O que realmente está causando o aquecimento global? Revisando a evidência

Uma bem consolidada pesquisa contemporânea na ciência climática diz respeito ao fenômeno do aquecimento global e de sua causação por fatores humanos e/ou naturais.

O consenso dos especialistas em climatologia é claro: o aquecimento global está ocorrendo e é antropogênico (ou seja, de causação principalmente humana, ligada aos gases do efeito estufa, notadamente o dióxido de carbono).

Conforme apresentado no site Skeptical Science (recomendo tanto o site como o aplicativo), é robusto o resultado apresentado por Cook et al (2013) de um consenso de 97% dos especialistas em torno do aquecimento global antropogênico (veja uma explicação básica, intermediária e avançada, bem como a geral em língua portuguesa, acerca dessa constatação do consenso). As críticas que foram apresentadas à metodologia de apuração, na tentativa de negar esse resultado, não se sustentam (ao menos na forma como costumam ser apresentadas). O paper é intitulado “Quantifying the consensus on anthropogenic global warming in the scientific literature” (2013) por John Cook, Dana Nuccitelli, Sarah A Green, Mark Richardson, Bärbel Winkler, Rob Painting, Robert Way, Peter Jacobs and Andrew Skuce. O resultado convergia na direção de resultados anteriores publicados e um estudo mais recente chegou a resultado muito próximo com uma metodologia ainda mais robusta. Enquanto possa não existir um método universalmente aceito de quantificar o consenso, temos muito mais razões para aceitar que este esteja em torno de 90-97% do que o contrário, considerando a literatura peer reviewed.

Mas certamente o leitor não deve estar satisfeito ainda. Não basta saber que há um consenso enorme, é preciso saber o porquê de esse ser o consenso. O objetivo desse post é exatamente apresentar ao leitor essas razões. Para tanto, postarei três coisas aqui:

1) A tradução que fiz do texto “What’s Really Warming the World?“, por Eric Roston e Blacki Migliozzi, que mostra, com o recurso de gráficos baseados em modelos da NASA com metodologia robusta (é explicada ao fim do texto), qual o impacto de cada fator humano ou natural relevante sobre a temperatura do planeta, deixando visualmente claro que a principal causa de uma variação na temperatura para cima é a variação na quantidade de gases do efeito estufa (notadamente dióxido de carbono) na atmosfera para cima. O leitor encontrará essa tradução mais abaixo.

(Obs: No link original o leitor pode encontrar os gráficos originais interativos, que permitem passar o mouse e verificar cada ano do gráfico, e que são apresentados como se fosse uma apresentação de slides)

2) O pdf em português (de Portugal) do “Um Guia Científico para o Manual dos Cépticos: a evidência de que a humanidade está a causar o aquecimento global“, escrito por John Cook, físico especializado em física solar responsável pelo site Skeptical Science. Sua leitura possibilita uma rápida introdução ao panorama das evidências para o aquecimento global antropogênico, em torno de quatro “impressões digitais humanas” no processo do aquecimento global: estratosfera em arrefecimento;  menos calor liberado para o espaço; noites aquecendo mais rápido que os dias; mais calor sendo devolvido à Terra.

3) O vídeo do Pirulla intitulado “Aquecimento Global – Último Round“, onde ele entrevista vários especialistas, que expõem as evidências para o aquecimento global antropogênico. O vídeo é longo e bem completo.

Abaixo segue a tradução já referida do texto “What’s Really Warming the World?“, por Eric Roston e Blacki Migliozzi. Boa leitura!

(P.s.: O presente post não pretende discutir como devemos lidar com o aquecimento global. Para ter uma noção de como penso que isso deve ser abordado, remeto o leitor ao meu texto sobre formas de reduzir a poluição em geral por meio de incentivos econômicos, e ao texto de Eduardo Gianetti “Mudanças Climáticas” na Folha de São Paulo, onde ele defende que “descarbonizar é preciso” e que “o protagonista da ação, creio eu, deveria ser a estrutura de incentivos: precificar o carbono e colocar a força do sistema de preços para trabalhar no âmbito da descarbonização”)

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O que está realmente aquecendo o mundo?

Por Eric Roston e Blacki Migliozzi

Original aqui

Céticos da mudança climática causada pelo homem propõem várias causas naturais para explicar o porquê do planeta Terra ter aquecido 1,4 graus fahrenheit desde 1800. Mas poderia isso explicar a temperatura crescente do planeta? Role o mouse para baixo para ver o quão diferentes fatores, tanto naturais como industriais, contribuem para o aquecimento global, baseado em achados do Goddard Institute for Space Studies da NASA.

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É a órbita da Terra?

As oscilações da Terra sobre seu eixo, e sua inclinação e mudança de órbita ao longo de muitos milhares de anos, levando o clima para dentro e para fora de eras glaciais. Apesar disso, a influência das mudanças orbitais sobre a temperatura do planeta ao longo de 125 anos foi negligenciável.

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É o Sol?

A temperatura do Sol varia ao longo das décadas e séculos. Essas mudanças tiveram pouco efeito sobre o clima geral da Terra.

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São os vulcões?

Os dados sugerem que não. A indústria humana emite cerca de 100 vezes mais CO2 que atividade vulcânica, e erupções liberam compostos químicos de sulfato que podem realmente esfriar a atmosfera por um ou dois anos.

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São todas essas três coisas combinadas?

Se fosse, então a resposta dos fatores naturais deveria ajustar-se à temperatura observada. Acrescentar os fatores naturais juntos apenas não adiciona nada.

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Então se não é a natureza, é a desflorestação/desmatamento?

Os humanos têm cortado, arado e pavimentado mais que metade da superfície de terra do Planeta. Florestas compactas (N. T.: “dark forests“, onde a luz solar não consegue passar até o solo) estão cedendo lugar para porções mais claras, que refletem mais a luz solar, e tem um suave efeito resfriador.

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Ou a poluição por ozônio?

Alto ozônio natural na atmosfera bloqueia luz solar danosa e ligeiramente esfria as coisas. Próximo à Terra, o ozônio é criado pela poluição e captura o calor, fazendo o clima um pouco mais quente. Qual é o efeito geral? Não muito.

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Ou poluição por aerossol?

Alguns poluentes esfriam a atmosfera, como os aressois de sulfato derivados da queima de carvão. Esses aerossóis contrabalançam parte do aquecimento. (Infelizmente, eles também causam chuva ácida)

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Não, são realmente os gases do efeito estufa.

Os níveis de CO2 (dióxido de carbono) atmosférico são 40% superiores ao que eles foram em 1750. A linha verde apresenta a influência das emissões de gases do efeito estufa. Não há disputa.

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Veja por si mesmo.

Gases do efeito estufa aquecem a atmosfera. Aerossóis esfriam-na um pouco. Mudanças no ozônio e no uso da terra acrescentam e subtraem um pouco. Juntos eles ajustam-se à temperatura observada, particularmente desde 1950.

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Compare e contraste.

Colocando as possíveis causas naturais e humanas da mudança climática uma do lado da outra faz o papel dominante dos gases do efeito estufa mesmo mais claramente visível. A única questão real é: O que nós iremos fazer a respeito?

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Metodologia

O modelo da NASA

Pesquisadores que estudam o clima do planeta criam modelos para testar suas hipóteses sobre as causas e a trajetória do aquecimento global. Ao redor do mundo há 28 ou mais grupos de pesquisa em mais de uma dezena de países que escreveram 61 modelos climáticos. Cada um desses toma uma abordagem ligeiramente diferente para os elementos do sistema climático, tal como gelo, oceanos ou química atmosférica.

O modelo de computador que gerou os resultados para esses gráficos é chamado de “ModelE2” e foi criado pelo Goddard Institute for Space Studies (GISS) da NASA, que tem sido um líder em projeções climáticas por uma geração. ModelE2 contém algo da ordem de 500.000 linhas de código, e é executado por um supercomputador no Center for Climate Simulation da NASA em Greenbelt, Maryland.

Um projeto de pesquisa global

GISS produziu os resultados apresentados aqui em 2012, como parte de sua contribuição para uma iniciativa de pesquisa internacional em ciência climática chamada o Coupled Model Intercomparison Project Phase Five. Deixe-me chamá-lo de “Fase 5”.

Fase 5 é projetada para para ver quão bem os modelos replicam a história climática conhecida como fazer projeções sobre para onde a temperatura global está sendo direcionada. Os resultados iniciais da Fase 5 foram usados no tomo científico de 2013 publicado pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas.

Há mais de 30 diferentes tipos de experimentos incluídos na pesquisa da Fase 5. Esses testes têm por objetivo questões como: o que aconteceria com a temperatura da Terra se o dióxido de carbono atmosférico repentinamente quadruplicasse? Ou, como poderia o clima global estar ao redor de 2300 se nós mantivermos queimando combustíveis fósseis na taxa atual?

A fase 5 convoca um conjunto de experimentos “históricos”. Grupos de pesquisa foram solicitados a ver quão bem eles poderiam reproduzir o que é conhecido sobre o clima de 1850 até 2005. Eles também foram solicitados a estimar o quanto os vários fatores climáticos – ou “forçamentos” (forcings) – contribuíram para essas temperaturas. É por isso que os gráficos param em 2005, mesmo enquanto os dados de temperatura observada do GISS estejam atualizados. Os anos 2005-2012 não foram parte do experimento “histórico” da Fase 5.

Uma palavra sobre temperaturas

Os cientistas climáticos tendem a não reportar resultados climáticos nas temperaturas totais. Ao invés, eles falam sobre  como uma temperatura anual diverge de uma média, ou de um limiar. Eles chamam essas divergências de “anomalias“. Eles o fazem porque as anomalias de temperatura são mais consistentes em uma área que as temperaturas absolutas o são. Por exemplo, as temperaturas absolutas no topo do Empire State Building podem ser diferentes por vários graus que a temperatura absoluta no Aeroporto LaGuardia de Nova Yorque. Mas as diferenças em relação às suas próprias médias provavelmente são idênticas. Isso significa que os cientistas podem conseguir uma ideia melhor da temperatura com menos estações de monitoramento. Isso é particularmente útil em lugares onde a mensuração é muito difícil (por exemplo, desertos).

Os resultados da simulação são alinhados às observações usando a média de 1880 até 1910.

O que é mais importante sobre essas temperaturas são as tendências – o molde e a trajetória, não a temperatura de qualquer ano isolado.

O que as linhas mostram

A linha negra “observada” é o registro de temperatura global do oceano e da terra do GISS, que pode ser encontrado aqui. Ele começa em 1880.

As linhas de temperatura colorida são as estimativas modeladas para quanto cada fator climático contribui para a temperatura geral. Cada fator foi simulado 5 vezes, com diferentes condições iniciais; cada slide aqui apresenta a média de 5 execuções. Os pesquisadores do GISS descreveram suas simulações históricas detalhadamente no último aqui nesse artigo. Os anos modelados de 1850 até 1879 do experimento “histórico” da Fase 5 não são apresentados porque os dados observados começam em 1880.

Intervalos de confiança

Os pesquisadores não esperam que seus modelos reproduzam eventos climáticos ou fases do El Niño exatamente quando elas aconteceram na vida real. Eles não esperam que os modelos capturem como o sistema total comporta-se em longos períodos de tempo. Por exemplo, em 1998 houve um poderoso El Niño, quando o Oceano Pacífico equatorial aqueceu (nós estamos em outro dessa escala atualmente). Uma simulação não necessariamente reproduziria um El Niño em 1998, mas deveria produzir um número realístico deles ao longo do curso de muitos anos.

As linhas de temperatura representam a média das estimativas do modelo. As margens de incerteza ilustram o outro campo de estimativas razoáveis.

Em resumo, as linhas de temperatura nos resultados modelados não alinham-se exatamente com as observações. Para qualquer ano, 95% das simulações com esse “forçamento” ficará dentro da margem.

Dados

Os dados observacionais bruto e os do modelo podem ser baixados aqui:

 

Agradecimentos
Muito obrigado a Kate Marvel e Gavin Schmidt de NASA-GISS.

 

[UPDATE 28/06/2015: A parte que diz respeito ao consenso foi modificada para incluir o estudo mais recente com metodologia robusta mais correta e para acrescentar explicitamente que o resultado do consenso convergia com resultado de estudos anteriores ao de Cook et al, bem como para deixar mais claro o parágrafo, e a formação de Cook foi corrigida quando se fala dele como responsável pelo blog Skeptical Science]

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