21.1: O efeito estufa e as mudanças climáticas

A temperatura da Terra é um ato de equilíbrio

A temperatura da Terra depende do equilíbrio entre a energia que entra e sai do planeta. Quando a energia que entra do sol é absorvida, a Terra aquece. Quando a energia do sol é refletida de volta ao espaço, a Terra evita o aquecimento. Quando a energia é liberada da Terra para o espaço, o planeta esfria. Muitos fatores, tanto naturais quanto humanos, podem causar mudanças no balanço energético da Terra, incluindo:

• Mudanças no efeito estufa, que afetam a quantidade de calor retida pela atmosfera terrestre;
• Variações na energia do sol atingindo a Terra;
• Mudanças na refletividade da atmosfera e da superfície da Terra.

Cientistas reuniram uma imagem do clima da Terra, que remonta a centenas de milhares de anos, analisando uma série de medidas indiretas do clima, como núcleos de gelo, anéis de árvores, tamanho da geleira, contagem de pólen e sedimentos oceânicos. Os cientistas também estudaram as mudanças na órbita da Terra ao redor do sol e a atividade do próprio sol.

O registro histórico mostra que o clima varia naturalmente em uma ampla variedade de escalas de tempo. Em geral, as mudanças climáticas anteriores à Revolução Industrial nos anos 1700 podem ser explicadas por causas naturais, como mudanças na energia solar, erupções vulcânicas e mudanças naturais nas concentrações de gases de efeito estufa (GEE). Mudanças recentes no clima, no entanto, não podem ser explicadas apenas por causas naturais. Pesquisas indicam que é muito improvável que as causas naturais expliquem a maioria do aquecimento observado, especialmente o aquecimento desde meados do século XX. Pelo contrário, as atividades humanas, especialmente nossa combustão de combustíveis fósseis, explicam o aquecimento atual (figura\(\PageIndex{a}\)). O consenso científico é claro: por meio de alterações no ciclo do carbono, os humanos estão mudando o clima global ao aumentar os efeitos de algo conhecido como efeito estufa.

Figura\(\PageIndex{a}\): Este gráfico mostra as temperaturas previstas de dois modelos climáticos e as temperaturas observadas de 1880 a 2020. O primeiro modelo considerou apenas fatores naturais que poderiam influenciar a temperatura e é representado pela linha verde (inferior). Ele mostra algumas flutuações na temperatura sem nenhum aumento ou diminuição geral. O segundo modelo considerou fatores humanos e naturais e é representado pela linha laranja (topo). Mostra um aumento geral na temperatura. As observações reais (preto, linha recortada; meio) coincidem mais com o segundo modelo. No geral, a temperatura aumentou cerca de 1,2 graus Celsius (2,1 graus Fahrenheit) desde os tempos pré-industriais. Imagem renomeada da Efbrazil (CC-BY-SA).

O efeito estufa faz com que a atmosfera retenha o calor

Jardineiros que vivem em ambientes moderados ou frios usam estufas porque elas retêm o calor e criam um ambiente mais quente do que as temperaturas externas. Isso é ótimo para plantas que gostam de calor ou são sensíveis a temperaturas frias, como plantas de tomate e pimenta. As estufas contêm vidro ou plástico que permitem a passagem da luz visível do sol. Essa luz, que é uma forma de energia, é absorvida pelas plantas, pelo solo e pelas superfícies e as aquece. Parte dessa energia térmica é então irradiada para o exterior na forma de radiação infravermelha, uma forma diferente de energia. Ao contrário da luz visível, o vidro da estufa bloqueia a radiação infravermelha, retendo assim a energia térmica, fazendo com que a temperatura dentro da estufa aumente.

O mesmo fenômeno acontece dentro de um carro em um dia ensolarado. Você já percebeu o quanto um carro pode ficar mais quente em comparação com a temperatura externa? A energia luminosa do sol passa pelas janelas e é absorvida pelas superfícies do carro, como assentos e painel. Essas superfícies quentes então irradiam radiação infravermelha, que não pode passar pelo vidro. Essa energia infravermelha aprisionada faz com que a temperatura do ar no carro aumente. Esse processo é comumente conhecido como efeito estufa.

O vídeo abaixo foi feito para crianças, mas fornece uma introdução clara e simples ao efeito estufa.

O efeito estufa também acontece com toda a Terra. Obviamente, nosso planeta não está cercado por janelas de vidro. Em vez disso, a Terra é envolvida por uma atmosfera que contém gases de efeito estufa (GEE). Assim como o vidro de uma estufa, os GEE permitem que a energia da luz visível do sol passe, mas eles bloqueiam a radiação infravermelha que é irradiada da Terra em direção ao espaço (figura\(\PageIndex{b}\)). Dessa forma, eles ajudam a reter a energia térmica que, posteriormente, aumenta a temperatura do ar. Ser um gás de efeito estufa é uma propriedade física de certos tipos de gases; devido à sua estrutura molecular, eles absorvem comprimentos de onda da radiação infravermelha, mas são transparentes à luz visível. Alguns gases de efeito estufa notáveis são vapor de água (H ₂ O), dióxido de carbono (CO ₂) e metano (CH ₄). Os GEE agem como um cobertor, tornando a Terra significativamente mais quente do que seria de outra forma. Os cientistas estimam que a temperatura média na Terra seria de -18º C sem GEE que ocorram naturalmente.

Figura\(\PageIndex{b}\): O efeito estufa aprimorado. Etapa 1: Parte da radiação solar atinge a superfície da Terra e outra é refletida de volta ao espaço. Etapa 2: O resto da energia do sol é absorvida pela terra e pelos oceanos, aquecendo a Terra. Etapa 3: O calor irradia da Terra em direção ao espaço. Etapa 4: Parte do calor é retida pelos gases de efeito estufa na atmosfera, aquecendo a Terra. Etapa 5: Atividades humanas, como queima de combustíveis fósseis, agricultura e desmatamento de terras, aumentaram as concentrações de gases de efeito estufa na atmosfera. Etapa 6: Isso está retendo o calor extra, fazendo com que a temperatura da Terra aumente.

O que é aquecimento global?

O aquecimento global se refere ao aumento recente e contínuo da temperatura média global perto da superfície da Terra. É causado principalmente pelo aumento das concentrações de gases de efeito estufa na atmosfera. O aquecimento global está causando mudanças nos padrões climáticos. No entanto, o aquecimento global em si representa apenas um aspecto da mudança climática.

O que é mudança climática?

A mudança climática se refere a qualquer mudança significativa nas medidas do clima que dure por um longo período de tempo. Em outras palavras, as mudanças climáticas incluem grandes mudanças nos padrões de temperatura, precipitação ou vento, entre outros efeitos, que ocorrem ao longo de várias décadas ou mais.

Os principais gases de efeito estufa

Os GEE mais importantes emitidos diretamente pelos humanos incluem CO ₂ e metano. O dióxido de carbono (CO ₂) é o principal gás de efeito estufa que está contribuindo para as recentes mudanças climáticas globais. O CO ₂ é um componente natural do ciclo do carbono, envolvido em atividades como fotossíntese, respiração, erupções vulcânicas e troca oceano-atmosfera. As atividades humanas, principalmente a queima de combustíveis fósseis e mudanças no uso da terra, liberam quantidades muito grandes de CO ₂ para a atmosfera, fazendo com que sua concentração na atmosfera aumente.

As concentrações atmosféricas de CO ₂ aumentaram 45% desde os tempos pré-industriais, de aproximadamente 280 partes por milhão (ppm) no século 18 para 409,8 ppm em 2019 (figura\(\PageIndex{c}\)). O nível atual de CO ₂ é mais alto do que em pelo menos 800.000 anos, com base em evidências de núcleos de gelo que preservam gases atmosféricos antigos (figura\(\PageIndex{d-f}\)). Atualmente, as atividades humanas liberam mais de 30 bilhões de toneladas de CO ₂ na atmosfera todos os anos. Enquanto algumas erupções vulcânicas liberaram grandes quantidades de CO ₂ em um passado distante, o Serviço Geológico dos EUA (USGS) relata que as atividades humanas agora emitem mais de 135 vezes mais CO ₂ do que vulcões a cada ano. Esse acúmulo humano de CO ₂ na atmosfera é como uma banheira cheia de água, onde mais água flui da torneira do que o dreno pode tirar.

Figura\(\PageIndex{c}\): Concentração média mensal de dióxido de carbono em partes por milhão (ppm) medida no Observatório Mauna Loa, Havaí. Os dados de dióxido de carbono em Mauna Loa constituem o registro mais longo de medições diretas de CO ₂ na atmosfera. A linha vermelha flutuante representa os valores médios mensais, centrados no meio de cada mês. As concentrações de dióxido de carbono diminuem a cada verão devido ao aumento da fotossíntese. A linha preta mais suave representa o mesmo, após correção para o ciclo sazonal médio. Imagem e legenda (modificadas) pela NOAA (domínio público).

Figura\(\PageIndex{d}\): O núcleo de gelo EastGrip, que foi perfurado a partir do manto de gelo da Groenlândia. Você pode ler mais aqui. Imagem de Helle Astrid Kjær (CC-BY).

Figura\(\PageIndex{e}\): Este gráfico, baseado na comparação de amostras atmosféricas contidas em núcleos de gelo e medições diretas mais recentes, fornece evidências de que o CO2 atmosférico aumentou desde a Revolução Industrial. No eixo x estão os anos anteriores a hoje (0 = 1950). Começa 400.000 anos antes de 1950. No eixo y está o nível de dióxido de carbono em partes por milhão. Os níveis de dióxido de carbono flutuaram ao longo dos anos, mas nunca ultrapassaram 300 partes por milhão até 1950. Em 2018, os níveis de dióxido de carbono atingiram 409,8 ppm. (Este gráfico tem alguns anos e mostra o nível atual de CO ₂ a 400 ppm; Crédito: dados do núcleo de gelo Vostok/J.R. Petit et al.; registro de CO2 NOAA Mauna Loa.)

Figura\(\PageIndex{f}\): Gráfico da mudança de temperatura em graus Celsius (linha superior, azul) e concentração de dióxido de carbono em partes por milhão por volume (inferior, linha verde) medida a partir do núcleo de gelo de Vostok, Antártica. Eles estão associados há mais de 400.000 anos. Conforme a concentração de dióxido de carbono aumentou, a temperatura também aumentou. Conforme a concentração de dióxido de carbono diminuiu, a temperatura também diminuiu Esses dados foram coletados em 1999. Desde então, as concentrações de dióxido de carbono aumentaram para 409,8 ppm (média de 2019). Imagem e legenda (modificadas) por NOAA/Autopilot (CC-BY-SA)

Outros gases de efeito estufa

Embora essa concentração seja muito menor que a do CO ₂, o metano (CH ₄) é 28 vezes mais potente que o gás de efeito estufa. O metano é produzido quando as bactérias decompõem a matéria orgânica em condições anaeróbicas e pode ser liberado devido a processos naturais ou antropogênicos. Condições anaeróbicas podem ocorrer quando a matéria orgânica fica presa debaixo d'água (como nos arrozais) ou no intestino de herbívoros. As causas antropogênicas agora são responsáveis por 60% da liberação total de metano. Os exemplos incluem agricultura, extração e transporte de combustíveis fósseis, mineração, uso de aterros sanitários e queima de florestas. Especificamente, a criação de gado libera metano devido à fermentação em seus rúmens produz metano que é expelido do trato gastrointestinal. O metano é mais abundante na atmosfera da Terra agora do que em qualquer outro momento nos últimos 650.000 anos, e as concentrações de CH ₄ aumentaram acentuadamente durante a maior parte do século XX. Agora, eles estão mais de duas vezes e meia nos níveis pré-industriais (1,9 ppm), mas a taxa de aumento diminuiu consideravelmente nas últimas décadas.

O vapor de água é o gás de efeito estufa mais abundante e também o mais importante em termos de sua contribuição para o efeito estufa natural, apesar de ter uma vida útil atmosférica curta. Algumas atividades humanas podem influenciar os níveis locais de vapor de água. No entanto, em escala global, a concentração de vapor de água é controlada pela temperatura, o que influencia as taxas gerais de evaporação e precipitação. Portanto, a concentração global de vapor de água não é substancialmente afetada pelas emissões humanas diretas.

O ozônio no nível do solo (O ₃), que também tem uma vida útil atmosférica curta, é um potente gás de efeito estufa. As reações químicas criam ozônio a partir das emissões de óxidos de nitrogênio e compostos orgânicos voláteis de automóveis, usinas de energia e outras fontes industriais e comerciais na presença de luz solar (conforme discutido na seção 10.1). Além de reter o calor, o ozônio é um poluente que pode causar problemas de saúde respiratória e danificar plantações e ecossistemas.

Mudanças na energia do sol afetam a quantidade de energia que chega à Terra

O clima pode ser influenciado por mudanças naturais que afetam a quantidade de energia solar que chega à Terra. Essas mudanças incluem mudanças dentro do sol e mudanças na órbita da Terra. Mudanças que ocorrem no próprio sol podem afetar a intensidade da luz solar que atinge a superfície da Terra. A intensidade da luz solar pode causar aquecimento (durante períodos de maior intensidade solar) ou resfriamento (durante períodos de intensidade solar mais fraca). O sol segue um ciclo natural de 11 anos de pequenos altos e baixos de intensidade, mas o efeito no clima da Terra é pequeno. Mudanças na forma da órbita da Terra, bem como na inclinação e posição do eixo da Terra, também podem afetar a quantidade de luz solar que atinge a superfície da Terra.

Mudanças na intensidade do sol influenciaram o clima da Terra no passado. Por exemplo, a chamada “Pequena Idade do Gelo” entre os séculos XVII e XIX pode ter sido parcialmente causada por uma fase de baixa atividade solar de 1645 a 1715, que coincidiu com temperaturas mais baixas. A Pequena Idade do Gelo se refere a um leve resfriamento da América do Norte, Europa e provavelmente outras áreas ao redor do globo. Mudanças na órbita da Terra tiveram um grande impacto no clima ao longo de dezenas de milhares de anos. Essas mudanças parecem ser a principal causa de ciclos anteriores de eras glaciais, nos quais a Terra experimentou longos períodos de temperaturas frias (eras glaciais), bem como períodos interglaciais mais curtos (períodos entre as eras glaciais) de temperaturas relativamente mais quentes.

As mudanças na energia solar continuam afetando o clima. No entanto, a atividade solar tem sido relativamente constante, além do ciclo de 11 anos, desde meados do século XX e, portanto, não explica o recente aquecimento da Terra. Da mesma forma, mudanças na forma da órbita da Terra, bem como na inclinação e posição do eixo da Terra, afetam a temperatura em escalas de tempo relativamente longas (dezenas de milhares de anos) e, portanto, não podem explicar o aquecimento recente.

Mudanças na refletividade afetam a quantidade de energia que entra no sistema terrestre

Quando a energia solar chega à Terra, ela pode ser refletida ou absorvida. A quantidade refletida ou absorvida depende da superfície e da atmosfera da Terra. Objetos e superfícies de cores claras, como neve e nuvens, tendem a refletir a maior parte da luz solar, enquanto objetos e superfícies mais escuras, como o oceano e as florestas, tendem a absorver mais luz solar. O termo albedo se refere à quantidade de radiação solar refletida de um objeto ou superfície, geralmente expressa como uma porcentagem. A Terra como um todo tem um albedo de cerca de 30%, o que significa que 70% da luz solar que chega ao planeta é absorvida. A luz solar que é absorvida aquece a terra, a água e a atmosfera da Terra.

O albedo também é afetado pelos aerossóis. Os aerossóis são pequenas partículas ou gotículas de líquido na atmosfera que podem absorver ou refletir a luz solar. Ao contrário dos gases de efeito estufa (GEE), os efeitos climáticos dos aerossóis variam dependendo do que são feitos e de onde são emitidos. Esses aerossóis que refletem a luz solar, como partículas de erupções vulcânicas ou emissões de enxofre da queima de carvão, têm um efeito de resfriamento. Aqueles que absorvem a luz solar, como o carbono negro (uma parte da fuligem), têm um efeito de aquecimento.

Mudanças naturais no albedo, como o derretimento do gelo marinho ou o aumento da cobertura de nuvens, contribuíram para as mudanças climáticas no passado, muitas vezes atuando como feedback para outros processos. Os vulcões têm desempenhado um papel notável no clima. Partículas vulcânicas que atingem a alta atmosfera podem refletir luz solar suficiente de volta ao espaço para resfriar a superfície do planeta em alguns décimos de grau por vários anos. Partículas vulcânicas de uma única erupção não produzem mudanças a longo prazo porque permanecem na atmosfera por um tempo muito menor do que os GEE.

Mudanças humanas no uso e cobertura da terra mudaram o albedo da Terra. Processos como desmatamento, reflorestamento, desertificação e urbanização geralmente contribuem para mudanças no clima nos locais em que ocorrem. Esses efeitos podem ser significativos regionalmente, mas são menores quando calculados em média em todo o mundo.

Consenso científico: a mudança climática global é real

O Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) foi criado em 1988 pelo Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente e pela Organização Meteorológica Mundial. É encarregado da tarefa de avaliar e sintetizar as evidências científicas em torno das mudanças climáticas globais. O IPCC usa essas informações para avaliar os impactos atuais e os riscos futuros, além de fornecer avaliações aos formuladores de políticas. Essas avaliações são divulgadas aproximadamente uma vez a cada seis anos. O relatório mais recente, a 5ª Avaliação, foi lançado em 2013. Centenas de cientistas renomados de todo o mundo são escolhidos para criar esses relatórios. Ao longo da história do IPCC, esses cientistas revisaram milhares de estudos revisados por pares e disponíveis publicamente. O consenso científico é claro: a mudança climática global é real e os humanos provavelmente são a causa dessa mudança.

Além disso, as principais agências científicas dos Estados Unidos, incluindo a Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA) e a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA), também concordam que a mudança climática está ocorrendo e que os humanos a estão impulsionando. Em 2010, o Conselho Nacional de Pesquisa dos EUA concluiu que “a mudança climática está ocorrendo, é muito provavelmente causada por atividades humanas e representa riscos significativos para uma ampla gama de sistemas humanos e naturais”. Muitas organizações científicas independentes divulgaram declarações semelhantes, tanto nos Estados Unidos quanto no exterior. Isso não significa necessariamente que todo cientista esteja de acordo com cada componente do problema da mudança climática, mas existe um amplo consenso de que a mudança climática está acontecendo e é causada principalmente pelo excesso de gases de efeito estufa das atividades humanas. Os críticos das mudanças climáticas, impulsionados pela ideologia em vez de evidências, tentam sugerir ao público que não há consenso científico sobre a mudança climática global. Essa afirmação é claramente falsa.

Situação atual da mudança climática global e mudanças futuras

As concentrações de gases de efeito estufa na atmosfera continuarão a aumentar, a menos que os bilhões de toneladas de emissões antropogênicas a cada ano diminuam substancialmente. Espera-se que o aumento das concentrações faça o seguinte:

• Aumentar a temperatura média da Terra (figura\(\PageIndex{g}\)),
• Influenciar os padrões e quantidades de precipitação,
• Reduza a cobertura de gelo e neve, bem como o permafrost,
• Eleve o nível do mar (figura\(\PageIndex{h}\)),
• Aumente a acidez dos oceanos.

Figura\(\PageIndex{g}\): Os aumentos de temperatura foram mais pronunciados nas latitudes do norte e nas massas de terra. As cores representam a diferença de temperatura entre a média de 2011-2020 e a linha de base de 1951-1980, com cores mais quentes (amarelo, laranja, vermelho) representando aumentos e cores frias (verde, azul) representando diminuições. A imagem usa médias de longo prazo de pelo menos uma década para suavizar a variabilidade climática devido a fatores como o El Niño. As áreas cinzentas na imagem não têm dados suficientes para renderização. Imagem e legenda (modificadas) do Estúdio de Visualização Científica da NASA/Eric Fisk (domínio público).

 

Figura\(\PageIndex{h}\): Variação da altura do mar (mm) ao longo do tempo. A altura do mar aumentou cerca de 3,3 milímetros por ano, em média, desde 1993. Os dados são de observações via satélite do nível do mar pelo Centro de Voo Espacial Goddard da NASA. Imagem da NASA (domínio público).

Essas mudanças afetarão nosso suprimento de alimentos, recursos hídricos, infraestrutura, ecossistemas e até mesmo nossa própria saúde. A magnitude e a taxa das futuras mudanças climáticas dependerão principalmente dos seguintes fatores:

• A taxa na qual os níveis de concentração de gases de efeito estufa em nossa atmosfera continuam aumentando,
• Quão fortemente as características do clima (por exemplo, temperatura, precipitação e nível do mar) respondem ao aumento esperado nas concentrações de gases de efeito estufa,
• Influências naturais no clima (por exemplo, da atividade vulcânica e mudanças na intensidade do sol) e nos processos naturais dentro do sistema climático (por exemplo, mudanças nos padrões de circulação oceânica).

Emissões de GEE passadas e atuais afetarão o clima em um futuro distante

Muitos gases de efeito estufa permanecem na atmosfera por longos períodos de tempo. Como resultado, mesmo que as emissões parassem de aumentar, as concentrações atmosféricas de gases de efeito estufa continuariam elevadas por centenas de anos. Além disso, se estabilizássemos as concentrações e a composição da atmosfera atual permanecesse estável (o que exigiria uma redução drástica nas emissões atuais de gases de efeito estufa), as temperaturas do ar na superfície continuariam a aquecer. Isso ocorre porque os oceanos, que armazenam calor, levam muitas décadas para responder totalmente às maiores concentrações de gases de efeito estufa. A resposta do oceano a maiores concentrações de gases de efeito estufa e temperaturas mais altas continuará a impactar o clima nas próximas décadas a centenas de anos.

Mudanças futuras de temperatura

Os modelos climáticos projetam as seguintes mudanças importantes relacionadas à temperatura:

• Espera-se que as temperaturas médias globais aumentem de 2° F a 11,5° F até 2100, dependendo do nível de futuras emissões de gases de efeito estufa e dos resultados de vários modelos climáticos.
• Em 2100, espera-se que a temperatura média global aqueça pelo menos duas vezes mais do que nos últimos 100 anos.
• Espera-se que as temperaturas do ar no nível do solo continuem a aquecer mais rapidamente na terra do que nos oceanos.
• Prevê-se que algumas partes do mundo tenham aumentos de temperatura maiores do que a média global.

Eventos futuros de precipitação e tempestades

É provável que os padrões de precipitação e tempestades, incluindo chuva e queda de neve, mudem. No entanto, algumas dessas mudanças são menos certas do que as associadas à temperatura. As projeções mostram que as futuras mudanças de precipitação e tempestades variarão de acordo com a estação e a região. Algumas regiões podem ter menos precipitação, algumas podem ter mais precipitação e outras podem ter pouca ou nenhuma alteração. A quantidade de chuva que cai em eventos de forte precipitação provavelmente aumentará na maioria das regiões, enquanto as trilhas de tempestade devem se deslocar em direção aos pólos. Os modelos climáticos projetam as seguintes mudanças de precipitação e tempestade:

• Espera-se que a precipitação média anual global até o final do século aumente, embora as mudanças na quantidade e intensidade da precipitação variem de acordo com a região.
• A intensidade dos eventos de precipitação provavelmente aumentará em média. Isso será particularmente pronunciado nas regiões tropicais e de alta latitude, que também devem sofrer aumentos gerais na precipitação.
• É provável que a força dos ventos associados às tempestades tropicais aumente. A quantidade de precipitação que cai nas tempestades tropicais também deve aumentar.
• Prevê-se que a precipitação média anual aumente em algumas áreas e diminua em outras.

Future Ice, Snowpack e Permafrost

O gelo marinho do Ártico já está diminuindo drasticamente. A área de cobertura de neve no hemisfério norte diminuiu desde 1970. A temperatura do permafrost aumentou no último século, tornando-o mais suscetível ao descongelamento. No próximo século, espera-se que o gelo marinho continue diminuindo, as geleiras continuem a encolher, a cobertura de neve continue diminuindo e o permafrost continue a derreter.

Para cada 2° F de aquecimento, os modelos projetam uma redução de cerca de 15% na extensão da média anual do gelo marinho e uma redução de 25% no gelo marinho do Ártico em setembro. Espera-se que as seções costeiras dos mantos de gelo da Groenlândia e da Antártica continuem derretendo ou deslizando para o oceano. Se a taxa desse derretimento do gelo aumentar no século 21, os mantos de gelo podem aumentar significativamente o aumento global do nível do mar. Espera-se que as geleiras continuem diminuindo de tamanho. Espera-se que a taxa de derretimento continue aumentando, o que contribuirá para o aumento do nível do mar.

Mudança futura do nível do mar

O aquecimento das temperaturas contribui para o aumento do nível do mar expandindo a água do oceano, derretendo as geleiras das montanhas e as calotas polares e fazendo com que partes das camadas de gelo da Groenlândia e da Antártica derretam ou fluam para o oceano. Desde 1870, o nível global do mar aumentou cerca de 8 polegadas. As estimativas do aumento futuro do nível do mar variam para diferentes regiões, mas espera-se que o nível global do mar no próximo século aumente a uma taxa maior do que nos últimos 50 anos. A contribuição da expansão térmica, calotas polares e pequenas geleiras para a elevação do nível do mar é relativamente bem estudada, mas os impactos das mudanças climáticas nas camadas de gelo são menos compreendidos e representam uma área ativa de pesquisa. Assim, é mais difícil prever o quanto as mudanças nas camadas de gelo contribuirão para o aumento do nível do mar. Os mantos de gelo da Groenlândia e da Antártica podem contribuir com um aumento adicional de 1 pé do nível do mar, dependendo de como os mantos de gelo respondem.

Fatores regionais e locais influenciarão o futuro aumento relativo do nível do mar em costas específicas ao redor do mundo (figura\(\PageIndex{i}\)). Por exemplo, o aumento relativo do nível do mar depende das mudanças na elevação da terra que ocorrem como resultado da subsidência (afundamento) ou elevação (aumento), além de coisas como correntes locais, ventos, salinidade, temperatura da água e proximidade com camadas de gelo mais finas. Supondo que essas forças geológicas históricas continuem, um aumento de 2 pés no nível global do mar até 2100 resultaria no seguinte aumento relativo do nível do mar:

• 2,3 pés na cidade de Nova York
• 2,9 pés em Hampton Roads, Virgínia
• 3,5 pés em Galveston, Texas
• 1 pé em Neah Bay, no estado de Washington

Figura\(\PageIndex{i}\): O governo dos Estados Unidos pagou para que os residentes da Ilha De Jean Charles, uma ilha ao sul da Louisiana (que também faz parte da Louisiana), se mudassem quando ela se tornasse habitável devido ao aumento do nível do mar. Imagem de Karen Apricot (CC-BY-SA).

Acidificação futura dos oceanos

A acidificação dos oceanos é o processo de diminuição do pH das águas oceânicas. Os oceanos se tornam mais ácidos à medida que as emissões de dióxido de carbono (CO ₂) na atmosfera se dissolvem no oceano. Essa mudança é medida na escala de pH, com valores mais baixos sendo mais ácidos. O nível de pH dos oceanos diminuiu em aproximadamente 0,1 unidade de pH desde os tempos pré-industriais, o que equivale a um aumento de 25% na acidez. Prevê-se que o nível de pH dos oceanos diminua ainda mais até o final do século, já que se espera que as concentrações de CO ₂ aumentem no futuro próximo. A acidificação dos oceanos afeta negativamente muitas espécies marinhas, incluindo plâncton, moluscos, crustáceos e corais. À medida que a acidificação dos oceanos aumenta, a disponibilidade de carbonato de cálcio diminuirá. O carbonato de cálcio é um elemento essencial para as conchas e esqueletos de muitos organismos marinhos. Se as concentrações atmosféricas de CO ₂ dobrarem, projeta-se que as taxas de calcificação de corais diminuam em mais de 30%. Se as concentrações de CO ₂ continuarem aumentando na taxa atual, os corais podem se tornar raros em recifes tropicais e subtropicais até 2050.

Interações incompatíveis

A mudança climática também afeta a fenologia, o estudo dos efeitos das condições climáticas no momento de eventos periódicos do ciclo de vida, como floração em plantas ou migração em pássaros. Pesquisadores demonstraram que 385 espécies de plantas na Grã-Bretanha estão florescendo 4,5 dias mais cedo do que o registrado anteriormente nos 40 anos anteriores. Além disso, as espécies polinizadas por insetos tinham maior probabilidade de florescer mais cedo do que as espécies polinizadas pelo vento. O impacto das mudanças na data de floração seria mitigado se os insetos polinizadores surgissem mais cedo. Esse tempo incompatível de plantas e polinizadores pode resultar em efeitos nocivos no ecossistema porque, para uma sobrevivência contínua, as plantas polinizadas por insetos devem florescer quando seus polinizadores estão presentes.

Da mesma forma, as aves migratórias dependem de sinais de duração do dia, que não são influenciados pelas mudanças climáticas. Suas fontes de alimento para insetos, no entanto, surgem no início do ano em resposta às temperaturas mais altas. Como resultado, as mudanças climáticas diminuem a disponibilidade de alimentos para espécies de aves migratórias.

Propagação da doença

Esse aumento nas temperaturas globais aumentará a variedade de insetos portadores de doenças e os vírus e parasitas patogênicos que eles abrigam. Assim, as doenças se espalharão para novas regiões do globo. Essa disseminação já foi documentada com a dengue, uma doença que afeta centenas de milhões por ano, de acordo com a Organização Mundial da Saúde. Temperaturas mais baixas normalmente limitam a distribuição de certas espécies, como os mosquitos que transmitem a malária, porque temperaturas de congelamento destroem seus ovos.

Não só a variedade de alguns insetos causadores de doenças se expandirá, mas o aumento das temperaturas também acelerará seus ciclos de vida, o que lhes permitirá procriar e se multiplicar mais rapidamente, e talvez desenvolva a resistência a pesticidas mais rapidamente. Além da dengue, espera-se que outras doenças se espalhem para novas partes do mundo à medida que o clima global esquenta. Isso inclui malária, febre amarela, vírus do Nilo Ocidental, vírus zika e chikungunya.

As mudanças climáticas não aumentam apenas a propagação de doenças em humanos. O aumento das temperaturas está associado a uma maior mortalidade de anfíbios devido à quitridiomicose (consulte Espécies invasoras). Da mesma forma, temperaturas mais altas exacerbaram as infestações de árvores coníferas por besouros, como pinheiros e abetos.

A mudança climática afeta a todos

Nossas vidas estão conectadas ao clima. As sociedades humanas se adaptaram ao clima relativamente estável que desfrutamos desde a última era glacial, que terminou há vários milhares de anos. O aquecimento do clima trará mudanças que podem afetar nosso abastecimento de água, agricultura, sistemas de energia e transporte, o meio ambiente natural e até mesmo nossa própria saúde e segurança.

O dióxido de carbono pode permanecer na atmosfera por quase um século, em média, então a Terra continuará a aquecer nas próximas décadas. Quanto mais quente fica, maior o risco de mudanças mais severas no clima e no sistema da Terra. Embora seja difícil prever os impactos exatos das mudanças climáticas, o que está claro é que o clima ao qual estamos acostumados não é mais um guia confiável sobre o que esperar no futuro.

Podemos reduzir os riscos que enfrentaremos com as mudanças climáticas. Ao fazer escolhas que reduzem a poluição dos gases de efeito estufa e nos preparando para as mudanças que já estão em andamento, podemos reduzir os riscos das mudanças climáticas. Nossas decisões de hoje moldarão o mundo em que nossos filhos e netos viverão.

Você pode tomar medidas em casa, na estrada e no escritório para reduzir as emissões de gases de efeito estufa e os riscos associados às mudanças climáticas. Muitas dessas etapas podem economizar dinheiro. Alguns, como caminhar ou andar de bicicleta para o trabalho, podem até melhorar sua saúde! Você também pode se envolver em nível local ou estadual para apoiar programas de eficiência energética, energia limpa ou outros programas climáticos.

Leitura suplementar sugerida

Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas. 2013. 5ª avaliação: resumo para formuladores de políticas.

NASA. 2018. Mudança climática global: sinais vitais do planeta. Este site da NASA oferece uma variedade multimídia de conteúdo envolvente. Saiba mais sobre as mudanças climáticas usando dados coletados pelos satélites da NASA e muito mais.

Atribuições

Modificado por Melissa Ha a partir das seguintes fontes:

• Clima e os efeitos da mudança climática global da biologia geral pela OpenStax (licenciada sob CC-BY)
• Mudança climática de Biologia Ambiental por Matthew R. Fisher (licenciado sob CC-BY)
• Ciclo do Carbono da Biologia por John W. Kimball (licenciado sob CC-BY)