Modelos climáticos

Modelos climáticos

Ver artigo principal: Modelo climático

Um modelo climático é uma representação matemática de cinco componentes do sistema climático: atmosfera, hidrosfera (águas), criosfera (ambientes gelados), superfície continental e biosfera (seres vivos).[90] Estes modelos se baseiam em princípios físicos que incluem dinâmica de fluidos, termodinâmica e transporte radiativo. Podem incluir componentes que representam os padrões de ventos, temperatura do ar, densidade e comportamento de nuvens, e outras propriedades atmosféricas; temperatura oceânica, salinidade e circulação marinha; cobertura de gelo continental e oceânica; transferência de calor e umidade do solo e vegetação para a atmosfera; processos químicos e biológicos, entre outros. Porém, o comportamento natural destes elementos não foi suficiente para explicar as mudanças climáticas recentes. Apenas quando os modelos incluem influências humanas, como o aumento da concentração de gases estufa ou a mudança no uso da terra, é que eles conseguem reproduzir adequadamente o aquecimento recente. É significativo que nenhum dos modelos que excluem os fatores humanos pôde reproduzir os registros objetivos com fidelidade.[13]

Para provar sua confiabilidade os modelos que estabelecem previsões futuras precisam reproduzir as observações reais registradas historicamente. Os modelos mais usados são globais, notoriamente imprecisos no que diz respeito a detalhamentos localizados, e certamente têm limitações e margens de erro, mas eles reproduzem com grande aproximação as mudanças do clima em escala global observadas no passado e atestadas por registros de vários tipos. Se a checagem com as séries históricas se confirma, pode-se usar o mesmo modelo de maneira reversa para prever o futuro com bom grau de confiabilidade. Mas, pelas suas limitações, os modelos não podem chegar ao nível do detalhe regional microscópico, e também porque não se pode saber antecipadamente como a sociedade responderá no futuro próximo ao desafio de continuar florescendo sem destruir o meio ambiente. Essa resposta, ainda incerta, introduzirá novos fatores na equação, podendo mudar os cenários de longo prazo radicalmente para melhor ou para pior. De qualquer modo, para minimizar as incertezas, os modelos vêm sendo constantemente aperfeiçoados.[91][92][93][94]

Apesar dos pesquisadores procurarem incluir tantos processos quanto possível, simplificações do sistema climático real são inevitáveis, uma vez que há limitações quanto à capacidade de processamento e disponibilidade de dados. Os resultados podem variar também devido a diferentes projeções de emissões de gases, bem como à sensibilidade climática do modelo. Por exemplo, a margem de erro nas projeções do Quarto Relatório do IPCC de 2007 deve-se ao uso de diversos modelos com diferentes sensibilidades à concentração de gases estufa,[95] ao uso de diferentes estimativas das emissões humanas futuras de gases estufa,[96] e a outras emissões provindas de feedbacks climáticos que não foram incluídas nos modelos constantes no relatório do IPCC, como a liberação de metano quando derrete o permafrost.[97].

Os modelos não tomam o aquecimento como premissa, mas calculam, segundo as leis da física conhecidas, como os gases estufa vão interagir quanto ao transporte radiativo e outros processos físicos. Apesar de haver divergências quanto à atribuição de causas do aquecimento ocorrido na primeira metade do século XX, eles convergem no tocante ao aquecimento a partir da década de 70 ter sido causado por emissões humanas de gases estufa.[98][99] De fato, as principais projeções do IPCC, quando comparadas às observações subsequentes, mostram-se precisas. Em alguns casos, como o aumento do nível do mar e a retração da calota polar Ártica, estas projeções mostraram-se conservadoras demais, com os eventos observados ocorrendo em ritmo bem mais rápido que o previsto.[71][100]

As primeiras projeções e as observações subsequentes

Ver artigo principal: Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas

A expressão "aquecimento global" não era conhecida até a década de 1970; ela só foi cunhada em 1975, num artigo do geoquímico Wallace Broecker publicado na revista Science.[101] Nesta altura ainda não havia sido despertada a atenção geral para o fenômeno que a expressão descreve, e embora os cientistas há bastante tempo já soubessem que o homem poderia teoricamente afetar as condições climáticas do planeta, e que certos gases como o dióxido de carbono deviam estar envolvidos num efeito estufa, não se podia discernir exatamente como as mudanças aconteceriam.[102] Joseph Fourier, trabalhando na década de 1820, foi o primeiro a assinalar que os gases da atmosfera poderiam reter calor do Sol. John Tyndall, em experimentos realizados na década de 1850, tentou comprovar a hipótese de Fourier, descobrindo exatamente o que este havia previsto, e identificando o vapor d'água e o CO2 como alguns dos gases envolvidos no processo de retenção de calor. Svante Arrhenius, com a ajuda de Arvid Högbom, produziram entre o fim do século XIX e o início do século XX novos avanços no conhecimento, identificando o CO2 como um elemento-chave na variação da temperatura da Terra, prevendo que os oceanos absorveriam parte do gás atmosférico e associando a elevação em seus níveis à atividade industrial, mas eles acreditaram que o homem não seria capaz de provocar uma mudança significativa na temperatura através da emissão de gases senão ao longo de séculos ou milênios de atividade.[103][104]

Com poucas exceções, os cálculos de Arrhenius foram em geral considerados pouco plausíveis e exerceram uma impressão desprezível na comunidade científica, e a questão estagnou.[103] Guy Stewart Callendar, baseando-se nas pesquisas anteriores, deixou outra contribuição fundamental em 1938. Analisando registros históricos mundiais, foi o primeiro a demonstrar a partir de evidências concretas que o que vinha sendo previsto teoricamente já estava acontecendo na prática. Identificou e mediu a atual tendência de elevação nas temperaturas, descobrindo que o mundo havia esquentado aproximadamente 0,3 °C nos 50 anos anteriores, e confirmou a associação dessa elevação com as emissões de carbono derivadas das atividades humanas. Suas conclusões chamaram alguma atenção mas foram recebidas com bastante ceticismo e seu estudo caiu na obscuridade, em parte porque este campo de pesquisas recém começava a ser desbravado e havia muita incerteza, mas também porque Callendar era apenas um climatologista amador,[104][105][106][107] mas seus gráficos se aproximam notavelmente das análises mais recentes.[105] Em meados do século XX, com um acelerado progresso nas pesquisas em vários campos relacionados, muitos especialistas já chegavam a resultados semelhantes.[104][106][103] Roger Revelle, por exemplo, escreveu em 1965: "Em torno do ano 2000 a elevação nos níveis atmosféricos de CO2 pode ser suficiente para produzir mudanças mensuráveis e talvez marcantes no clima, que quase certamente causarão mudanças significativas na temperatura e em outras propriedades da estratosfera", previsão que, na data apontada, havia se confirmado.[108]