Mais de 1.000.000 de espécies em perigo segundo o IPBES

Antes da publicação do relatório de avaliação global sobre a Biodiversidade e os Serviços dos Ecossistemas, o IPBES (Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services) apresentou as suas principais conclusões à comunicação social no passado dia 6 de Maio. 

Este novo relatório pretende ser o mais completo até à data e é o primeiro relatório intergovernamental deste género e vem no seguimento da avaliação dos Ecossistemas do Milénio apresentado em 2005.

O relatório do IPBES analisa as alterações nos ecossistemas que aconteceram nos últimos 50 anos e sugere possíveis cenários para as próximas décadas. Para este trabalho contribuíram 145 autores especialistas de 50 países e ainda mais 310 autores participantes.

No que diz respeito às principais conclusões, o número que mais impressiona pela sua grandeza é o número 1.000.000 - que representa a quantidade de espécies de animais e plantas que estão ameaçadas pela extinção, numa escala nunca vista na história humana.

A abundância média de espécies nativas diminui pelo menos 20% na maioria dos habitats terrestres, desde 1900. Mais de 40% dos anfíbios, quase 33% dos corais e mais de um terço dos mamíferos marinhos estão ameaçados.

O relatório também ordena pela primeira vez os cinco principais factores para as mudanças no mundo natural. Estes são 1) alteração no uso do solo e mar, 2) exploração directa de organismos, 3) alterações climáticas, 4) poluição e 5) espécies exóticas invasoras.

Outro aspecto diz respeito com o insucesso das políticas para a conservação e para a sustentabilidade. A manter-se as trajectórias actuais, apenas 4 das 20 das metas de biodiversidade de Aichi não serão atingidas até 2020 e cerca de 80% dos objectivos dos Objectivos do Desenvolvimento Sustentável relacionados com a pobreza, fome, saúde, água, cidades, clima, oceanos e terra serão afectados. Portanto a perda de biodiversidade é não só apenas um problema ambiental, mas também um problema de desenvolvimento, económico, segurança, social e moral e serão necessárias transformações significativas a nível económico, social, político e tecnológico para reverter a situação.

Fonte:

https://www.ipbes.net/news/Media-Release-Global-Assessment

Índice Living Planet - actualização de 2018

Publicado há duas décadas, o Índice Living Planet global tem revelado o estado da biodiversidade no planeta, através da divulgação da taxa média de alteração de um conjunto de populações de diversas espécies.

A informação relativa às ameaças apenas está disponível para apenas cerca de um quarto de todos os registos da espécies neste índice. Estas ameaças estão agrupadas em 5 grandes categorias: perda e degradação de habitat, sobreexploração, espécies invasoras e doenças, poluição e alterações climáticas.

Frequência relativa das principais ameaças por grupo taxonómico.

A ameaça mais referida a nível global é a degradação e perda de habitat, que representa cerca de metade de todas as ameaças dentro de cada grupo taxonómico excepto os peixes. A segunda ameaça mais referida é a sobreexploração, que afecta maioritamente as populações de peixes. Juntas a degradação e a perda de habitat e a sobreexploração contabilizam pelos dois terlos de todas as ameaças registadas para as populações em cada grupo taxonómico.

As espécies invasoras e as doenças são mais frequentes para os répteis e anfíbios e mamíferos. A poluição afecta principalmente as aves e os anfíbios e répteis.

A influência das alterações climáticas nas populações selvagens ainda é relativamente moderada, afectando nomeadamente as populações de aves e peixes. No entanto, estas terão um papel relevante no que será o futuro da biodiversidade.

O índice global, calculado a partir da informação disponível para todas as espécies e regiões, mostra um declínio de 60% no tamanho das populações de vertebrados entre 1970 e 2014, ou seja, uma quebra acima do 50% em menos de 50 anos.

Índice Living Planet global entre 1970 e 2014.

A nível regional, apesar do declínio ser transversal a todas as regiões do globo, os trópicos são os que mais têm sofrido, particularmente as Américas Central e do Sul e as Caraíbas.

Índice Living Planet para a região Neotropical.

No que respeita ao Índice Living Planet para os ecossistemas de água doce, este mostra um declínio de 83% face a 1970, o que signfica uma perda de 4% ao ano. As populações mais vulneráveis são as de répteis e anfíbios e de peixes.

Índice Living Planet para os ecossistemas de água doce entre 1970 e 2014.

Fonte:

Living Planet Report 2018

A dificuldade de lidar com o problema das alterações climáticas

A Agência Internacional para Energia concluiu que as emissões globais de dióxido de carbono resultado da produção de energia não cresceram em 2014. Foi a primeira vez em 40 anos que as emissões de dióxido de carbono relacionada com a energia estagnaram ou reduzidas enquanto que a economia crescia.

Esta descida deveu-se à diminuição do uso do carvão para gerar electricidade. Desde 2010, a cada 10 dias, uma central de carvão encerrada ou é agendada para encerramento. Paralelamente, a produção de energia a partir de fontes renováveis aumentou. Na China, o consumo de carvão desceu pela primeira vez em 2014, sendo que as emissões baixaram em 1%, enquanto que a economia cresceu em 7,4%.

No entanto, os resultados de 2014 não mostram uma tendência. No conjunto, as emissões dos gases com efeito de estufa de todas as fontes está ainda a aumentar. Deste modo, muitos cientistas e outros analistas ligados ao clima acreditam que as alterações climáticas são um dos mais urgentes problemas que a humanidade enfrenta a nível científico, político, económico e ético. Porém, um conjunto de características tornam este problema complexo difícil de resolver:

O problema é global. Lidar com esta ameaça requere cooperação internacional sem precedentes e prolongada.

O problema é uma questão política de longo prazo. As alterações climáticas estão a acontecer no momento e estão a ter impactos imediatos, mas não é vista como um problema urgente pela maioria dos governantes e leitores. Para além disso, a maioria da população que irá sofrer os maiores danos das alterações climáticas que se projectam durante a segunda metade do século ainda não nasceu.

Os impactos benéficos e prejudiciais das alterações climáticas não abrangem os países da mesma forma. Países situados em regiões de latitude elevada como o Canadá, Rússia e a Nova Zelândia pode beneficiar ao ver a produtividade agrícola subir e ao registar menos mortes no Inverno e uma redução na factura energética. Contudo, outros países na sua maioria pobres, estão mais vulneráveis aos impactos da subida do nível médio das águas do mar.

As soluções propostas, como reduzir significativamente ou abdicar do uso dos combustíveis fósseis, são controversas. Elas podem introduzir perturbações na economia e ameaçar os lucros das empresas da indústria dos combustíveis fósseis.

Os efeitos previstos têm uma incerteza associada. Os modelos climáticos actuais dão intervalos significativos de aumento de temperatura e aumento do nível médio das águas do mar. Portanto não sabemos se as consequências serão moderadas ou catastróficas, o que torna díficil a tarefa de planear para evitar ou reduzir o risco. Este facto demonstra a necessidade urgente de mais investigação científica para reduzir a incertezas nos modelos climáticos.

Fonte:
Miller & Spoolman, Living in the Environment (19e)

Biodiversidade e as Alterações Climáticas

As alterações climáticas têm impacto na biodiversidade através de uma complexa interacção entre as espécies e os seus habitats. Tanto a estrutura dos habitats e as suas funções ecológicas irão se alterar num novo regime climático. No entanto, o movimento das espécies para dentro e fora de uma comunidade irá também afectar também os elementos físicos de um ecossistema e outras espécies.

As alterações às condições e recursos locais irão, portanto, influenciar a capacidade de um espécie sobreviver. Se uma espécie não pode sobreviver num ecossistema, tem duas escolhas. Se tem  uma rápida capacidade de dispersão, pode mudar-se, no caso de existir um habitat alternativo acessível e apropriado. Ou pode gradualmente desaparecer em diferentes locais e pode, por fim, extinguir-se.

Directa ou indirectamente, as alterações climáticas podem produzir uma variedade de efeitos nas populações, tais como:

• Alterações na distribuição devido à perda de habitat;
• Alterações aos limites de dispersão através dos movimentos de contracção e expansão;
• Alterações fenológicas através da alteração do timing de etapas da vida das espécies;
• Alterações ecológicas através do desequilíbrio entre os momentos do ciclo de vida das espécies e as fontes de alimento, desaparecimento de ligações entre predador e presa, novas invasões e a expansão de espécies exóticas invasoras já estabelecidas. 

Sob um novo regime climático os indivíduos de algumas espécies podem colonizar regiões novas e mais apropriadas. No entanto, um conjunto de factores pode limitar a disponibilidade e acessibilidade de tais áreas, como são as alterações e fragmentação do uso de solo, alterações hidrológicas, nitrificação e o aumento do nível do mar.

Entre os ecossistemas mais vulneráveis estão os recifes de coral, mares polares, áreas húmidas costeiras, florestas de altitude e a tundra árctica e alpina.

Mapa de vulnerabilidade sob alterações climáticas. 
(Fonte: https://news.mongabay.com/2013/09/which-ecosystems-are-most-vulnerable-to-climate-change/)

As alterações na composição das espécies, na estrutura dos habitats e no funcionamento dos ecossistemas serão notadas e em combinação, podem afectar a resiliência dos ecossistemas e dos serviços que prestam à humanidade.

Fonte:

https://biodiversity.europa.eu/topics/climate-change

As secas e as alterações climáticas

A seca ocorre quando a evaporação devida a altas temperaturas excede a precipitação por longos períodos de tempo. No entanto, a definição de seca pode variar em função da área de conhecimento. Para um meteorologista, a seca é a falta de precipitação conhecida como a "seca meteorológica". Para um agricultor a seca pode ser a falta de chuva que afecta a humidade no solo e o crescimento das culturas ("seca agrícola"). Enquanto que para um hidrologista é mais importante quando existe um impacto nos caudais dos rios, nos aquíferos e reservatórios.

Tipos de seca.

Estas definições mostram-nos que a precipitação não é o único factor. As altas temperaturas, o tipo de vegetação, o tipo de solo e a topografia afectam a intensidade das secas. As actividades humanas também desempenham um importante papel através da forma como usamos a água e alteramos o uso do solo através da desflorestação e expansão das áreas agrícolas e urbanas.

Um estudo aponta para que pelos menos 30% da área da Terra (excluindo a Antárctica) já foi afectada por secas severas e prolongadas. Entre as regiões mais afectadas estão a Califórnia, o Mediterrâneo, o Leste e Sul de África e Austrália. De acordo com um estudo da NASA, cerca de 45% da área da Terra pode ser afectada por fenómenos de seca extrema até 2059.

Stress hídrico no Mundo.
(Fonte: World Resources Instittute)

Existem numerosas formas de quantificar uma seca. Estes índices levam em conta diversas variáveis que podem ser medidas, directamente ou indirectamente, com a precipitação, temperatura, evaporação, humidade no solo, caudais dos rios e níveis dos reservatórios de água.

Uma das medidas mais comuns é o Palmer Drought Severity Index (PDSI). Este índice usa estimativas mensais da evapotranspiração (calculada em função da temperatura) e dados da precipitação bem como a informação quanto à capacidade do solo reter água.

Dada a multiplicidade dos factores que contribuem para uma seca, não se torna fácil identificar a influência das alterações climáticas. O IPCC em 2013 concluiu que existia "pouca confiança" em relação à influência das alterações climáticas na tendência das secas.

No entanto, estudos mais recentes que usam modelos climáticos, registos paleoclimáticos e observações demonstram claramente que as alterações climáticas têm desempenhado um papel nas secas recentes.

Por exemplo, a diminuição da precipitação no Mediterrâneo causada pelas alterações climáticas levou ao aumento do risco de seca na região, amplificando eventos recentes com a seca que antecedeu a Guerra Civil na Síria.

As previsões apontam para um aumento do risco de seca em muitas regiões no Mundo. Regiões como o Mediterrâneo, América Central, Sudoeste dos Estados Unidos e área subtropicais do hemisfério sul serão as mais afectadas. Esta situação ocorre em função da diminuição da precipitação provocada pelas alterações climáticas, mas também em função do efeito directo do aumento das temperaturas, que aumenta as perdas de água por evaporação à superfície, causando um derretimento precoce da neve e mudanças da precipitação da neve para chuva.

Quando a precipitação ocorrer, será de menor duração e com uma intensidade maior. O que significa que os Verões serão caracterizados por tempo seco interrompido por chuvas fortes. Como resultado, o escoamento no Verão poderá aumentar, beneficiando o enchimento de rios, lagos e reservatórios, o que não alivia os défices de humidade no solo e a escassez de água no sub-solo.

Com um futuro mais seco, as soluções estarão na melhoria da gestão dos recursos hídricos e a cooperação entre stakeholders e na redução dos gases com efeito de estufa a fim de limitar os efeitos das alterações climáticas e o risco de seca em muitas regiões.

Fonte: https://www.carbonbrief.org/guest-post-climate-change-is-already-making-droughts-worse

O nível das águas do mar está a subir

Em 2014, o IPCC (Painel Intergovernamental para as Alterações Climáticas) estimou que o nível médio das águas do mar irá provavelmente subir 40 a 60 centímetros até ao final do século. Entre 50 a 66% desta subida dever-se-à ao derretimento do gelo da Gronelândia. No entanto, este derretimento pode acelerar dependendo do ritmo de derretimento do gelo da Gronelândia e do Oeste da Antárctica à medida que as temperaturas aumentam, e produzir aumento do nível das águas do mar entre 0,9 a 2,0 metros.

Alteração do nível das águas do mar entre 1870 e 1990 (em milímetros).

Previsões do aumento do nível médio das águas do mar (em metros) até 2100.

O aumento do nível das águas do mar não será uniforme em todo o mundo, devido a factores como as correntes marítimas e os ventos. Até 2100, por exemplo, o nível das águas do mar do Bangladesh pode aumentar 4 metros.

De acordo com o IPCC, o aumento em 1 metro no nível das águas do mar durante este século pode ter as seguintes consequências (excluindo os efeitos resultantes de tempestades):

• Degradação ou destruição de pelo menos 1/3 dos estuários, zonas húmidas, recifes de corais e deltas do mundo.
• Perturbações na pesca costeira.
• Inundações de vastas áreas continentais.
• Inundações e erosão de ilhas de baixa altitude e zonas costeiras com baixo declive.
• Submersão de ilhas de baixa altitude no Oceano Índico, Oceano Pacífico e Mar das Caraíbas.
• Inundação de algumas das maiores cidades costeiras como Kolkata e Mumbai (Índia), Dhaka (Bangladesh), Guangzhou e Shangai (China), Ho Chi Minh City e Haiphong (Vietname), Rangoon (Birmânia) e Miami e Nova Iorque (Estados Unidos). O que pode levar à deslojamento de 150 milhões de pessoas.
• Contaminação dos aquíferos costeiros pela intrusão de água salgada, o que resulta na diminuição de água potável para irrigação e consumo.

Para além do derretimento do gelo das camadas de gelo na Gronelândia e na Antárctica ocidental, o nível das águas do mar também acontece devido ao derretimento de glaciares e gelo nos picos das montanhas e à expansão térmica dos oceanos. Esta última contribuiu em cerca de 38% para o aumento do nível médio das águas do mar entre 1972 e 2008.

Contribuições para o nível médio das águas do mar.

Fontes:

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

https://www.nationalgeographic.com/environment/global-warming/sea-level-rise/

Emissões de metano do permafrost e das zonas húmidas tropicais

O permafrost (subsolo congelado) ocorre em 25% dos solos do Alasca, Canadá e Sibéria no hemisfério Norte. As alterações climáticas com origem antropogénica irão, segundo as previsões, provocar o degelo de quantidades significativas de permafrost. Este degelo já está a acontecer em partes do Alasca e Canadá. Se esta tendência continuar, uma grande quantidade de matéria orgânica que se encontra debaixo do permafrost irá deteriorar-se e libertar grandes quantidades de metano e dióxido de carbono.

Permafrost.

Estima-se que o permafrost no Árctico contém duas a quatro vezes mais carbono do que todo o carbono libertado pelos humanos até agora. Basta apenas a libertação de 5 a 10% da quantidade de metano contida no permafrost para acelerar o aquecimento global, que por sua vez iria acelerar o degelo do permafrost, criando um feedback positivo que se poderá traduzir num ponto de não retorno (tipping point).

Libertação de metano do permafrost.

Alguns cientistas estão preocupados com outra fonte de metano - uma camada de permafrost no fundo do oceano Árctico. Os estudos indicam a existência de bolhas de metano a atingir a superfície.

Noutras regiões mais quentes do mundo, outra possível fonte de metano que são as zonas húmidas dos trópicos. Se a precipitação aumentar nas regiões tropicais como projectado, essas zonas húmidas irão expandir-se e produzir mais plantas, que irão decompor-se e produzir metano através da decomposição anaeróbia. Estas fontes são, por vezes, denominadas com bombas-relógio de metano.

Bombas-relógio de metano.

As emissões de metano pelas duas fontes mencionadas neste artigo (permafrost e zonas húmidas tropicais) totalizam cerca de 41% das emissões totais de metano e constituem os principais fluxos naturais. Contudo não devemos esquecer que as outras duas fontes principais de metano têm origem em actividades como a produção e queima de combustíveis fósseis com cerca de 105 milhões de toneladas por ano e a agricultura e gestão de resíduos com cerca de 188 milhões de toneladas por ano. Estas duas fontes antropogénicas constituem aproximadamente 52% das emissões totais.

No quadro actual, estamos a injectar cerca de 10 milhões de toneladas de metano todos os anos para a atmosfera.

Balanço do metano a nível global.

Fonte:

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

Mais gelo e neve irá derreter

Os modelos prevêem que as alterações climáticas serão mais severas nas regiões polares. O derretimento da neve e do gelo polar, irá expor áreas terrestres e marinhas mais escuras, que reflectem menos luz e por isso absorvem mais energia solar. Esse fenómeno tem aquecido a atmosfera nos pólos mais e em maior ritmo do que a atmosfera em latitudes baixas. E como resultado, espera-se mais derretimento de neve e gelo, o que causará ainda aquecimento atmosférico adicional da atmosfera acima dos pólos, característico de uma situação de feedback positivo.

Efeito Gelo-Albedo - feedback positivo

De acordo com o relatório do IPCC de 2014, as temperaturas do ar no Árctico aumentaram duas vezes mais do que as temperaturas médias no resto do globo nos últimos 50 anos e são as mais elevadas nos últimos 44.000 anos. Adicionalmente, a fuligem oriunda das indústrias das América do Norte, Europa e Ásia está a escurecer o gelo Árctico e consequentemente a diminuir a capacidade de reflectir a luz solar.

Devido a estes factores, o gelo marinho de verão no Árctico está a desaparecer mais depressa do que os cientistas pensavam. As medições indicam que esta aceleração do derretimento está a acontecer devido ao aquecimento da atmosfera acima do gelo e pelo aquecimento da água que está abaixo. As tendências a longo prazo antevêem um aquecimento do Árctico, uma diminuição da extensão de gelo no verão e uma diminuição da espessura do gelo.

Extensão média mensal de gelo marinho no Árctico em Setembro (1979-2010).

Volume de gelo marinho no Árctico (1980-2018).

Um dos pontos sem retorno (tipping point) que preocupa os cientistas é o completo derretimento do gelo do Árctico no verão. Se a actual tendência continuar, o gelo de verão poderá desaparecer por volta de 2050. Isto poderia levar a consequências dramáticas e de longo prazo para o tempo e o clima que podem afectar todo o Planeta.

Outro efeito do aquecimento do Árctico é a aceleração do derretimento do gelo terrestre como acontece na Antárctica e na Gronelândia. Estima que em cada segundo cerca de 7 toneladas de gelo terrestre da Gronelândia derrete e vai parar aos mar e assim contribuindo para o aumento do nível das águas do mar.

Variação de gelo continental na Antárctica e Gronelândia desde 2002.

Os glaciares de montanha são um outro caso de "armazéns" de gelo. Durante os últimos 25 anos, muitos glaciares têm diminuído em extensão (quando o derretimento no verão excede a queda de neve no inverno) ou inclusivamente têm desaparecido. Os glaciares de montanha desempenham um papel vital no ciclo da água ao armazenarem água em forma de gelo durante as estações frias e ao libertarem-na para nascentes durante as estações quentes.

Um dos principais exemplos são os glaciares dos Himalaias. São eles a maior fonte de água de grandes rios como o Ganges, o Yantze e o Rio Amarelo e abastecem cerca de 400 milhões de pessoas na Índia e no Bangladesh e cerca de 500 milhões na China. Nos Andes, a situação não é diferente - cerca de 80% dos glaciares de montanha estão a diminuir lentamente e se a situação continuar 53 milhões de pessoas na Bolívia, Peru e Equador que dependem do abastecimento de água para irrigação e geração de energia podem vir a sofrer.

Massa acumulativa dos glaciares e número de glaciares medidos.

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

Um rápido aquecimento da atmosfera pode ser consequências dramáticas

A maioria das alterações da temperatura na camada mais baixa da atmosfera ocorreram no espaço de milhares de anos. O que torna o actual problema urgente é que enfrentamos um rápido aquecimento da camada inferior da atmosfera previsto para este século, o que vai alterar o clima que tivemos durante os últimos 10.000 anos. O ritmo das alterações climáticas actuais podem ser tão rápidas como qualquer período de aquecimento no passado da Terra e projecta-se que vá aumentar nos próximos anos.

Temperaturas nos últimos 22000 anos (Fonte: http://slideplayer.com/slide/766607/2/images/4/Temperature+change+over+past+22,000+years.jpg)

De acordo com os piores cenários das projecções dos modelos climáticos, as populações podem enfrentar os seguintes efeitos durante este século:

• Cheias em cidades com zonas costeiras baixas causadas pelo aumento do nível médio das águas do mar.
• Muitas florestas a serem consumidas por grandes fogos.
• Pastagens e prados transformadas em zonas áridas.
• Secagem de rios.
• Colapso de ecossistemas.
• A extinção de metade das espécies do mundo.
• Ondas de calor mais intensas e mais duradouras.
• Tempestades e cheias mais destrutivas
• Rápida propagação de doenças tropicais infecciosas.

Os cientistas identificaram um número de componentes do sistema climático que podem passar  os chamados tipping points (pontos de não retorno) a nível das alterações climáticas, ou seja, limites para além dos quais os sistemas naturais podem mudar e permanecer dessa forma durante centenas a milhares de anos.

Uma dessas componentes é a temperatura média global da atmosfera. Diversos estudos apontam que não conseguiremos evitar o aumento da temperatura de 2ºC, o limite para além do qual muitos afirmam que a alterações climáticas se tornam perigosas. Este número é, no entanto, controverso e para alguns arbitrário. Outros dizem que não é realista, uma vez que falhamos a desaceleração desta tendência e estamos comprometidos com um aquecimento médio acima deste nível.

Um outro ponto de não retorno está relacionado com os níveis de dióxido de carbono atmosférico. Um conjunto de estudos científicos e modelos climáticos indicam que precisamos de impedir os níveis de CO2 ultrapassem os 450ppm - um ponto a partir do qual podemos enfrentar alterações climáticas de larga escala que podem durar centenas a milhares de anos. Actualmente já ultrapassamos os 400ppm.

Existem outros possíveis pontos de não retorno que são apresentados em baixo.

Tipping points da Terra
(Fonte: https://www.pik-potsdam.de/services/infothek/kippelemente/tip_points_e.jpg)

Fontes:

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

Earth System Tipping Points (https://yosemite.epa.gov/ee/epa/eerm.nsf/vwAN/EE-0564-112.pdf/$file/EE-0564-112.pdf)

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)

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)

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