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)

Fronteiras do Planeta

Em 2009, um grupo de cientistas, liderado por Johan Rockström do Centro de Resiliência de Estocolmo e Will Steffen da Universidade Nacional Australiana, desenvolveu o conceito de fronteiras do Planeta, identificando as nove propriedades relacionadas com as mudanças no ambiente provocadas pelo Homem. A ciência mostra que estes nove processos e sistemas regulam a estabilidade e resiliência do sistema terrestre - as interacções da terra, oceanos, atmosfera e a vida que juntos proporcionam as condições das quais as nossas sociedades dependem.

As 9 fronteiras do Planeta: os limites e o progresso até 2009
(Fonte: https://s-media-cache-ak0.pinimg.com/736x/21/f3/d3/21f3d3d33d4bf0c28789c8f0d3e5756c--planet-s-royal-society.jpg)

1) A primeira e mais importante fronteira está relacionada com as alterações climáticas causadas pelo Homem, que são resultado dos níveis crescentes de gases com efeito de estufa (GEE) na atmosfera. Os GEE incluem o dióxido de carbono, metano, óxido nitroso e alguns químicos industriais. À medida que a sua concentração aumenta na atmosfera, o planeta aquece. Este aumento, provocado pela actividade industrial, tem aumentado drasticamente no século passado, e a Terra já aqueceu cerca de 0,9º celsius, comparando com as temperaturas antes da Revolução Industrial. Estas alterações no clima são especialmente ameaçadoras pelos danos que podem provocar no fornecimento de alimento e na sobrevivência de espécies, pelo aumento da intensidade das tempestades e pela subida do nível do mar, que podem alterar drasticamente ou destruir a vida em muitas partes do mundo. 

2) A segunda fronteira do planeta - acidificação do oceano - está relacionada com a primeira. Os oceanos tornam-se mais ácidos à medida que as concentrações de dióxido de carbono aumentam. O dióxido de carbono dissolve-se no oceano, produzindo ácido carbónico. O ácido carbónico divide-se num ião de hidrogénio e bicarbonato. O aumento de iões de hidrogénio significa o aumento da acidez dos oceanos. Este aumento ameaça várias formas de vida marinha, incluindo corais, crustáceos e plankton, pela dificuldade acrescida para estas espécies de construir as suas estruturas.

3) A terceira fronteira é a camada do ozono. Nos anos 70, cientistas descobriram que certos químicos industriais chamados Clorofluorcarbonetos (CFC), que eram usados principalmente na refrigeração e aerossóis, tendiam a entrar na atmosfera superior e a dissociarem-se. O cloro nos CFC, quando dissociado do resto da molécula, atacavam o ozono na estratosfera. Felizmente, graças à ciência e à tecnologia, os CFC foram eliminados e substituídos por químicos seguros.

4) A quarta é a poluição causada por fluxos de azoto e fósforo, especialmente como resultado do uso excessivo de fertilizantes químicos pelos agricultores a nível global. O problem é que grande parte do azoto e fósforo não são absorvidos pelas culturas. Uma parte regressa à atmosfera e é levada pelo vento para outros locais. Outra parte chega às águas subterrâneas e aos rios, em que grandes concentrações de azoto e fósforo acabam por chegar aos estuários. Este excesso de nutrientes dá origem a "blooms de algas", em que o seu número aumenta massivamente em virtude da alta disponibilidade de azoto e fósforo. Quando estas algas morrem, são consumidas por bactérias, que por seu turno esgotam o oxigénio na água, dando origem a "zonas mortas" (baixas em oxigénio) e matando peixes e outras espécies marinhas.

5) A quinta fronteira surge do uso excessivo de recursos de água doce. Do total dos recursos hídricos que a humanidade usa, cerca de 70% é usado para produção agrícola, cerca de 20% é usado na indústria e os restantes 10% para uso doméstico. Ao usarmos este recurso excessivamente, a humanidade está a esgotar as principais fontes de água doce.

6)  A sexta fronteira é o uso do solo. A humanidade tem convertido paisagens naturais como as florestas em terrenos agrícolas e para pastoreio durante milhares de anos. Muitas regiões do mundo, que outrora eram cobertas florestas, agora são ocupadas por terrenos agrícolas e cidades. A desflorestação não só adiciona dióxido de carbono para a atmosfera, mas também destrói os habitats de outras espécies.

7) A sétima fronteira do planeta é a biodiversidade. A biodiversidade não só define a vida no planeta, mas também contribui de forma fundamental para as funções do ecossistemas, para a produtividade das culturas agrícolas, e em última instância para a saúde e sobrevivência da humanidade. Nós dependemos da biodiversidade para fornecimento de alimento, protecção para desastres naturais, materiais industriais e construção, fornecimento de água potável e para a nossa capacidade de resistir a pestes e agentes patogénicos. A humanidade está a provocar danos massivos na biodiversidade, através de poluição, desflorestação, alterações climáticas, acidificação dos oceanos e fluxos de azoto e fósforo. Inúmeras espécies enfrentam o risco de extinção e alguns afirmam que a humanidade está a causar a sexta grande extinção na Terra.

8) A oitava fronteira é o lançamento de aerossóis para a atmosfera. Quando queimamos carvão, biomassa e outros combustíveis, pequenas partículas chamadas de aerossóis são lançadas para o ar. Uma quantidade enorme de partículas pode ser particularmente perigoso para o aparelho respiratório e tem um significativo impacto na dinâmica das alterações climáticas.

9) A última categoria é a poluição química. Indústrias como a petroquímica, produção de aço e mineira não só usam uma enorme quantidade de solo e água, mas também libertam uma grande quantidade de poluentes para o meio ambiente.

Com base nesta análise, as duas fronteiras que estão associadas com maior risco são a diversidade genética e os fluxo de azoto e fósforo.

Quando a humanidade passa estas fronteiras do planeta, significa que as pressões humanas no ambiente tornam-se maiores do que a capacidade da terra absorver esses mesmos impactos; o resultado é uma importante alteração na função dos ecossistemas da Terra.

Fontes:
Stockholm Resilience Centre (http://www.stockholmresilience.org/)
The Age of Sustainable Development - Jeffrey D. Sachs