O quinto relatório do IPCC: as mudanças observadas

Em sua novo artigo para BiodieselBR.com, o pesquisador Décio Gazzoni, explica os principais resultados do recém-lançado 5º relatório do IPCC.

O quinto relatório do IPCC se compõe de 1.900 páginas de um conteúdo cientificamente denso, que levou em consideração mais de 9.000 artigos científicos relevantes (afora os que foram descartados por não passarem pelo rigoroso crivo da comissão), tornado público em 27/9/2013, cuja íntegra está disponível clicando aqui. Nesse artigo apresentaremos um sumário dos fatos mais relevantes em relação às mudanças já observadas; em um próximo artigo analisaremos as projeções em relação às mudanças futuras.

O relatório reforça a ação do homem como a principal fonte das mudanças de clima, associadas às emissões de gases de efeito estufa, em que a queima de combustíveis fósseis responde, individualmente, pelo maior volume das emissões. O principal driver a suportar o aumento da participação das energias renováveis na matriz energética é a temática ambiental, em especial as emissões de gases de efeito estufa e as consequentes mudanças climáticas. Conclusão natural: quanto mais energia renovável, melhor.

As mudanças observadas
As observações do sistema climático são baseadas em medições diretas e em sensoriamento remoto por satélites e outras plataformas. Observações em escala global, para a temperatura e outras variáveis, baseadas em instrumentos, tiveram início em meados do século XIX. A partir de 1950, estão disponíveis conjuntos mais abrangentes e diversificados de observações. As reconstruções paleoclimáticas estendem alguns registros para até centenas de milhões de anos antes da nossa era. Juntos, eles fornecem uma visão abrangente da variabilidade a longo prazo, mudanças na atmosfera, nos oceanos, na criosfera e na superfície da terra.

A principal conclusão do relatório é que o aquecimento do sistema climático é inequívoco e, desde os anos 1950, muitas das mudanças observadas não têm precedentes ao longo das décadas ou dos milênios anteriores. A atmosfera e o oceano se aqueceram, as quantidades de neve e de gelo têm diminuído, o nível do mar subiu, e as concentrações de gases de efeito estufa aumentaram. Outras conclusões do relatório sobre as mudanças observadas são:

a.    Cada uma das três últimas décadas tem sido sucessivamente mais quente na superfície da Terra do que qualquer década anterior, desde 1850 (ver Figura 1). No Hemisfério Norte, os anos entre 1983 a 2012 constituem, provavelmente, o período de 30 anos mais quente dos últimos 1.400 anos (confiança estatística média¹);
b.    O aquecimento dos oceanos constitui a principal contribuição para o aumento da energia armazenada no sistema climático, representando mais de 90% da energia acumulada entre 1971 e 2010 (alta confiança estatística). É praticamente certo que a porção superior do oceano (0-700 m) aqueceu entre 1971-2010 (Figura 2), e é provável que também tenha se aquecido entre 1870 e 1971;
c.    Ao longo das duas últimas décadas, as camadas de gelo da Groenlândia e da Antártida perderam massa, geleiras encolheram em quase todo o mundo, e o gelo do mar Ártico e a cobertura de neve da primavera no Hemisfério Norte diminuíram em extensão (alta confiança estatística);
d.    A taxa de aumento do nível do mar desde meados do século XIX tem sido maior do que a taxa média durante os dois milênios anteriores (alta confiança estatística). Durante o período de 1901 a 2010 o nível médio do mar, em escala mundial, subiu 0,19 m (intervalo de confiança estatística de 0,17-0,21 m)²  (ver Figura 8);
e.    As concentrações atmosféricas de dióxido de carbono, metano e óxido nitroso aumentaram para níveis sem precedentes, pelo menos em relação aos últimos 800 mil anos. As concentrações de CO2 aumentaram 40%, comparativamente aos períodos pré-industriais, principalmente em razão das emissões de combustíveis fósseis e, secundariamente, pelas mudanças de uso da terra. Os oceanos têm absorvido cerca de 30% do dióxido de carbono antropogênico emitido, causando a sua acidificação.
f.    O forçamento radiativo total - RF (watts por metro quadrado - W m–²), calculado no topo da atmosfera, é positivo, e levou a uma absorção de energia pelo sistema climático. A maior contribuição para a RF provém do aumento da concentração atmosférica de CO2 desde 1750 (ver Figura 9).

A seguir será apresentado um sumário para cada um dos grandes tópicos analisados no quinto relatório do IPCC.

Atmosfera
A Figura 1 apresenta as anomalias de temperatura combinadas de oceano e da superfície terrestre, observadas em escala global, em cada um dos anos entre 1850 e 2010, comparativamente à média registrada no período compreendido entre 1961 e 1990.


As principais observações contidas no relatório, referentes às mudanças observadas na atmosfera, são:

a.    A tendência da temperatura média global, calculada por regressão linear das médias da temperatura da superfície do oceano e da terra, mostra um aquecimento de 0,85°C (intervalo de 0,65-1,06°C), durante o período de 1880-2012. Os resultados foram obtidos utilizando vários conjuntos de dados produzidos de forma independente. A diferença entre a média dos períodos de 1850-1900 e 2003-2012 é de 0,78° C, dentro de um intervalo de 90% de confiança de 0,72-0,85°C;
b.    Para o período mais longo, quando os dados para cálculo das tendências regionais são suficientemente completos (1901-2012), quase todo o planeta apresentou aquecimento da superfície, conforme exposto na Figura 2.



c.    Apesar do grande aquecimento observado, a temperatura média da superfície global apresenta variabilidade interanual e decenal. Devido à variabilidade natural, as tendências com base em registros curtos são muito sensíveis às datas de início e fim e, em geral, não refletem as tendências climáticas de longo prazo. Como um exemplo deste fenômeno, pode-se citar a taxa de aquecimento ao longo dos últimos 15 anos (1998-2012) que foi de 0,05°C por década. Por iniciar com uma forte influência do fenômeno El Niño, o valor é menor do que a taxa calculada entre 1951 e 2012, de 0,12°C por década, embora o aquecimento tenha sido mais intenso nos últimos anos;
d.    Com base nos dados disponíveis, é praticamente certo que, globalmente, a troposfera se aqueceu desde meados do século XX. Observações mais completas permitem maior confiança nas estimativas de mudanças de temperatura na troposfera no Hemisfério Norte, do que em outros pontos do planeta. Não por coincidência é justamente nesta região do planeta que mais se consome combustíveis fósseis;
e.    O grau estatístico de confiança na mudança da precipitação média global desde 1901 é baixa antes de 1951 e média depois deste ano. Em latitudes médias do Hemisfério Norte, a precipitação aumentou desde 1901 (confiança média antes e alta confiança depois de 1951). Para outras latitudes, o relatório cita pouca confiança. A Figura 3 mostra a tendência de alteração do padrão de precipitação no planeta.


f.    Alterações no padrão de muitas condições meteorológicas e eventos climáticos extremos têm sido observadas desde 1950. De acordo com os dados disponíveis, o número de dias e noites frias diminuiu, e o número de dias e noites quentes aumentou, em escala global. A frequência de ondas de calor tem aumentado em grandes partes da Europa, Ásia e Austrália. Existem mais regiões da terra onde o número de eventos de intensa precipitação aumentou do que regiões onde houve redução. Os dados apontam, com alta confiança, que a frequência ou intensidade de eventos de intensa precipitação aumentou na América do Norte e Europa. Em outros continentes, a confiança em mudanças nos eventos de precipitação mais intensa é média.

Oceanos
a.    Em uma escala global, o aquecimento dos oceanos é maior perto da superfície. Nos 75 m superiores foi constatado aquecimento de 0,11°C (intervalo de 0,09-0,13°C) por década, durante o período 1971-2010;
b.    É provável que o mar tenha se aquecido também entre 700 e 2000 m de profundidade, entre 1957-2009. Não foram observadas tendências significativas entre 2000 e 3000 m para o período 1992 a 2005. Porém, foi registrado um aquecimento a partir de 3000 m de profundidade, para o período 1992 a 2005, com o maior aquecimento observado no Oceano Antártico;
c.    Mais de 60% do aumento da energia no sistema do clima é armazenado na parte superior dos oceanos (0-700 m), conforme indicam os dados disponíveis para o período 1971 a 2010, sendo cerca de 30% armazenado em profundidades abaixo de 700 m. O aumento de energia durante esse período é estimado por uma análise de tendência linear, sendo de 17x10²² J (intervalo de 15 a 19x10²² J), conforme apresentado na Figura 4;


d.    É muito provável que as regiões de alta salinidade, onde a evaporação predomina (mais quente) tornaram-se mais salinas, enquanto regiões de baixa salinidade, onde a precipitação foi dominante, tornaram-se mais frescas, desde 1950. Estas tendências regionais em salinidade dos oceanos fornecem evidências indiretas de que a evaporação e precipitação sobre os oceanos mudaram recentemente.

Criosfera
a.    A taxa média de perda de gelo das geleiras em todo o mundo (excluindo Antártida e Groenlândia) foi de 226 Gt ano-¹ (intervalo de 91-361 Gt), durante o período 1971-2009, e de 275 Gt ano-¹ (intervalo de 140 a 410 Gt ano-¹), durante o período 1993-2009;
b.    A taxa média de perda de gelo da Groenlândia aumentou substancialmente de 34 Gt ano-¹ (intervalo de confiança de -6 a 74 Gt ano-¹), durante o período de 1992-2001, para 215 Gt ano-¹ (intervalo de confiança de 157-274 Gt ano-¹), no período de 2002-2011;
c.    A taxa média de perda de gelo da Antártida aumentou de 30 Gt ano-¹ (intervalo de -37 a 97 Gt ano-¹), durante o período de 1992-2001 para 147 Gt ano-¹ (intervalo de 72-221 Gt ano-¹), no período de 2002-2011. A análise dos dados indica confiança muito alta de que essas perdas ocorreram principalmente no norte da Península Antártica e no setor do Mar de Amundsen, Antártica Ocidental;
d.    A extensão média anual do gelo no Ártico diminuiu ao longo do período 1979-2012, com uma taxa na faixa de 3,5 a 4,1% por década (intervalo de 0,45-0.51 milhões de km² por década). A camada de gelo no verão decresceu entre 9,4 e 13,6 % por década (intervalo de 0,73-1,07 milhões de km² por década). A diminuição média decenal da extensão do gelo do mar Ártico tem sido mais rápida no verão (alta confiança), conforme exposto na Figura 5, porém tem diminuído em todas as épocas, e em cada década sucessiva desde 1979 (alta confiança), de acordo com a Figura 6. Há confiança estatística média nas análises de dados de reconstruções arqueológicas que demonstram que, ao longo das últimas três décadas, a redução do gelo do mar Ártico no verão não têm precedentes históricos;




e.    Há um grau alto de confiança estatística de que a extensão da cobertura de neve do Hemisfério Norte diminuiu desde a metade do século 20. A cobertura diminuiu 1,6% (intervalo de confiança de 0,8-2,4%) por década, quando medida em março e abril (Figura 7), e de 11,7% (8,8-14,6%) por década, quando medida em junho, durante o período 1967-2012. Durante este período, a cobertura de neve medida no Hemisfério Norte não mostrou um aumento estatisticamente significativo em qualquer mês do período;


f.    Há grande confiança estatística de que as temperaturas do permafrost (camada de terra, gelo e rochas, em tese permanentemente congelada, presente nas regiões árticas) aumentaram na maioria das regiões, desde o início de 1980. O aquecimento observado foi de até 3°C em partes do norte do Alaska (início de 1980 a meados da década de 2000) e até 2°C em partes do norte da Rússia Europeia (1971-2010). Nessa região, uma considerável redução da espessura e extensão da área do permafrost foi observada durante o período de 1975-2005;

Nível do mar
a.    Com elevado grau de confiança estatística, tanto os dados de proxy quanto aqueles instrumentais, medindo o nível do mar, indicam uma transição entre o final do século XIX e o início do século XX. Nos dois milênios anteriores foram constatadas taxas muito baixas de aumento do nível do mar, o que se modificou no final do século XIX, mantendo uma taxa de crescimento mais elevada até o momento; 
b.    Igualmente com elevado grau de confiança foi verificado que a taxa de aumento do nível médio do mar foi de 1,7 mm ano-¹ (intervalo de confiança de 1,5-1,9 mm ano-¹) entre 1901 e 2010, tendo sido de 2,0 mm ano-¹ (intervalo de 1,7-2,3 mm ano-¹) entre 1971 e 2010; e de 3,2 mm ano-¹ (intervalo de 2,8 a 3.6 mm ano-¹) entre 1993 e 2010 (Figura 8). Tanto o marégrafo quanto os dados de altimetria de satélite são consistentes em relação ao aumento da taxa do último período. É provável que similarmente altas taxas tenham ocorrido entre 1920 e 1950;


c.    Desde o início da década de 1970, a perda de massa glacial e a expansão térmica dos oceanos, ambas devidas ao aquecimento, explicam, em conjunto, cerca de 75% da média global de aumento do nível do mar, com alto grau de confiança estatística. Durante o período de 1993-2010, o aumento global significativo do nível do mar é devido ao aquecimento (1,1 mm ano-¹ - intervalo de 0,8-1,4 mm ano-¹); a partir de alterações na geleiras (0,76 mm ano-¹ - intervalo de 0,39-1,13 mm ano-¹); diminuição da camada de gelo da Groenlândia (0,33 mm ano-¹ – intervalo de 0,25-0,41 mm ano-¹); diminuição da camada de gelo da Antártida (0,27 mm ano-¹ – intervalo de 0,16-0,38 mm ano-¹); e de armazenamento de água da terra (0,38 mm ano-¹ – intervalo de 0,26-0,49 mm ano-¹). A soma dessas contribuições é de 2,8 mm ano-¹ (intervalo de 2,3-3,4 mm ano-¹);
d.    Há uma confiança muito alta que o nível máximo do mar durante o último período interglacial (129 mil a 116 mil anos atrás) foi, durante vários milhares de anos, pelo menos 5 m superior ao atual; e de alta confiança que não ultrapassou 10 m acima do nível presente. Durante o último período interglacial, a camada de gelo da Groenlândia muito provavelmente contribuiu entre 1,4 e 4,3 m para aumentar o nível médio do mar, com uma contribuição adicional proveniente do derretimento da camada de gelo da Antártida. Esta mudança no nível do mar ocorreu no contexto de temperatura de superfície nas regiões de alta latitude, em média, pelo menos 2°C mais quente do que os valores atuais, ao longo de vários milhares de anos.

Ciclo de carbono e outros ciclos biogeoquímicos
a.    As concentrações atmosféricas de gases de efeito estufa como o dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e óxido nitroso (N2O), têm aumentado desde 1750 devido à atividade humana. Em 2011, as concentrações desses gases de efeito estufa foram de 391 ppm, 1803 ppb e 324 ppb, respectivamente, superando os níveis pré-industriais em cerca de 40%, 150% e 20%, respectivamente;
b.    As concentrações atuais de CO2 (Figura 9), CH4 e N2O excedem substancialmente as concentrações mais elevadas registradas em núcleos de gelo, durante os últimos 800 mil anos. As taxas médias de aumento das concentrações atmosféricas, ao longo do século passado, são, com muita confiança estatística, sem precedentes nos últimos 22 mil anos;



c.    Com alto grau de confiança estatística foi verificado que as emissões anuais de CO2 provenientes da queima de combustíveis fósseis e produção de cimento foram de 8,3 Gt C¹² ano-¹ (intervalo de 7,6-9,0 Gt C12 ano-¹), calculados durante o período 2002-2011. E foram de 9,5 Gt C¹² ano-¹ (intervalo de 8,7-10,3 Gt C¹² ano-¹) em 2011, 54% acima do nível de 1990. As emissões anuais líquidas de CO2 devidas às mudanças no uso da terra de base antropogênica foram de 0,9 Gt C¹² ano-¹ (intervalo de 0,1-1,7 Gt C¹² ano-¹), na média do período 2002-2011;
d.    Entre 1750 e 2011, as emissões de CO2 provenientes da queima de combustíveis fósseis e de produção de cimento lançaram 365 Gt C (intervalo de 335-395 Gt C) para a atmosfera , enquanto o desmatamento e outras mudanças liberaram 180 Gt C (intervalo de 100-260 Gt C). Isso resulta em emissões antrópicas acumuladas de 545 Gt C (intervalo de 460-630 Gt C);
e.    Dessas emissões antropogênicas acumuladas de CO2, 240 Gt C (intervalo de 230-250 Gt C) acumularam-se na atmosfera; 155 Gt C (intervalo de 125-185 Gt C) foram absorvidas pelos oceanos; e 150 Gt C (intervalo de 60-240 Gt C) acumularam-se em ecossistemas terrestres naturais;
f.    A acidificação oceânica é quantificada por diminuições no pH. O pH da água da superfície dos oceanos diminuiu 0,1 desde o início da era industrial, com alta confiança estatística, correspondendo a um aumento de 26% na concentração de íons de hidrogênio;

Forçamento radiativo
Substâncias e processos naturais e antrópicos, que alteram o balanço de energia da Terra, são vetores das mudanças climáticas. O forçamento radiativo (RF) permite quantificar a variação nos fluxos de energia, causada por mudanças nesses vetores para 2011, em relação a 1750.

Um valor de RF positivo leva ao aquecimento da superfície, enquanto o RF negativo provoca o resfriamento da superfície. O RF é estimado com base em observações in situ e remotas, considerando as propriedades de gases de efeito estufa e aerossóis, utilizando-se modelos numéricos que representam os processos observados. 

O RF pode ser calculado com base nas alterações de concentração de cada substância, tendo em conta que a emissão de alguns compostos afeta a concentração atmosférica de outras substâncias. Alternativamente, a RF pode ser baseada na emissão de um composto, o que proporciona uma ligação mais direta com as atividades humanas, o que inclui as contribuições de todas as substâncias afetadas por essa emissão. A Tabela 1 apresenta os cálculos da RF de acordo com o composto emitido para a atmosfera.


As principais observações do relatório do IPCC a respeito do forçamento radiativo (RF) são:
a.    O valor calculado de RF antropogênico para 2011, em relação a 1750, é 2,29 W m-² (intervalo de 1,13-3,33 W m-²), tendo aumentado mais rapidamente após 1970 do que durante as décadas anteriores. A melhor estimativa de RF total antropogênico para 2011 é 43% maior do que o relatado para o ano de 2005, no IV relatório do IPCC. Isto é causado por uma combinação de crescimento continuado na maioria das concentrações de gases de efeito estufa e melhoria das estimativas de RF para os aerossóis, que induzem um resfriamento líquido mais fraco (RF negativo) que os cálculos anteriores;
b.    A RF de emissões de gases de efeito estufa (CO2, CH4, N2O e Halocarbonetos) para 2011, em relação a 1750, é 3,0 W m-² (intervalo de 2,22-3,78 W m-²). A RF derivada de alterações nas concentrações destes gases é 2,83 W m-² (intervalo de 2,26-3,40 W m-²);
c.    Apenas as emissões de CO2 causaram um RF de 1,68 W m-² (intervalo de 1,33-2,03 W m-²). Incluindo as emissões de outros gases que contém carbono, que também contribuíram para o aumento das concentrações de CO2 na atmosfera, a RF passa a 1,82 W m-² (intervalo de 1,46-2,18 W m-²);
d.    Apenas as emissões de CH4 causaram um RF de 0,97 W m-² (intervalo de 0,74-1,20 W m-²). Isto é muito maior do que a estimativa baseada na concentração de metano, que é de 0,48 W m-² (intervalo de 0,38-0,58 W m-²). Esta diferença de estimativas é causada por alterações da concentração de ozônio e vapor de água estratosférico devido a emissões de CH4 e outros gases que afetam indiretamente a concentração do metano;
e.    As emissões de halocarbonetos depressores da camada de ozônio da estratosfera têm causado uma RF líquida positiva de 0,18 W m-² (intervalo de 0,01-0,35 W m-²). Sua própria RF positiva superou a RF negativa decorrente da destruição do ozônio que induziram;
f.    As emissões de gases de curta duração contribuem para o total de RF antropogênico. As emissões de monóxido de carbono induzem RF positivo, enquanto as emissões de óxidos de nitrogênio (NOx) podem induzir um RF líquido negativo;
g.    A RF do efeito total de aerossol na atmosfera, o que inclui o ajuste das nuvens devido aos aerossóis, é -0,9 W m-².(intervalo de -1,9 - -0,1 W m-²);
h.    O RF causado por aerossóis vulcânicos lançados na estratosfera pode ter um grande impacto sobre o clima durante alguns anos após as erupções vulcânicas. Várias pequenas erupções causaram uma RF de -0,11 W m-² (intervalo de -0,15 a -0,08 W m-²) durante os anos de 2008-2011, que é aproximadamente o dobro do valor registrado durante os anos de 1999-2002;
i.    A RF devido a mudanças na radiação solar é estimada em 0,05 W m-² (intervalo de 0,00-0,10 W m-²). Observações de satélite do total de alterações na irradiação solar, entre 1978-2011, indicam que o último mínimo solar foi menor do que as duas anteriores. Isto resulta numa RF de -0,04 W m-² (intervalo de -0,08 a 0,00 W m-²) entre o mínimo mais recente em 2008 e no mínimo de 1986;
j.    A RF natural total de mudanças de irradiância solar e aerossóis vulcânicos na estratosfera contribuiu apenas marginalmente para o RF ao longo do século passado, exceto por breves períodos após grandes erupções vulcânicas.

Essas são, em resumo, as principais observações contidas no V relatório do IPCC a respeito do passado recente, traduzindo uma situação muito preocupante, não apenas pelas mudanças já consolidadadas, porém, em especial quanto às tendências futuras, e pela certeza que se cristaliza da ação antropogênica – especialmente o uso maciço de fontes fósseis de energia – como principal driver das mudanças climáticas. As projeções futuras, que também constam do relatório, serão objeto do próximo artigo.

Décio Luiz Gazzoni é engenheiro agrônomo e pesquisador da Embrapa Soja. Visite o site do autor.

Notas
1 - No texto do relatório o nível de confiança é expresso usando cinco classificações baseadas na confiança determinada pela análise estatística: muito baixo, baixo, médio, alto e muito alto.
2 - Para evitar repetições desnecessárias no texto, sempre que for citado um valor seguido por uma amplitude de intervalo, esta amplitude significa o intervalo de confiança estatístico da estimativa do valor apresentado.