2.jpg)

Fonte:
Essentials of Meteorology, 6th Edition (C. Donald Ahrens)

O clima ao longo das Eras

Durante a maior parte da história da Terra, o clima global foi provavelmente muito mais quente do que é hoje e as regiões polares não tinham gelo. No entanto, estas condições foram interrompidas por diversos períodos de glaciação. A evidência geológica sugere que um período glacial ocorreu há cerca 700 milhões de anos e outro há cerca de 300 milhões de anos. O mais recente - a Era do Pleistoceno - começou há cerca de 2,5 milhões de anos.

Idades do gelo nos últimos 2.4 mil milhões de anos
(Fonte: https://geology.utah.gov/wp-content/uploads/ice_ages1.gif)

Há cerca de 65 milhões de anos, a Terra era mais quente do que nos dias de hoje e as calotes polares não existiam. 10 milhões de anos depois, o planeta entrou numa tendência de arrefecimento e passados alguns milhões de anos, o gelo polar apareceu. À medida que as temperaturas médias continuaram a descer, o gelo cresceu tornando-se mais denso e há cerca de 10 milhões de anos um denso cobertor cobria a Antárctica. Entretanto, neve e gelo começaram a acumular-se em altos vales de montanhas no hemisfério Norte e glaciares alpinos apareceram de seguida.

Acerca de 2.5 milhões de anos, os glaciares continentais apareceram no hemisfério Norte, marcando o início da Era do Pleistoceno. O Pleistoceno foi, no entanto, não foi um período de contínua glaciação mas um período em que os glaciares avançaram e recuaram alternativamente em grandes territórios da América do Norte e Europa. Entre os avanços glaciares existiram períodos mais quentes denominados de períodos interglaciares, que duraram 10 mil anos ou mais.

Ciclos glacial-interglacial nos últimos 450.000 anos
(Fonte: https://geology.utah.gov/wp-content/uploads/ice_ages2.gif)

O gelo começou a recuar há cerca de 14 mil anos à medida que as temperaturas à superfície começaram a subir. Depois, há cerca de 12 mil anos, as temperaturas médias desceram de forma repentina e o nordeste da América do Norte e o Norte da Europa voltaram a ter glaciares. Aproximadamente 1000 anos depois, este período frio (conhecido como Younger Dryas) terminou abruptamente e as temperaturas aumentaram rapidamente em muitas áreas. Há cerca de 8000 anos atrás, a temperatura média desceu até aos 2ºC no centro da Europa.

O período frio terminou, as temperaturas começaram a subir e há cerca de 6000 anos as camadas de gelo continentais desapareceram da América do Norte. Este período de aquecimento durante o actual período interglacial, ou Holoceno, é por vezes denominada como o Óptimo Climático do Holoceno que favoreceu o desenvolvimento das plantas. Há cerca de 5000 anos atrás, entrou-se num período mais frio e os glaciares alpinos voltaram.

Temperatura na época do Holoceno
(Fonte: https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgU_flX1fKroxMltDb1BpVs-XhxNTRdD7X8LVWWHMxVJMamHlg-lcEHqN9_mZ5qTZWwl0ncixsrWoiAxGDDzn0a-MC8ZP2MJpyszNySqaVVS5Fm6pLaIy0TYsbBPi7hyphenhyphenLqyBl3lefWQog_T/s1600/Climate-Optimum.jpg)

Fonte:
Essentials of Meteorology, 6th Edition (C. Donald Ahrens)

Reconstrução de climas passados (parte 2)

Os núcleos de gelo verticais retirados dos mantos de gelo da Antárctica e Gronelândia forneceram informação adicional sobre os padrões das temperaturas passadas. Os glaciares formam-se sobre a terra quando as temperaturas são suficientemente baixas de forma a que, durante um período de um ano, caia mais neve do que aquela que derrete. Acumulações de neve sucessivas durante vários anos compactam a mesma que lentamente cristaliza-se em gelo. Dado que o gelo é composto de hidrogénio e oxigénio, ao examinar-se o rácio do isótopo de oxigénio em núcleos antigos, pode-se determinar quais as tendências das temperaturas no passado. No geral, quanto mais frio o ar quando se forma a neve, maior a concentração de oxigénio 16 no núcleo. Para além disso, as bolhas de ar antigo que estão aprisionadas no gelo podem ser analisadas para determinar a composição passada da atmosfera.

Extracção dos núcleos de gelo na Gronelândia
(Fonte: https://earthobservatory.nasa.gov/Features/Paleoclimatology_IceCores/Images/greenland_drilling.jpg)

Os núcleos de gelo também registam as causas para as alterações climáticas. Uma dessas causas é deduzida das camadas de ácido sulfúrico no gelo. O ácido sulfúrico é gerado em grandes explosões vulcânicas que libertam grandes quantidades de enxofre para a estratosfera. Os aerossóis sulfatados caem por fim em terra nas regiões polares como neve ácida, que foi preservada nos mantos de gelo. Os núcleos de gelo da Gronelândia também fornecem um registo contínuo registo do enxofre com origem em actividades humanas. No momento, estes núcleos são igualmente analisados quimicamente para que se possa conhecer as alterações biológicas e físicas no sistema climático, por exemplo, o isótopo do berílio indica a actividade solar na Terra. Vários tipos de poeiras recolhidos nos núcleos indicam se o clima era árido ou húmido.

Outra fonte de evidência de alterações climáticas vem do estudo do crescimento anual dos anéis dos troncos das árvores, que se denomina de dendrocronologia. À medida que uma árvore cresce, esta produz uma camada de células debaixo da sua casca. Cada ano de crescimento aparece como um real. As alterações na espessura dos anéis indicam as alterações climáticas que podem acontecer de um ano para o próximo. Os anéis de árvores são apenas úteis em regiões que experimentem um ciclo anual e em árvores cujo crescimento é afectado pela disponibilidade de humidade e temperatura. O crescimento dos anéis das árvores tem sido correlacionado com os padrões de precipitação e temperatura há centenas de anos em várias regiões do globo.

Anéis do tronco de uma árvore
(Fonte: http://www.ltrr.arizona.edu/introdendro/images/logo_base.jpg)

Paralelamente, outros conjuntos de informação têm sido usados para reconstruir climas passados:

• registos de sedimentos do fundo de lagos naturais e depósitos de solo.
• estudo do pólen encontrado em caves de gelo, depósitos de solo e sedimentos marinhos.
• evidência geológica (jazidas de carvão, dunas e fósseis) e a alteração do nível da água em lagos fechados.
• documentos com informação relativa a secas, cheias, rendimento de culturas, precipitação, neve e períodos de congelamento de lagos.
• estudo dos rácios de isótopo de oxigénio em corais.
• datação das camadas de carbonato de cálcio de estalactites.
• rácios de deutério (hidrogénio pesado) em núcleos de gelo, que indicam as alterações de temperatura.

Fonte:

Essentials of Meteorology (C. Donald Ahrens)

Reconstrução de climas passados (parte 1)

Há 18.000 anos atrás a Terra atravessava um período frio, em que glaciares alpinos estendiam-se em vales de rios e glaciares continentais que cobriam vastas áreas da América do Norte e Europa. Os glaciares possivelmente avançaram 10 vezes nos últimos 2.5 milhões de anos. Nos períodos mais quentes, entre os avanços dos glaciares, as temperaturas médias eram ligeiramente superiores às de hoje. Levando mesmo alguns cientistas a afirmarem que ainda estamos numa era glacial, mas numa fase mais quente da mesma.

Extensão do gelo glacial há 18.000 anos
(Fonte: http://www.geocraft.com/WVFossils/PageMill_Images/lastgla_mod.gif)

Hoje os glaciares cobrem menos de 10% da superfície terrestre do planeta. A maioria deste gelo encontram-se está nas massas de gelo glaciar da Gronelândia e Antárctica e a sua acumulação ao longo do tempo tem permitido aos cientistas medir as alterações passadas do clima.

O estudo da evidência geológica desvendadas pelo avanço e recuo dos glaciares é um dos factores que sugere que o clima global sofreu mudanças lentas e contínuas. Para reconstruir climas passados, os cientistas têm de examinar e de forma cuidadosa unir as peças disponíveis. Infelizmente, estas provas apenas nos permitem ter um entendimento geral de como os climas passados eram.

Outra evidência de alteração climática global vem de amostras retiradas de sedimentos do fundo oceânico e de gelo da Gronelândia e Antárctica. Os sedimentos contêm restos de conchas de carbonato de cálcio que pertenceram a organismos que viveram perto da superfície. Dado que certos organismos podem viver dentro de um estreito intervalo de temperatura, a distribuição e o tipo de organismos dentro de um sedimento indica a temperatura da água à superfície.

Adicionalmente, o rácio dos isótopo do oxigénio das conchas permitiu obter informação sobre a sequência dos avanços dos glaciares. A maior parte do oxigénio presente na água salgada é composto por 8 protões e 8 neutrões no seu núcleo, o que resulta numa massa atómica de 16. No entanto, 1 em cada 1000 átomos de oxigénio contém 2 neutrões extra e portanto com uma massa atómica de 18. Quando a água dos oceanos evapora, o oxigénio mais pesado (18) tende a concentrar-se mais. Consequentemente, durante os períodos de avanços dos glaciares, os oceanos que contêm menos água, têm uma maior concentração de oxigénio 18. Dado que as conchas dos organismos marinhos são construídas a partir dos átomos de oxigénio existentes na água dos oceanos, ao determinarmos o rácio de oxigénio 18 em relação ao oxigénio 16 dentro dessas estruturas conseguimos informação sobre como o clima pode ter variado no passado. Um rácio mais elevado de oxigénio 18 relativamente ao oxigénio 16 nos sedimentos sugere a existência de um clima mais frio, e um rácio mais baixo sugere um clima mais quente.

Processo de formação das estruturas dos organismos marinhos que contêm um rácio de oxigénio 18 e oxigénio 16
(Fonte: http://www.priweb.org/globalchange/images/climatechange/globalwarming/oxy_iso_2.jpg)

Fonte:

Essentials of Meteorology (C. Donald Ahrens)

As actividades humanas emitem grandes quantidades de gases com efeito de estufa

Desde o início revolução industrial que as acções humanas, nomeadamente a queima de combustíveis fósseis na indústria e para os transportes, a queima de carvão para geração de electricidade, desflorestação e a agricultura, têm contribuído significativamente para o aumento da concentração de gases com efeito de estufa como o dióxido de carbono e o metano na camada inferior da atmosfera.

As medições destes gases que estavam retidos em bolhas de água a diversas profundidades no gelo glacial indicam que as alterações nos níveis de concentração desses gases na camada inferior da atmosfera estão fortemente correlacionados com a alteração da temperatura média global perto da superfície terrestre durante os últimos 400.000 anos.

Correlação entre a concentração dióxido de carbono e temperatura nos últimos 400.000 anos
(Fonte: http://www.johnenglander.net/wp/wp-content/uploads/2011/07/CO2-Temperature%20420%20kyr.gif)

Correlação entre a concentração de metano e a temperatura nos últimos 450.000 anos
(Fonte: https://www.giss.nasa.gov/research/features/200409_methane/core1.gif)

A queima de combustíveis fósseis está no topo da lista da actividades que emitem mais dióxido de carbono, com o carvão a ser aquele que é de longe o que mais emite. A concentração atmosférica média do dióxido de carbono aumentou de 280 partes por milhão no início da revolução industrial para mais de 400 partes por milhão no presente momento.

Concentração de dióxido carbono na atmosfera em partes por milhão entre 1960 e 2016
(Fonte: https://www.dieselnet.com/images/n/2016/03noaa.png)

A análise aos núcleos de gelo também revelam que cerca de 70% das emissões de metano (CH4) durante os últimos 275 anos são resultado de actividades humanas como a criação de gado, extracção de combustíveis fósseis, criação de aterros e inundações de terra para criação de reservatórios. Nesse período os níveis de metano triplicaram. Espera-se que a concentração de metano aumente no futuro devido ao derretimento do gelo permanente do subsolo na tundra árctica provocado pelo aquecimento da atmosfera, onde esse gás é libertado.

Concentração de metano na atmosfera entre 1750 e 2010
(Fonte: https://www.eea.europa.eu/data-and-maps/figures/atmospheric-concentration-of-ch4-ppb-1/image_xlarge)

Os níveis de óxido nitroso (N2O) aumentaram cerca de 20% durante os últimos 275 anos, resultado maioritariamente do crescente uso de fertilizantes com azoto. Este gás contribui em 9% para as emissões de gases com efeito de estufa resultado da acção humana, no entanto, cada molécula de N2O tem 298 vezes mais potencial de aquecimento do que uma molécula de CO2.

Concentração de óxido nitroso na atmosfera entre 1750 e 2010
(Fonte: https://www.eea.europa.eu/data-and-maps/figures/atmospheric-concentration-of-n2o-ppb-1/image_xlarge)

Fonte:
Living in the environment - G. Tyler Miller & Scott E. Spoolman

O clima e as nossas vidas e economias dependem do efeito de estufa natural

A par da energia solar, um processo natural denominado efeito de estufa aquece a camada inferior da atmosfera e a superfície e portanto afecta o clima da Terra. Este ocorre quando alguma energia solar absorvida pela Terra radia para a atmosfera como radiação infra-vermelha sob a forma de calor com vários comprimentos de onda.

Cerca de 1% da camada inferior da atmosfera é composta por gases com efeito de estufa, fundamentalmente vapor de água (H2O), dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e óxido nitroso (N2O). O calor irradiado para a atmosfera pela Terra provoca a vibração das moléculas e a libertação de radiação infravermelha com um maior comprimento de onda para a atmosfera. Como esta radiação interage com as moléculas do ar, ela aumenta a energia cinética das mesmas e aquece a camada inferior da atmosfera e a superfície terrestre, o que afecta o clima da Terra ao longo do tempo.

O efeito de estufa
(Fonte: http://globalwarming-facts.info/wp-content/uploads/1024px-Earths_greenhouse_effect_US_EPA_2012.png)

O químico sueco Svante Arrhenius descobriu o efeito de estufa natural em 1896. Desde aí, numerosas experiências em laboratório e medições de temperatura a diversas altitudes têm confirmado esse efeito - e é hoje uma das teorias mais aceites nas ciências da atmosfera.

A vida na Terra e as economias do Mundo estão totalmente dependentes no efeito de estufa natural - uma das formas mais importantes de capital natural do planeta. Sem o efeito de estufa natural, o planeta seria um lugar inabitável.

Svante Arrhenius

Svante Arrhenius (1859-1927) foi um cientista sueco que foi o primeiro a defender em 1896 que a combustão de combustíveis fósseis pode resultar no aumento do aquecimento global. Ele sugeriu a relação entre as concentrações de dióxido de carbono atmosféricos e a temperatura. Ele descobriu que a temperatura média da superfície terrestre é de aproximadamente 15ºC em virtude da capacidade de absorção de radiação infravermelha por parte do vapor de água e do dióxido de carbono - o chamado efeito de estufa natural. Arrhenius também sugeriu que se a concentração de dióxido de carbono duplicasse, a temperatura aumentaria 5ºC.

A temperatura e concentração de dióxido de carbono na atmosfera durante os últimos 400.000 anos
(Fonte: http://www.worldviewofglobalwarming.org/images/vostok.jpg)

Fonte:

Living in the environment - G. Tyler Miller & Scott E. Spoolman

http://www.lenntech.com/greenhouse-effect/global-warming-history.htm

As alterações climáticas não são um fenómeno novo

As alterações climáticas não são um fenómeno novo nem incomum dentro do sistema complexo que é muito complexo. Há mais de 3 biliões de anos que o clima do planeta tem vindo a sofrer alterações devido a um conjunto de factores. Estes incluem mudanças na energia que emana do Sol, impactos de grandes meteoritos que lançam quantidades consideráveis de pó para a atmosfera e também pequenas alterações na órbita da Terra à volta do Sol.

Durante os últimos 900.000 anos, a atmosfera passou por períodos prolongados de arrefecimento global e aquecimento global. Estes ciclos alternantes são denominados como períodos glaciais e interglaciais.

Temperatura média da superfície terrestre nos últimos 900.000 anos
(Fonte: http://slideplayer.com/slide/2376361/8/images/10/Average+temperature+over+past+900,000+years.jpg)

Nos últimos 10.000 anos temos tido a sorte de viver num período interglacial caracterizado por um clima razoavelmente estável baseado na sua maioria por uma temperatura média global da superfície estável. Estas condições climáticas favoráveis permitiram à população crescer à medida que se dava o desenvolvimento da agricultura e mais tarde o crescimento das cidades.

Mudança de temperatura durante os últimos 22.000 anos
(Fonte: http://slideplayer.com/slide/6269505/21/images/10/Temperature+change+over+past+22,000+years.jpg)

Nos últimos 1000 anos, a temperatura média da atmosfera tem-se mantido estável mas tem vindo a aumentar no último século devido ao aumento das actividades que libertam gases com efeito de estufa como a queima de combustíveis fósseis e a desflorestação.

Mudança da temperatura dos últimos 1000 anos
(Fonte: http://images.slideplayer.com/24/7373763/slides/slide_11.jpg)

Temperatura média da superfície terrestre nos últimos 130 anos
(Fonte: http://slideplayer.com/slide/2376361/8/images/13/Average+temperature+over+past+130+years.jpg)

As temperaturas do passado, onde não existiam instrumentos de medição, são estimadas através de análises de diversas fontes de prova como isótopos radioactivos que se encontram em rochas e fósseis, plâncton e isótopos radioactivos que se encontram em sedimentos dos oceanos, minúsculas bolhas de ar antigo que são encontradas no gelo de glaciares, pólen encontrado em lagos e pântanos, anéis das árvores e as medições de temperatura que são efectuadas desde 1861.

Fonte:
Living in the environment - G. Tyler Miller & Scott E. Spoolman

A diferença entre tempo e clima

Quando falamos de alterações climáticas é fundamental distinguir tempo de clima. 

O tempo são as mudanças de curto prazo das variáveis da atmosfera como a temperatura, precipitação, vento e pressão barométrica numa determinada região durante um período de horas ou dias.

Em contraste, o clima é determinado pela média das condições do tempo da Terra ou de uma área em particular, em especialmente as variáveis temperatura e precipitação, durante um longo período de tempo a variar de décadas ou centenas de anos a milhares de anos. De acordo com a Organização Mundial de Meteorologia, o período mínimo que deve ser considerado para avaliar o clima são três décadas.

Durante o período de 30 anos ou mais, numa determinada área do planeta, haverão anos mais quentes e anos mais frios e anos mais secos e anos mais húmidos à medida que o tempo flutua de dia para dia e de ano para ano. Os cientistas climáticos analisam informação das variações das condições do tempo para a Terra ou para uma área específica para verificar se existiu uma tendência para a subida ou descida em medidas como a temperatura média ou precipitação por um período de pelo menos 30 anos.

Gráfico de temperatura e precipitação que representa o clima de Mumbai
(Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1d/India_mumbai_temperature_precipitation_averages_chart.svg/1280px-India_mumbai_temperature_precipitation_averages_chart.svg.png)

Gráfico de temperatura terrestre e nos oceanos de 1880 a 2010
(Fonte: https://62e528761d0685343e1c-f3d1b99a743ffa4142d9d7f1978d9686.ssl.cf2.rackcdn.com/files/72816/area14mp/image-20150223-32244-1x1plkf.png)

Fonte:
Living in the environment - G. Tyler Miller & Scott E. Spoolman

Índice dos Estados Frágeis em 2017

O Índice dos Estados Frágeis (Fragile States Index - FSI) é um ranking anual de 178 países baseado em diferentes factores que têm impacto sobre os seus níveis de fragilidade. O FSI é produzido pelo Fundo para a Paz com recurso à sua ferramenta de abordagem analítica - CAST (Conflict Assessment System Tool). De modo a obter os resultados para o FSI serão cruzados dados quantitativos, dados qualitativos e dados resultantes da validação de especialistas. 

Mapa dos estados falhados em 2017
(Fonte: https://www.thecipherbrief.com/sites/default/files/styles/article_image/public/2017fsi.jpg?itok=rg2u4FBC&c=8635c888e1fafba4150d1b6cad0eef91)

Para cada país é analisada informação relativa a 12 indicadores chave no âmbito político, social e económico e mais de 100 sub-indicadores que são resultados de anos de investigação das ciências sociais. Os valores do FSI devem ser interpretados com a noção de que quanto mais baixo o resultado, melhor. Portanto, uma redução do índice indica um melhoria e uma maior estabilidade relativa, assim como um maior resultado significa uma maior instabilidade.

Os 12 indicadores estão divididos em 4 categorias da seguinte forma:

Indicadores de coesão
1. Aparato de segurança
2. Elites faccionadas
3. Justiça Social

Indicadores económicos
4. Declínio económico e pobreza
5. Desenvolvimento desigual
6. Fuga de capital humano e de cérebros

Indicadores políticos
7. Legitimidade do estado
8. Serviços públicos
9. Direitos humanos e estado de Direito

Indicadores sociais
10. Pressões demográficas
11. Refúgios e indicador de deslocados internos
12. Intervenção externa

Estados com melhor classificação em 2017
(Fonte: http://fundforpeace.org/fsi/?attachment_id=485)

Estados com pior classificação em 2017
(Fonte: http://fundforpeace.org/fsi/?attachment_id=485)

Fonte:
Fragile States Index (http://fundforpeace.org/fsi/)