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sábado, 25 de janeiro de 2014

Mudanças Climáticas: Tudo sobre [Parte1]

25 de janeiro de 2014.

Fonte: http://elementalsolucoes.com.br/mudancas-climaticas-tudo-sobre-parte1/

Autor: João Barata - Engenheiro ambiental formado pela PUC-Rio

A série “Mudanças Climáticas: Tudo Sobre!” possui o objetivo de fornecer um guia completo de informações acerca do assunto de forma a esclarecer certos pontos e desmistificar outros. O debate atualmente se concentra apenas em certas questões e acaba negligenciando grande parte do conteúdo, que é altamente necessário para enriquecer o debate para a tomada correta de decisões.
1. PROCESSOS CLIMÁTICOS E SEUS MECANISMOS DE CONTROLE
O clima da Terra está continuamente mudando. Se quisermos entender o clima atual e predizer como será o clima futuro, teremos que compreender os processos que controlam este clima. Mas antes de tudo, é necessário explicar a diferença entre Clima e Tempo. Tempo pode ser descrito como um estado em que a atmosfera se encontra. Nisto inclui condições como vento, pressão do ar, precipitação, humidade e temperatura. Já clima pode ser descrito como um estado médio, ou típico, das condições atmosféricas. Tempo e clima são diferentes, já que a curto prazo os estados estão sempre mudando, mas a longo prazo não.

O planeta Terra é um sistema dinâmico e controla o clima através de mecanismos (Imagem: Reprodução)

Mas o que controla o clima? A temperatura média da Terra está em aproximadamente 15ºC, logo a maior parte da água do planeta está em um estado líquido. A temperatura média de Marte é de aproximadamente -55ºC, logo toda a sua água na superfície está congelada. Esta é uma grande diferença! Uma razão pela qual a Terra é muito mais quente do que Marte é a sua maior proximidade do Sol. Marte recebe menos do que a metade da energia do Sol por unidade de área que a Terra recebe. Esta diferença na insolação, o qual é medida pela quantidade de radiação solar incidindo sobre a superfície, é um importante fator que determina o clima da Terra.

Na Terra nós percebemos os efeitos da insolação variada em nosso clima. A luz do sol incidi praticamente em ângulo reto na linha do equador, e apenas obliquamente nos polos. Isto significa que é mais concentrada no equador.  Como podemos ver na figura abaixo, a mesma quantidade de luz do sol cobre o dobro da área quando chega na superfície em um ângulo de 30º, comparada quando incidi diretamente: Ou seja, a mesma quantidade de energia é espalhada, enfraquecendo sua habilidade de aquecer a Terra.  Como consequência, os trópicos recebem o dobro da insolação do que o Círculo Ártico. Esta diferença de energia explica a causa do equador ter um clima mais quente e os polos um clima mais frio. Esta diferença em energia explica a existência das estações.
imagem1
Além de considerarmos quanto de energia entra no sistema da Terra via insolação, temos também que considerar o quanto de energia que sai. O clima da Terra é controlado pelo seu balanço energético, o qual é o movimento de energia que entra e sai do sistema da Terra. A energia flui para dentro do planeta através do sol e flui para fora quando é radiada para o espaço. O balanço energético da Terra é determinado pelo montante da luz do sol que brilha na Terra (insolação) e as características da superfície e atmosfera do planeta que agem como refletores, que ou aumentando a quantidade de energia que chega ou diminuindo a taxa a qual sai irá fazer com que o clima fique mais quente.

Albedo é uma medida que expressa o quão reflexivo uma superfície é. Quanto maior o albedo, mais reflexivo é o material: uma superfície perfeitamente preta possui zero albedo, enquanto que uma perfeitamente branca possui albedo 1. Hoje, a Terra possui uma média para o albedo de aproximadamente 30%, mas este valor depende da quantidade de nuvens cobrindo o céu e o que cobre a superfície. Cobrir o solo com grama aumenta a quantidade de luz refletida de 17% a 25%, enquanto adicionar camadas de neve fresca aumenta a quantidade refletida em mais de 80%.

Diferentes valores de albedo no planeta; quanto mais clara a superfície maior o albedo (Imagem: Reprodução)

Contudo, albedo não explica tudo. A Terra e a Lua recebem praticamente a mesma quantidade de insolação. Apesar de a Lua ser apenas mais um pouco reflexiva do que a Terra, é muito mais fria. A temperatura média da Terra é de 15ºC, enquanto que a da Lua é de -23ºC. Por que da diferença? O balanço de energia de um planeta também é regulado pela sua atmosfera. Uma fina atmosfera pode agir para aprisionar a energia vinda do sol, prevenindo então que escape para o espaço. A Terra possui uma atmosfera enquanto que a Lua não. Se a Terra não tivesse uma atmosfera, ela teria a temperatura média de -18ºC; um pouco mais quente do que a Lua.

A forma como a atmosfera age par aprisionar a radiação em luz é referido como o “Efeito Estufa”, e os gases que impedem que a radiação térmica saia do sistema da Terra são conhecidos como “gases do efeito estufa”. Os quatro gases mais importantes na atmosfera da Terra são vapor d’água (apesar de não ser um gás propriamente dito, está incluído na lista), dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e ozônio.
Os gases do efeito estufa, tirando o CO2, possuem meia vida curta. O metano, por exemplo, é removido da atmosfera em aproximadamente dentro de uma década, enquanto que o CFC sai da atmosfera em um século. Moléculas de água permanecem apenas um dia na atmosfera, mas diferente dos outros gases, a quantidade total na atmosfera permanece constante. A quantidade de água que evapora dos oceanos é substituída pela água perdida através da condensação e precipitação.
efeitoestufa
A maior preocupação acerca das emissões de CO2 e sua respectiva concentração da atmosfera, é que, por ser um gás estável, permanece na atmosfera por tempo indeterminado. Sua concentração então acaba por ser perigosa, uma vez que não decai como os outros gases e pode ser removido apenas através dos processos naturais de fotossíntese realizados pelas plantas.

Mudanças na atmosfera da Terra

A composição da atmosfera da Terra tem mudado desde tempos geológicos. A atmosfera, em sua grande parte, provém de gases oriundos de atividades vulcânicas do interior da Terra, mas biologicamente também vem realizando importantes mudanças como a produção de oxigênio e remoção do gás carbônico. Os gases do efeito estufa atualmente representam apenas uma pequena fração da atmosfera – 99% do ar consistem em moléculas de nitrogênio e oxigênio.
Enquanto que vulcões podem esquentar a Terra ao adicionar CO2 na atmosfera, o qual é causador do efeito estufa, eles também podem esfriar a Terra ao injetar poeira e enxofre na atmosfera. Estas adições aumentam o albedo na atmosfera, permitindo que menos luz do sol chegue à superfície.
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A composição da atmosfera da Terra não é fixa; os gases do efeito estufa podem se tanto adicionados quanto removidos da atmosfera com o tempo. Por exemplo, dióxido de carbono é adicionado por atividades vulcânicas e pela queima de matéria orgânica. Este é removido pela fotossíntese das plantas, e também quando é dissolvido nos oceanos ou quando os sedimentos de carbonato são produzidos. Em tempos geológicos, estes processos vêm reduzindo significativamente a proporção de CO2 da atmosfera. Os processos naturais removem os CO2 adicionados pelas atividades humanas, mas apenas muito devagar. É estimado cerca de mil anos para que a Terra consiga naturalmente remover a maioria do dióxido de carbono liberado pelo consumo industrial de combustíveis fósseis ultimamente.

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