Efeitos sobre o mar

Efeitos sobre o mar
Aquecimento das águas e elevação do nível do mar
Ver artigo principal: Subida do nível do mar, Aquecimento oceânico

Mapa indicando as variações regionais no nível do mar entre 1993 e 2010

Elevação recente do nível médio dos oceanos.

Gráfico mostrando a taxa de aquecimento médio dos oceanos entre 1957 e 2013. O gráfico aponta para uma aceleração na taxa de aquecimento no período mais recente.
Uma outra causa de grande preocupação é a subida do nível do mar. Entre 1901 e 2010 o nível médio do mar subiu cerca de 19 centímetros, com uma faixa de variação entre 17 e 21 cm. A elevação está acelerando. Entre 1901 e 2010 o nível subiu cerca de 1,7 milímetros por ano [variação de 1,5 a 1,9 mm], 2,0 mm por ano [variação de 1,7 a 2,3 mm] entre 1971 e 2010, e 3,2 mm por ano [variação de 2,8 a 3,6 mm] entre 1993 e 2010.[192] O nível dos mares é sujeito a muitas variáveis naturais e, ao contrário do que se poderia imaginar, é bastante desigual nas diferentes regiões oceânicas. Foi preciso ter em conta muitos fatores para se chegar a uma estimativa do aumento do nível do mar e o cálculo que levou à conclusão não foi simples de fazer, porque este nível é influenciado pela constante movimentação natural da crosta terrestre, que eleva algumas regiões enquanto outras afundam.[193][194][195]

O aquecimento global provoca subida dos mares através de dois fatores principais: o primeiro é a expansão térmica das águas, um mecanismo pelo qual as águas se expandem ao aquecer, ocupando maior volume. Os oceanos absorvem cerca de 90% do calor gerado pelo efeito estufa, e por isso aquecem e se expandem.[196] Segundo informa o IPCC, calcula-se que a expansão térmica contribua atualmente com pelo menos 0,4 (±0,1) mm de elevação anual.[83] A expansão térmica da água tem sido responsável até agora por cerca de 40% da elevação total, mas essa proporção poderá mudar futuramente com a variação da contribuição do derretimento dos gelos.[197] Um estudo de 2012 de Levitus et al. encontrou que se todo o calor armazenado nos oceanos desde 1995 fosse liberado de uma só vez para a atmosfera inferior (10 km), esta camada teria sua temperatura elevada em 36 °C. Isso não vai ocorrer desta maneira, mas dá uma medida do grande papel dos mares na dinâmica da temperatura mundial, e evidencia o quanto eles têm retardado o aumento do aquecimento atmosférico geral. Porém, este importante armazenamento de calor tem gerado efeitos negativos de grande amplitude para a vida marinha. O aquecimento tem sido observado de forma consistente em todas as bacias oceânicas do mundo, mesmo levando em conta a variabilidade regional ou multidecadal que ocorre naturalmente, como o fenômeno do El Niño e a Oscilação do Atlântico Norte.[198]

O segundo fator importante é o derretimento das calotas polares e dos glaciares de montanha, que acrescenta água líquida aos mares.[83] As perdas totais de gelo mundial entre 2005 e 2009 foram calculadas pelo 5º Relatório do IPCC em 301 gigatoneladas por ano em média. As perdas vão continuar grandes no futuro próximo mesmo se as temperaturas se estabilizarem imediatamente. Não há garantia de que a tendência será reversível.[13] Dados da NASA revelam que o gelo perdido nas geleiras e calotas polares entre 2003 e 2010 totalizou cerca de 4,3 trilhões de toneladas, adicionando cerca de 12 milímetros ao nível do mar.[199]



continuacao

têm sido contraditórios. Alguns apontam um significativo aumento na produtividade, outros indicam um aumento que depois é revertido, e outros ainda apontam para um declínio.[179][180][181][182][183] Por exemplo, um estudo que avaliou 47 hot-spots de florestas tropicais de altitude em todo o mundo, indicou que a produtividade vegetal era ascendente até meados dos anos 90, quando a tendência se inverteu de repente, sendo desde lá registrada a diminuição na sua atividade fotossintética e no total da biomassa produzida. Acredita-se que o fator limitante tenha sido a precipitação reduzida que acompanhou a elevação de temperatura.[184][185] Os estudos que indicam aumento da produtividade por causa do aumento do CO2, embora autênticos, são feitos em geral em ambiente laboratorial controlado, analisando o efeito isolado do gás sobre as plantas,[186][187] mas na natureza os fatores não podem ser tomados isoladamente, havendo sempre múltiplas interações que ainda não foram bem consideradas, de modo que os efeitos positivos da elevação de CO2 são duvidosos.[179][183][186][187][188] Pesquisas feitas em condições mais próximas do ambiente natural atestam um índice de produtividade 50% menor do que o acusado em ambientes controlados.[187] Outros trabalhos analisaram a produtividade de gramíneas consumidas por bovinos no Brasil e nos Estados Unidos, revelando que a produtividade aumentou, mas sua qualidade nutricional baixou, as folhas se tornaram mais fibrosas e continham mais componentes indigeríveis para os animais. Previu-se que os animais terão tendência a desenvolver menor tamanho e menos peso e serão necessários mais investimentos para compensar as perdas.[189][190] Mesmo existindo alguns efeitos positivos, a quantidade e gravidade dos efeitos negativos em outros domínios os torna, no balanço geral, irrelevantes.[176][179][180][183][186][187][191]

Esses efeitos se combinam e reforçam mutuamente, e têm um grande impacto no atual ritmo

Esses efeitos se combinam e reforçam mutuamente, e têm um grande impacto no atual ritmo de extinções; de fato o aquecimento está entre as principais causas do declínio recente da biodiversidade, e vem ganhando crescente importância relativa no total.[164][165][145] O progressivo declínio faz com que as cadeias alimentares se rompam, o ciclo dos componentes inorgânicos se perturbe, e o processo entrópico se auto-reforce. Além de certo ponto, os ecossistemas tendem a entrar em colapso irreversível.[136][166] Um estudo prevê que 18% a 35% de 1103 espécies de plantas e animais observadas serão extintas até 2050, baseado nas projeções do clima no futuro.[167] Outro estudo indica que 34% dos animais e 57% das plantas do mundo devem perder cerca de metade de seus habitats até 2080 em virtude do aquecimento.[168] A IUCN indica que um aquecimento em níveis elevados, acima de 3,5 °C, causará um empobrecimento generalizado na biodiversidade terrestre, com uma extinção provável de até 70% de todas as espécies conhecidas.[169] Algumas projeções admitem um aquecimento de até 6 ºC. Segundo a pesquisadora Rachel Warren, da Universidade de East Anglia, "a mudança climática reduzirá em muito a biodiversidade, mesmo para animais e plantas comuns".[168] Muitos outros estudiosos afirmam que as perdas em biodiversidade devem ser extensas.[170][171][172][173] Analisando volumosa bibliografia recente o IPCC em seu 5º Relatório admitiu pela primeira vez "com alto grau de confiança" a extinção de "significativo" número de espécies se a temperatura subir mais do que 2 °C, e se subir a 4 °C o número de extinções deve ser "extenso", apontando que isso deve produzir efeitos negativos para o homem em larga escala.[174] Além disso, as perdas de ecossistemas e biodiversidade contribuem para aumentar o aquecimento global pela liberação para a atmosfera de grandes quantidades de carbono estocado nas formas vivas e pelas mudanças que induzem no equilíbrio entre biomassa e energia.[175]


O mapa à esquerda mostra a distribuição média do CO2 em 2011. Note-se como há grande variação regional. Os dois mapas pequenos à direita mostram as variações sazonais. O gráfico abaixo mostra a curva de elevação da concentração do CO2 atmosférico.
Ao mesmo tempo, são previstos alguns benefícios menores para as regiões temperadas, como a provável redução no número de mortes devido à exposição ao frio.[22] Outro efeito positivo possível deriva do fato de que aumentos de temperaturas e aumento de concentrações de CO2 podem aprimorar a produtividade de certos ecossistemas, já que o CO2 estimula a fotossíntese, o crescimento vegetal e o melhor aproveitamento da água pelas plantas.[176][177][178] Mas os resultados das pesquisas sobre este aspecto 

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]

Consequências Clima

trazendo análises novas sobre dados antes não computados, que ampliaram consideravelmente o entendimento do fenômeno. Em essência, os resultados do novo documento aumentaram o nível de certeza sobre a origem humana do problema, confirmaram as tendências climáticas assinaladas nos relatórios anteriores e a gravidade das perspectivas futuras, e alertaram que os riscos da inação se tornam a cada dia maiores.[118][119][120][121] No prefácio da publicação, o secretário-geral da OMM e o diretor-executivo do PNUMA fizeram uma declaração conjunta, dizendo:

"O relatório confirma que o aquecimento do sistema climático é inequívoco, e muitas das mudanças observadas não têm precedentes no intervalo entre as últimas décadas e milênios atrás: o aquecimento da atmosfera e do oceano, a redução da neve e do gelo, a elevação do nível do mar e a crescente concentração de gases estufa. Cada uma das últimas três décadas foi mais quente que qualquer outra década desde 1850. [...] A mudança climática é um desafio de longa duração, que requer ação urgente devido à velocidade e escala com que os gases estufa estão se acumulando na atmosfera, e devido aos riscos envolvidos em uma elevação de temperatura superior a 2 ºC. Hoje precisamos estar focados no essencial e na ação, senão os riscos se tornarão maiores a cada ano".[122]
Para Suzana Kahn Ribeiro, que fez parte do grupo de pesquisadores brasileiros que colaboram com o IPCC, "o grande ganho (do novo relatório) é a comprovação do que tem sido dito há mais tempo, com muito mais informação sobre o papel dos oceanos, das nuvens e aerossóis".[123] Mercedes Bustamante, uma das coordenadoras do Grupo de Trabalho III, sobre a mitigação, aponta que também houve mudanças importantes em relação ao relatório anterior no sentido de unir o estudo do uso da terra e das florestas com o da agricultura, em vista da maior atenção que vem sendo dada à relação entre conservação da natureza e segurança alimentar.[124]

Consequências
Clima

Projeção das mudanças no regime anual de chuvas até o fim do século XXI. As zonas mais azuis devem receber mais chuvas, e as mais alaranjadas devem experimentar a maior redução. O mapa mostra que praticamente toda a área de produção agropecuária do Brasil, e grandes biomas úmidos que dependem vitalmente de água e chuva abundantes, como o Pantanal e a Mata Atlântica, estão sob ameaça de tornarem significativamente mais secos. Outros que naturalmente têm menos precipitação, como o Cerrado e a Caatinga, também devem ter seu equilíbrio afetado negativamente. A Caatinga, que é naturalmente a região mais seca do Brasil, poderá receber até 50% menos de chuvas nas projeções mais pessimistas (6 °C de aquecimento). O Pampa, por outro lado, poderá ter sua precipitação aumentada em até 40%. Em ambos os casos, as mudanças que isso provocará no equilíbrio dos biomas provavelmente serão significativas.[125] Vários estudos preveem a savanização de grandes áreas da Floresta Amazônica e a desertificação de outros ecossistemas brasileiros, com extensa perda de biodiversidade e impacto socioeconômico.[126][127][128][129][130][131][132] Portugal todo deve ficar sob influência semelhante.
O aquecimento da atmosfera aumenta sua capacidade de reter vapor d'água, bem como aumenta a evaporação das águas superficiais (oceanos, lagos e rios). Isso tem dois efeitos importantes: em primeiro lugar, aumenta a quantidade de água disponível na atmosfera, e em certas regiões, quando essa água em vapor se converte em chuva, tende a chover com mais intensidade porque há mais água a descarregar. Prevê-se que essa precipitação aumentada tenha uma distribuição irregular nas diferentes regiões do mundo, enquanto outras zonas devem experimentar uma redução nas chuvas. Esta irregularidade é resultado da combinação de vários outros fatores influenciados pelo aquecimento, como a mudança no regime de ventos, nas correntes oceânicas e na linha de monções. Uma série de eventos extremos recentes associados ao ciclo das águas, como chuvas torrenciais, secas recorde e ciclones tropicais devastadores com pesada precipitação, vem sendo relacionada ao progressivo aquecimento global. O segundo efeito deriva do fato de que o vapor d'água é um gás estufa por si mesmo, e de todos o mais importante, porque existe em grande quantidade na nossa atmosfera naturalmente. Com o aumento do calor, o aquecimento global se intensifica por um ciclo de auto-reforço: aumenta a evaporação, mais vapor d'água vai para a atmosfera e o efeito estufa se acentua; então o calor aumenta ainda mais, aumenta a evaporação e assim sucessivamente.[13][83][118][30][133][134]

Em função do desequilíbrio hídrico, em algumas regiões subtropicais está prevista tendência à desertificação, perdendo-se áreas férteis necessárias às lavouras e diminuindo a superfície coberta por florestas, de onde o homem obtém madeira e vários outros produtos naturais valiosos, e que são responsáveis por boa parte da produção de oxigênio e da redução dos níveis de gás carbônico. Com a diminuição da capacidade da natureza de reciclar o gás carbônico, o efeito estufa se realimenta. Ao mesmo tempo a redução nas florestas provoca regionalmente o declínio dos mananciais de água e das chuvas, criando outro ciclo de auto-reforço para aumento dos danos ambientais.[135][136][83][137][138] Espera-se que as alterações nas temperaturas, no ciclo da água e no clima em geral afetem negativamente de múltiplas maneiras a biodiversidade, a agricultura, a pecuária, a silvicultura e a produção de alimentos.[135][136]


O ciclone Nargis. O aumento da ocorrência ou intensidade de fenômenos de clima extremo como esses é uma consequência provável do aquecimento global
Também estão previstas mudanças no padrão dos ventos e o aumento na frequência e intensidade das tempestades severas e das ondas de calor extremo. Mesmo os eventos climáticos normais devem sofrer alguma intensificação, pois todo o sistema do clima está mais quente e úmido. Desde a década de 1950 a maior parte do mundo tem experimentado ondas de calor mais frequentes e intensas, e as ondas de frio também podem se agravar sob certas condições.[13] A intensidade dos furacões ou ciclones tropicais depende numa relação estreita da quantidade de umidade na atmosfera e do nível de calor na atmosfera e na água do mar sobre a qual se formam.[13][133] Os ciclones tropicais são a catástrofe natural que mais causa prejuízos materiais nos países desenvolvidos, e nos países em desenvolvimento são uma das maiores causas de fatalidades e ferimentos decorrentes de catástrofes naturais.[139] Serve de exemplo o ciclone Nargis, que afligiu a Birmânia em 2008: pelo menos 85 mil pessoas morreram, um ano depois cerca 54 mil ainda eram dadas como desaparecidas (o número exato é controverso e pode ser muito maior; as Nações Unidas estimaram em mais de 300 mil entre mortos e desaparecidos), 1,5 milhão foram evacuadas, e um total de 3,2 milhões foram afetadas de diversas maneiras em torno do delta do rio Irauádi, a região mais atingida, e onde se localiza Yangon, a principal cidade do país. Cerca de 700 mil moradias foram destruídas, 3/4 das criações de animais pereceram, metade da frota pesqueira afundou, um milhão de acres de terras cultivadas foram salgadas por uma maré de tempestade de 3,5 metros que acompanhou o ciclone, os mananciais de água doce foram salgados e contaminados, e os sobreviventes sofreram com epidemias de febre tifoide, cólera, disenteria e outras doenças, além de fome, sede e falta de assistência médica e abrigo.[140][141] A recuperação das nações pobres atingidas por desastres tão graves às vezes leva anos, só para em pouco tempo serem sujeitas a novos desastres, muitas delas estando localizadas em áreas naturalmente propensas a eles, como no sudeste asiático e no Caribe. Com o crescimento constante da população do mundo e sua progressiva concentração nas cidades, que frequentemente não conseguem se adaptar a tempo para acompanhar o inchaço populacional e se tornam por isso particularmente vulneráveis, os impactos tendem a ser maiores pela maior exposição da população somada à maior intensidade dos fenômenos destrutivos.[141][142]

Mais umidade (vapor de água) no ar pode também significar uma presença de mais nuvens na atmosfera, o que, na média, poderia causar um efeito de arrefecimento. As nuvens têm um papel importante no equilíbrio energético porque controlam a energia que entra e a que sai do sistema. Podem arrefecer a Terra ao refletirem a luz solar para o espaço, e podem aquecê-la por absorção da radiação infravermelha radiada pela superfície, de um modo análogo ao dos gases estufa. Variações regionais são esperadas e o efeito dominante depende de muitos fatores, entre eles a altitude e do tamanho das nuvens e das suas gotículas. Pesquisas recentes mostram que as nuvens interagem também com muitas outras alterações físicas e biológicas que ocorrem na Terra, como 

Nuvem de poluição sobre Kuala Lumpur. Além de causarem a maior parte do aquecimento global, as emissões gasosas derivadas da combustão de combustíveis fósseis, usados por exemplo em automóveis, indústrias e usinas termoelétricas, são uma das maiores causas da poluição atmosférica.[109]

Nuvem de poluição sobre Kuala Lumpur. Além de causarem a maior parte do aquecimento global, as emissões gasosas derivadas da combustão de combustíveis fósseis, usados por exemplo em automóveis, indústrias e usinas termoelétricas, são uma das maiores causas da poluição atmosférica.[109]
Nos anos 1970 o tema já estava sendo estudado em larga escala, multiplicando-se a bibliografia especializada, mas os cientistas do clima e os ambientalistas ainda não haviam ganhado força política para colocar suas conclusões nas mesas de negociação dos governos.[103] Um dos trabalhos mais importantes desta década foi o Relatório Charney, publicado em 1979 pela National Academy of Science dos Estados Unidos, que enfocou claramente o problema e declarou que "se o dióxido de carbono continuar a se elevar, não há razão para duvidar que resultarão mudanças climáticas, e não há razão para acreditar que elas serão desprezíveis".[101] Nos anos 80, foram feitos outros estudos dos impactos das emissões humanas de gases estufa em projeções futuras de temperatura. Dois destes trabalhos[110][111] foram realizados em 1981 e 1988 por James Hansen, da NASA, um dos principais climatologistas do mundo. Além das limitações da época quanto aos dados e capacidade computacional disponíveis, havia incertezas quanto à própria sensibilidade climática, bem como à evolução das emissões humanas de gases estufa. Mesmo assim, ambos os trabalhos, quando comparados às observações subsequentes, mostram bastante precisão. O primeiro deles projetou evolução de temperatura ligeiramente inferior ao observado, e se baseou em cálculos que incluíam uma sensibilidade climática de 2,8 °C. O segundo, por sua vez, superestimou o aumento de temperatura, se baseando em uma sensibilidade climática de 4,2 °C. Tais resultados corroboram o consenso em torno da sensibilidade climática de cerca de 3 °C.[111][112]

A Conferência de Toronto, realizada em 1986, foi a primeira a colocar o clima na pauta de debates, contando com a participação de um grupo de trabalho sobre os gases estufa, mas o grupo não tinha caráter oficial e não podia impor recomendações e práticas.[103] Em 1988 Hansen apresentou seus resultados para o Congresso dos Estados Unidos, marcando uma das primeiras tentativas bem sucedidas da comunidade científica de alertar o poder público da necessidade de ação para limitar emissões de gases estufa.[101][113] Sua representação recebeu larga divulgação na imprensa e o tema se tornou imediatamente popular, mas até a data havia grande cautela entre os cientistas na associação da elevação da temperatura com as atividades humanas. Desde então as pesquisas se multiplicaram, e a referida associação ganhou crescente grau de certeza com a compilação de numerosas evidências adicionais, embora ao mesmo tempo se levantasse grande polêmica sobre a confiabilidade dos achados e das previsões.[114][115][101][116]

A partir de 1990 o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), organizado sob a chancela da Organização Meteorológica Mundial (OMM) e do Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA), e coordenando uma equipe científica vasta composta de vários milhares dos melhores especialistas de todo o mundo, passou a publicar seus relatórios. O IPCC não produz pesquisa original, mas sintetiza o estado da arte neste tema.[114][116] O relatório de 1990 já declarou que os gases estufa emitidos pelo homem já tinham alterado perceptivelmente a temperatura global, e previu que essas emissões, entre outras consequências, "vão amplificar o efeito estufa, resultando em média num aumento adicional na temperatura da superfície terrestre. O principal gás estufa, o vapor d'água, vai aumentar em resposta ao aquecimento global e fazer com que este também aumente".[117] Em 2007 veio à luz o Quarto Relatório, confirmando, com muito elevado grau de confiança, que o homem é responsável pelo aquecimento presente, e detalhando com profundidade as evidências disponíveis e as condições atuais nos vários ecossistemas e na vida humana, bem como os impactos potenciais futuros sob diferentes cenários de emissão, sugerindo adicionalmente formas de combate às origens e efeitos do problema.[116]

Em 2015 foi concluída a publicação do Quinto Relatório do IPCC, apresentando a mais ampla e atualizada síntese do conhecimento científico sobre o aquecimento global, atualizando a situação e fazendo previsões com modelos mais sofisticados e dados observacionais novos. A bibliografia especializada mais que dobrou desde o último relatório, dando muito maior segurança sobre as conclusões da síntese do IPCC, e 

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]

Bases técnicas para medição e avaliação do aquecimento

Bases técnicas para medição e avaliação do aquecimento
Determinação da temperatura global à superfície
A determinação da temperatura global à superfície é feita a partir de dados recolhidos em terra, sobretudo em estações de medição de temperatura em cidades, e nos oceanos, por meio de navios e batitermógrafos. É feita uma seleção das estações a considerar, que são as tidas como mais confiáveis, e é feita uma correção no caso de estas se encontrarem perto de urbanizações, a fim de compensar o efeito de "ilha de calor" criado nas cidades. As tendências de todas as seções são então combinadas para se chegar a uma anomalia de temperatura global – o desvio apurado a partir de uma determinada temperatura média de referência.[80] O método de cálculo varia segundo os procedimentos de cada instituição de pesquisa. Por exemplo, no Met Office do Reino Unido, o globo é dividido em seções (por ex., quadriláteros de 5º latitude por 5º longitude) e é calculada uma média ponderada da temperatura mensal média das estações escolhidas em cada seção. As seções para as quais não existem dados são deixadas em branco, sem as estimar a partir das seções vizinhas, e não entram nos cálculos. A média obtida é então comparada com a referência para o período de 1961-1990, obtendo-se o valor da anomalia para cada mês. A partir desses valores é então calculada uma média pesada correspondente à anomalia anual média global para cada Hemisfério e, a partir destas, a anomalia global. Às vezes a acurácia e a confiabilidade dessas medições são contestadas, ou se diz que há poucos dados, mas segundo o Met Office, existem imprecisões, certamente, mas elas são pequenas. Mesmo utilizando-se de métodos diferentes, as várias instituições de pesquisa que calculam este dado regularmente encontram valores similares.[80] Desde janeiro de 1979, os satélites da NASA passaram a medir a temperatura da troposfera inferior (de 1000m a 8000m de altitude) através da monitoração das emissões de microondas por parte das moléculas de oxigénio (O2) na atmosfera. O seu comprimento de onda está diretamente relacionado com a temperatura (estima-se uma precisão de medida da ordem dos 0.01 °C). Não são, portanto, diretamente comparáveis à temperatura de superfície, mas a tendência de aquecimento apresentado por nas séries históricas de temperatura por satélite são bastante similares àquelas medidas por termômetros na superfície: enquanto os dados de superfície da National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) mostram aquecimento de 0,154 °C por década, os dados da Universidade de Huntsville, Alabama, tomados a partir dos satélites da NASA, indicam 0,142 °C no mesmo período entre 1979 e 2012.[81][82]

Sensibilidade climática

Várias estimativas de sensibilidade climática, a partir de diferentes abordagens. O círculo representa o valor mais provável de cada estimativa. A faixa representa a margem de incerteza abrangendo mais de 66% da probabilidade.
Mudanças nas concentrações de gases estufa e aerossois, na cobertura dos solos e outros fatores interferem no equilíbrio energético do clima e provocam mudanças climáticas. Essas interferências afetam as trocas energéticas entre o Sol, a atmosfera e a superfície da Terra. O quanto um dado fator tem a capacidade de afetar este equilíbrio é a medida da sua forçante radiativa. A sensibilidade climática, por sua vez, é como o sistema climático responde a uma certa forçante radiativa sustentada, e é definida praticamente como o quanto a temperatura média sobe em função da duplicação da quantidade de gás carbônico na atmosfera.[83] Vários fatores podem alterar a resposta da natureza à forçante radiativa. Por exemplo, as emissões de gases e poeira em uma grande erupção vulcânica causam maior reflexão da luz solar de volta ao espaço, provocando resfriamento do sistema climático. Variações na concentração de vapor d'água também alteram o equilíbrio, ou a diminuição da calota polar ártica, assim como outros fatores.[16][83]

O primeiro estudo desse tipo data de 1896, feito pelo sueco Svante Arrhenius.[57] Daí em diante, inúmeros outros foram feitos, a partir de diversos conjuntos de dados e abordagens metodológicas, em países e épocas diferentes. Neles incluem-se tanto levantamentos empíricos, realizados a partir de dados paleoclimáticos ou medições instrumentais recentes, quanto cálculos teóricos baseados em simulações de computador – os modelos climáticos. O 5º Relatório do IPCC indica uma sensibilidade climática entre 1,5 e 4,5 °C, se a concentração de CO2 subir para o dobro dos níveis pré-industriais, isto é, de 280 ppm para 560 ppm. Uma elevação acima de 4 °C foi considerada improvável em quase todos os modelos do IPCC. Uma elevação maior que 6 °C não foi excluída mas é muito improvável, e valores abaixo de 1 °C são extremamente improváveis, dentro dos parâmetros de emissão mencionados. Vide nota[84] Nenhum dos cenários matemáticos é otimista quanto à perspectiva de conseguirmos manter o aquecimento em torno de 2 °C — isso se as metas oficiais de emissão forem cumpridas —, e nenhum deu a esta possibilidade uma chance maior do que 50%.[13] O pessimismo é justificado: Em 2013 a concentração do CO2 atmosférico ultrapassou as 400 ppm[41] e continua em ascensão ininterrupta, com novos recordes sendo quebrados continuamente. Em 9 de abril de 2016 a concentração chegou a 409,44 ppm.[85] Projeções conservadoras apontam para mais de 700 ppm até 2100, mas a evolução das emissões, mantidas como vêm se mostrando até aqui, sugere mais de 1000 ppm até o final do século.[86]

Nenhum dos efeitos produzidos pelas forçantes climáticas é instantâneo. Devido à inércia térmica dos oceanos terrestres e à lenta resposta dos outros efeitos indiretos, o sistema climático da Terra leva mais de três décadas para se estabilizar sob novos parâmetros.[87] Ou seja, o aquecimento experimentado atualmente é o resultado do acúmulo de gases emitidos até a década de 1970-80. Estudos de comprometimento climático indicam que, por esse motivo, ainda que os gases estufa se estabilizassem nos níveis do ano 2000, um aquecimento adicional de aproximadamente 0,5 °C ainda ocorreria devido a um efeito cumulativo retardado. Este aquecimento adicional é inevitável.[88] Quaisquer que sejam os níveis atingidos em 2100 na concentração de gás carbônico, seus efeitos perdurarão por muitos séculos, pois o gás permanece na atmosfera por muito tempo.[13][89]


Sensibilidade climática

Sensibilidade climática

Várias estimativas de sensibilidade climática, a partir de diferentes abordagens. O círculo representa o valor mais provável de cada estimativa. A faixa representa a margem de incerteza abrangendo mais de 66% da probabilidade.
Mudanças nas concentrações de gases estufa e aerossois, na cobertura dos solos e outros fatores interferem no equilíbrio energético do clima e provocam mudanças climáticas. Essas interferências afetam as trocas energéticas entre o Sol, a atmosfera e a superfície da Terra. O quanto um dado fator tem a capacidade de afetar este equilíbrio é a medida da sua forçante radiativa. A sensibilidade climática, por sua vez, é como o sistema climático responde a uma certa forçante radiativa sustentada, e é definida praticamente como o quanto a temperatura média sobe em função da duplicação da quantidade de gás carbônico na atmosfera.[83] Vários fatores podem alterar a resposta da natureza à forçante radiativa. Por exemplo, as emissões de gases e poeira em uma grande erupção vulcânica causam maior reflexão da luz solar de volta ao espaço, provocando resfriamento do sistema climático. Variações na concentração de vapor d'água também alteram o equilíbrio, ou a diminuição da calota polar ártica, assim como outros fatores.[16][83]

O primeiro estudo desse tipo data de 1896, feito pelo sueco Svante Arrhenius.[57] Daí em diante, inúmeros outros foram feitos, a partir de diversos conjuntos de dados e abordagens metodológicas, em países e épocas diferentes. Neles incluem-se tanto levantamentos empíricos, realizados a partir de dados paleoclimáticos ou medições instrumentais recentes, quanto cálculos teóricos baseados em simulações de computador – os modelos climáticos. O 5º Relatório do IPCC indica uma sensibilidade climática entre 1,5 e 4,5 °C, se a concentração de CO2 subir para o dobro dos níveis pré-industriais, isto é, de 280 ppm para 560 ppm. Uma elevação acima de 4 °C foi considerada improvável em quase todos os modelos do IPCC. Uma elevação maior que 6 °C não foi excluída mas é muito improvável, e valores abaixo de 1 °C são extremamente improváveis, dentro dos parâmetros de emissão mencionados. Vide nota[84] Nenhum dos cenários matemáticos é otimista quanto à perspectiva de conseguirmos manter o aquecimento em torno de 2 °C — isso se as metas oficiais de emissão forem cumpridas —, e nenhum deu a esta possibilidade uma chance maior do que 50%.[13] O pessimismo é justificado: Em 2013 a concentração do CO2 atmosférico ultrapassou as 400 ppm[41] e continua em ascensão ininterrupta, com novos recordes sendo quebrados continuamente. Em 9 de abril de 2016 a concentração chegou a 409,44 ppm.[85] Projeções conservadoras apontam para mais de 700 ppm até 2100, mas a evolução das emissões, mantidas como vêm se mostrando até aqui, sugere mais de 1000 ppm até o final do século.[86]


Nenhum dos efeitos produzidos pelas forçantes climáticas é instantâneo. Devido à inércia térmica dos oceanos terrestres e à lenta resposta dos outros efeitos indiretos, o sistema climático da Terra leva mais de três décadas para se estabilizar sob novos parâmetros.[87] Ou seja, o aquecimento experimentado atualmente é o resultado do acúmulo de gases emitidos até a década de 1970-80. Estudos de comprometimento climático indicam que, por esse motivo, ainda que os gases estufa se estabilizassem nos níveis do ano 2000, um aquecimento adicional de aproximadamente 0,5 °C ainda ocorreria devido a um efeito cumulativo retardado. Este aquecimento adicional é inevitável.[88] Quaisquer que sejam os níveis atingidos em 2100 na concentração de gás carbônico, seus efeitos perdurarão por muitos séculos, pois o gás permanece na atmosfera por muito tempo.[13][89]

Análise de hipóteses alternativas2

Bases técnicas para medição e avaliação do aquecimento
Determinação da temperatura global à superfície
A determinação da temperatura global à superfície é feita a partir de dados recolhidos em terra, sobretudo em estações de medição de temperatura em cidades, e nos oceanos, por meio de navios e batitermógrafos. É feita uma seleção das estações a considerar, que são as tidas como mais confiáveis, e é feita uma correção no caso de estas se encontrarem perto de urbanizações, a fim de compensar o efeito de "ilha de calor" criado nas cidades. As tendências de todas as seções são então combinadas para se chegar a uma anomalia de temperatura global – o desvio apurado a partir de uma determinada temperatura média de referência.[80] O método de cálculo varia segundo os procedimentos de cada instituição de pesquisa. Por exemplo, no Met Office do Reino Unido, o globo é dividido em seções (por ex., quadriláteros de 5º latitude por 5º longitude) e é calculada uma média ponderada da temperatura mensal média das estações escolhidas em cada seção. As seções para as quais não existem dados são deixadas em branco, sem as estimar a partir das seções vizinhas, e não entram nos cálculos. A média obtida é então comparada com a referência para o período de 1961-1990, obtendo-se o valor da anomalia para cada mês. A partir desses valores é então calculada uma média pesada correspondente à anomalia anual média global para cada Hemisfério e, a partir destas, a anomalia global. Às vezes a acurácia e a confiabilidade dessas medições são contestadas, ou se diz que há poucos dados, mas segundo o Met Office, existem imprecisões, certamente, mas elas são pequenas. Mesmo utilizando-se de métodos diferentes, as várias instituições de pesquisa que calculam este dado regularmente encontram valores similares.[80] Desde janeiro de 1979, os satélites da NASA passaram a medir a temperatura da troposfera inferior (de 1000m a 8000m de altitude) através da monitoração das emissões de microondas por parte das moléculas de oxigénio (O2) na atmosfera. O seu comprimento de onda está diretamente relacionado com a temperatura (estima-se uma precisão de medida da ordem dos 0.01 °C). Não são, portanto, diretamente comparáveis à temperatura de superfície, mas a tendência de aquecimento apresentado por nas séries históricas de temperatura por satélite são bastante similares àquelas medidas por termômetros na superfície: enquanto os dados de superfície da National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) mostram aquecimento de 0,154 °C por década, os dados da Universidade de Huntsville, Alabama, tomados a partir dos satélites da NASA, indicam 0,142 °C no mesmo período entre 1979 e 2012.[81][82]

Sensibilidade climática

Várias estimativas de sensibilidade climática, a partir de diferentes abordagens. O círculo representa o valor mais provável de cada estimativa. A faixa representa a margem de incerteza abrangendo mais de 66% da probabilidade.
Mudanças nas concentrações de gases estufa e aerossois, na cobertura dos solos e outros fatores interferem no equilíbrio energético do clima e provocam mudanças climáticas. Essas interferências afetam as trocas energéticas entre o Sol, a atmosfera e a superfície da Terra. O quanto um dado fator tem a capacidade de afetar este equilíbrio é a medida da sua forçante radiativa. A sensibilidade climática, por sua vez, é como o sistema climático responde a uma certa forçante radiativa sustentada, e é definida praticamente como o quanto a temperatura média sobe em função da duplicação da quantidade de gás carbônico na atmosfera.[83] Vários fatores podem alterar a resposta da natureza à forçante radiativa. Por exemplo, as emissões de gases e poeira em uma grande erupção vulcânica causam maior reflexão da luz solar de volta ao espaço, provocando resfriamento do sistema climático. Variações na concentração de vapor d'água também alteram o equilíbrio, ou a diminuição da calota polar ártica, assim como outros fatores.[16][83]

O primeiro estudo desse tipo data de 1896, feito pelo sueco Svante Arrhenius.[57] Daí em diante, inúmeros outros foram feitos, a partir de diversos conjuntos de dados e abordagens metodológicas, em países e épocas diferentes. Neles incluem-se tanto levantamentos empíricos, realizados a partir de dados paleoclimáticos ou medições instrumentais recentes, quanto cálculos teóricos baseados em simulações de computador – os modelos climáticos. O 5º Relatório do IPCC indica uma sensibilidade climática entre 1,5 e 4,5 °C, se a concentração de CO2 subir para o dobro dos níveis pré-industriais, isto é, de 280 ppm para 560 ppm. Uma elevação acima de 4 °C foi considerada improvável em quase todos os modelos do IPCC. Uma elevação maior que 6 °C não foi excluída mas é muito improvável, e valores abaixo de 1 °C são extremamente improváveis, dentro dos parâmetros de emissão mencionados. Vide nota[84] Nenhum dos cenários matemáticos é otimista quanto à perspectiva de conseguirmos manter o aquecimento em torno de 2 °C — isso se as metas oficiais de emissão forem cumpridas —, e nenhum deu a esta possibilidade uma chance maior do que 50%.[13] O pessimismo é justificado: Em 2013 a concentração do CO2 atmosférico ultrapassou as 400 ppm[41] e continua em ascensão ininterrupta, com novos recordes sendo quebrados continuamente. Em 9 de abril de 2016 a concentração chegou a 409,44 ppm.[85] Projeções conservadoras apontam para mais de 700 ppm até 2100, mas a evolução das emissões, mantidas como vêm se mostrando até aqui, sugere mais de 1000 ppm até o final do século.[86]


Nenhum dos efeitos produzidos pelas forçantes climáticas é instantâneo. Devido à inércia térmica dos oceanos terrestres e à lenta resposta dos outros efeitos indiretos, o sistema climático da Terra leva mais de três décadas para se estabilizar sob novos parâmetros.[87] Ou seja, o aquecimento experimentado atualmente é o resultado do acúmulo de gases emitidos até a década de 1970-80. Estudos de comprometimento climático indicam que, por esse motivo, ainda que os gases estufa se estabilizassem nos níveis do ano 2000, um aquecimento adicional de aproximadamente 0,5 °C ainda ocorreria devido a um efeito cumulativo retardado. Este aquecimento adicional é inevitável.[88] Quaisquer que sejam os níveis atingidos em 2100 na concentração de gás carbônico, seus efeitos perdurarão por muitos séculos, pois o gás permanece na atmosfera por muito tempo.[13][89]