por exemplo o aumento nos níveis de aerossóis antrópicos, o aumento na umidade troposférica e as imprevisíveis emissões por vulcanismo, e teoriza-se que possam sofrer influências tão distantes quanto dos raios cósmicos, que poderiam ser capazes de afetar a formação dos núcleos primários de condensação das gotículas da chuva. Efeitos combinados de mudanças no tipo ou quantidade de nuvens, maior umidade e temperatura também devem afetar a produção de precursores biológicos do ozônio atmosférico, mas todo o papel das nuvens em relação ao aquecimento ainda é incerto e pouco compreendido.[36][143]

por exemplo o aumento nos níveis de aerossóis antrópicos, o aumento na umidade troposférica e as imprevisíveis emissões por vulcanismo, e teoriza-se que possam sofrer influências tão distantes quanto dos raios cósmicos, que poderiam ser capazes de afetar a formação dos núcleos primários de condensação das gotículas da chuva. Efeitos combinados de mudanças no tipo ou quantidade de nuvens, maior umidade e temperatura também devem afetar a produção de precursores biológicos do ozônio atmosférico, mas todo o papel das nuvens em relação ao aquecimento ainda é incerto e pouco compreendido.[36][143]

Ecossistemas e biodiversidade

Ver artigo principal: Declínio contemporâneo da biodiversidade mundial, Desmatamento, Poluição atmosférica, Desertificação

Projeção do aquecimento global até meados do século XXI

O aumento da temperatura global, junto com seus efeitos secundários (diminuição da cobertura de gelo, subida do nível do mar, mudanças dos padrões climáticos, etc), provocam importantes alterações nas condições que mantém estáveis os ecossistemas, influindo negativamente, por extensão, nas atividades humanas.[16] Uma consequência abrangente do aquecimento é a "contração latitudinal", na qual as zonas climáticas tendem a se deslocar em direção aos polos e às altitudes mais elevadas. Este fenômeno já tem sido observado há algumas décadas, e tem impacto grave na estabilidade dos ecossistemas.[35][34][16][36][144][145]

A mudança nas zonas climáticas provoca em todas as regiões um desarranjo no ciclo das estações. No Hemisfério Norte a primavera tem chegado de seis a dez dias mais cedo do que o fazia na década de 1950. Os eventos associados à chegada são, por exemplo, a data da última geada de inverno e o aparecimento dos primeiros brotos novos nas plantas depois do período de perda das folhas. Da mesma forma, os eventos associados à chegada do outono têm sofrido atraso de cerca de seis dias. O degelo antecipado das neves tem causado inundações, e o maior calor tem ressecado mais os solos, de modo que no fim do verão os estoques de água se tornam mais escassos e têm ocorrido mais incêndios florestais. Nas regiões de tundra os rios têm degelado mais cedo e alguns já não congelam completamente, e a área coberta por neve reduziu significativamente nas últimas décadas.[146][147] Essas mudanças têm gerado efeitos variados sobre a biodiversidade. A disponibilidade de alimento e os ciclos de reprodução e crescimento dos animais e plantas estão intimamente ligados às estações e aos parâmetros do clima. As aves, por exemplo, podem se ajustar com alguma facilidade às mudanças nas estações voando para regiões onde as condições são adequadas para a época de nascimento dos filhotes, mas nos novos locais a oferta de alimento não é a mesma que em suas regiões originais, e o período de sua maior abundância nem sempre coincide com o período de alimentação das ninhadas.[147] O degelo antecipado dos rios interfere de maneira semelhante nos ciclos reprodutivos de espécies aquáticas e no das que dependem delas para sua própria alimentação, como aves e mamíferos.[147] Todas as espécies devem ser prejudicadas em alguma medida, mas as espécies das zonas tropicais e equatoriais são especialmente vulneráveis porque de modo geral têm baixa tolerância a mudanças duradouras nos padrões de temperatura e, por conseguinte, baixa capacidade adaptativa, habituadas a viver em zonas cujo clima normalmente pouco varia ao longo do ano.[148][149] Também são sensíveis espécies que já estão ameaçadas ou são raras, as migratórias, as polares, montanhosas e insulares, as geneticamente empobrecidas e as muito especializadas.[145]

Algumas espécies podem ser obrigadas a migrar até mil quilômetros ou mais em questão de décadas a fim de encontrar zonas em que o clima seja semelhante ao da sua região original. Poucas espécies terrestres não-voadoras terão capacidade de mobilização tão ampla em tão exíguo intervalo de tempo, especialmente as plantas, cujos indivíduos são imóveis e cujas espécies só migram através da dispersão de sementes. A capacidade de mobilização das plantas é consideravelmente inferior à atual velocidade das mudanças ambientais, e os problemas aumentam porque elas são a base das cadeias alimentares e oferecem locais de descanso, nidificação e abrigo para inúmeras outras espécies. Mesmo que as espécies possuam uma capacidade intrínseca de migração rápida, em grande parte dos casos ela não ocorrerá porque os ecossistemas mundiais foram largamente fragmentados e muitos corredores ecológicos até as zonas mais favoráveis desapareceram pela própria mudança no clima ou pelo desmatamento, urbanização e outras intervenções humanas, condenando irremediavelmente as espécies que ficaram ilhadas ao declínio ou eventual extinção.[150][151] Quando chegam a ocorrer, as migrações tornam as espécies migrantes invasoras de ecossistemas diferentes, entrando em competição com as espécies nativas, podendo levar estas últimas a um declínio populacional ou extinção, mas nem sempre as invasoras se adaptam bem aos novos ambientes e podem da mesma maneira desaparecer. Uma vasta redistribuição geográfica da biodiversidade está ora em andamento por força do aquecimento global.[152][145]

Declínio na quantidade de gelo flutuante no oceano Ártico entre 2012 e 1984

O degelo do permafrost abalou as fundações desta casa na Sibéria.

Na região do Ártico, a que está aquecendo mais rápido,[36] com os últimos anos batendo recordes de temperatura,[153] já foi observada uma migração de espécies exóticas arbóreas e arbustivas perenes para uma faixa de 4ª a 7º de latitude em direção ao norte nos últimos 30 anos, equivalendo a 9 milhões de km², invadindo sistemas de tundra e redefinindo as características e a biodiversidade de toda essa região. Dos 26 milhões de km² de área vegetada do Ártico, de 32% a 39% já sofreram um aumento nos índices de crescimento de vegetais no mesmo período. Prevê-se que uma faixa adicional de 20º possa ser invadida até o fim do século por causa do aquecimento global, se a tendência continuar.[34][154][36][144][155] O maior calor no Ártico também tem aumentado o número e a gravidade dos incêndios na tundra e nas florestas boreais, que lançam grandes quantidades de gases estufa na atmosfera, destroem ecossistemas e derretem o permafrost, o solo permanentemente congelado que existe em vastas áreas do Hemisfério Norte (e também, em menor extensão, no Sul).[156] Entre as décadas de 1950 e 1990 a espessura do gelo flutuante do oceano Ártico diminuiu em média de 1 a 3 metros, desde a década de 1970 a dimensão da sua área (km²) no período de verão diminui em média de 3 a 4% por década, e desde 2002, com a exceção de quatro anos, em todos os anos a redução anual na área têm batido o recorde do ano anterior. Muitas espécies dependem deste gelo flutuante para sua sobrevivência, como as morsas, as focas e os ursos-polares.[157] O derretimento da camada superficial do gelo continental da Groelândia no verão também se acelera e em 2016 seus níveis se aproximam do recorde de 2012.[158][153]

Outro efeito preocupante nas regiões frias é o derretimento do permafrost. Cerca de 24% do solo exposto do Hemisfério Norte é de permafrost, que pode chegar a uma profundidade de até 700 m.[13] Este solo preserva grandes quantidades de carbono fixado na matéria orgânica, principalmente nas formas de gás carbônico e metano, até agora congelados e inertes. Calcula-se que haja de 1.400 a 1.850 gigatoneladas de carbono estocadas no permafrost global, concentradas, ao que parece, especialmente em seus 3 metros superficiais, exatamente onde fica mais exposto às variações do clima. A liberação de todo esse gás congelado para a atmosfera amplificaria o efeito estufa de maneira dramática, adicionando cerca de duas vezes mais carbono do que o encontrado na atmosfera atualmente, que está em torno de 850 gigatoneladas.[159][72] Em várias regiões já está sendo observado um rápido derretimento, que vem acelerando nos últimos anos.[160][161] Outros efeitos do derretimento são estruturais. Este solo congelado é frágil, é facilmente degradado pela erosão e pela intervenção humana, está sempre em movimento naturalmente, seja pela expansão do gelo subterrâneo no inverno, seja pelos derretimentos superficiais no verão, quando fica encharcado e fluido, e sua conservação está ligada a muitas variáveis. De firmeza sempre um tanto precária, o derretimento mais acelerado dos solos permafrost pode ter um impacto importante nas regiões onde há estruturas humanas construídas sobre ele, como oleodutos, estradas, represas, linhas de transmissão energética e cidades, como evidenciam diversos exemplos de desabamentos já ocorridos. Entre os impactos ecossistêmicos previstos do derretimento do permafrost estão a redistribuição e declínio de espécies, intensificação de incêndios florestais, alterações nos sistemas hidrológicos, assoreamento e secura de rios e lagos e erosão de suas margens.[162][163]