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O que é gás de efeito estufa?

Os gases de efeito estufa interagem com a energia

Gases de efeito estufa são moléculas presentes na atmosfera terrestre que tem a propriedade de aquecer a atmosfera porque absorvem parte da radiação térmica emitida pela superfície terrestre (Houghton, 2009).

Uma definição mais detalhada é apresentada pelo Painel Intergovernamental de Mudança Climática – IPCC na sigla em inglês. Gases de efeito estufa são os elementos gasosos da atmosfera que absorvem e emitem radiação eletromagnética nos mesmos comprimentos de onda de parte da radiação emitida pela superfície da Terra, pela própria atmosfera e pelas nuvens. Essa propriedade causa o efeito de estufa (IPCC, 2013).

Os principais gases de efeito estufa são o vapor de água – H2O -, o dióxido de carbono – CO2 -, o metano – CH4 -, o óxido nitroso – N2O – e os clorofluorocarbonetos – CFCs.

Vapor d’água (e nuvens)

Gráfico de anomalias médias globais anuais na coluna de vapor de água sobre a superfície dos oceanos. As anomalias são relativas à média de 1988-2007. Fonte: figura 2.31 IPCC 2013 ARI.

O vapor d’água é o gás de efeito estufa mais abundante na atmosfera. Estima-se que responda por 50% do total do efeito estufa – outros 25% são atribuídos às nuvens. Mas ambos possuem como propriedade a alta capacidade reativa às condições atmosféricas. Alterações na temperatura e na pressão do ar fazem com que o vapor d’água responda rapidamente e mude sua concentração, por meio dos processos de evaporação, condensação e precipitação. Dessa forma, as concentrações atmosféricas do vapor d’água são extremamente variáveis e instáveis. Sozinho, o vapor d’água não seria suficiente para manter um efeito estufa estável e duradouro (Lacis et. al., 2010).

De todos os gases de efeito estufa, o vapor d’água é aquele do qual se dispõe de menos informações. As medições globais das concentrações atmosféricas são precárias. Também não se tem uma série histórica bem definida mostrando a evolução das concentrações ao longo das últimas décadas ou séculos. Contudo, medições por satélite e outros instrumentos indicam tendências recentes positivas no vapor d’água global (NOAA).

Dióxido de carbono – CO2

Variações do CO2 nos últimos 11 mil anos (gráfico superior) e nos últimos dois mil anos (gráfico inferior). Fonte: adaptado das figuras 6.6 e 6.11 IPCC 2013 ARI.

O dióxido de carbono é uma molécula comum na natureza, formada por dois átomos de oxigênio e um átomo de carbono. Ele ocorre na forma de gás, estando presente na atmosfera terrestre, sendo incolor e inodoro. É um composto fundamental para a fotossíntese das plantas, através da qual a radiação solar é absorvida e transformada em energia química.

Na atmosfera, o CO2 exerce outro papel fundamental: o de regulador das tendências de longo prazo do efeito estufa. Consiste no segundo mais abundante gás de efeito estufa da atmosfera, estimando-se que responda por cerca de 20% do total do efeito (Lacis et. al., 2010).

Uma vez emitido, o CO2 não condensa e nem se precipita, permanecendo na atmosfera por milhares de anos. Dessa forma, exerce uma influência duradoura, sustentando, ao interagir com o vapor d’água, tendências de longo prazo no efeito estufa. As mudanças no sistema climático registradas no passado geológico da Terra não poderiam ter ocorrido, a não ser por meio do papel regulador do CO2 (Lacis et. al., 2010).

Existem fluxos naturais de emissão ou de sequestro de CO2 entre diferentes reservatórios, como, por exemplo, entre a atmosfera e os solos, a vegetação ou os oceanos. O conjunto desses fluxos naturais é denominado ciclo do carbono (IPCC, 2013). Desde a Revolução Industrial, atividades humanas interferem no ciclo do carbono, levando a taxas cada vez maiores de emissões de CO2 e, com isso, ao aumento das concentrações atmosféricas.

Os registros dos últimos 800 mil anos mostram que as concentrações atmosféricas de C02 foram de 180 a 200 partes por milhão – ppm – durante as glaciações. Entre 800 e 420 mil anos atrás, os valores do CO2 atmosférico alcançavam entre 240 e 260 ppm nos períodos interglaciais, enquanto que, de 420 mil anos até o período pré-industrial, os valores ficaram entre 270 e 290 ppm (IPCC, 2013). A concentração de CO2 atual está acima de 400 ppm.

Metano – CH4

Variações do CH4 nos últimos 11 mil anos (gráfico superior) e nos últimos dois mil anos (gráfico inferior). Fonte: adaptado das figuras 6.6 e 6.11 IPCC 2013 ARI.

O metano é um gás inodoro, incolor, composto por um átomo de carbono e quatro átomos de hidrogênio. A partir de certas concentrações no ar, o metano apresenta alto teor inflamável. Abundante na natureza, existem diversas fontes de emissão do gás. Entre elas estão a digestão de matéria orgânica por micróbios anaeróbios, a fermentação entérica de animais ruminantes, depósitos de gás natural e outros combustíveis fósseis presentes na crosta terrestre, e os vulcões.

O metano constitui um importante gás de efeito estufa. Estima-se que seu potencial de aquecimento da molécula de metano é aproximadamente 25 vezes superior ao da molécula de CO2. Contudo, o metano apresenta concentrações atmosféricas bem inferiores e também tempo de residência na atmosfera significativamente menor, abaixo de 10 anos (IPCC, 2013).

A partir de 1750, os níveis atmosféricos de metano subiram quase exponencialmente, atingindo 1.650 partes por bilhão – ppb – em meados da década de 1980 e 1.803 ppb em 2011. Estima-se que um estoque muito grande do gás existe sob a forma de depósitos congelados de hidrato em sedimentos do oceano e em regiões de solos congelados. Tais depósitos são estáveis em condições de baixa temperatura e alta pressão, mas podem sofrer interferências das mudanças climáticas (IPCC, 2013).

A reconstrução das concentrações atmosféricas de CH4 exibem uma flutuação entre condições glaciais e interglaciais. Durante as glaciações, as concentrações diminuem para a faixa de 350 a 400 partes por bilhão – ppb, metade dos níveis registrados durante os períodos interglaciais (IPCC, 2013).

Óxido nitroso – N2O

Variações do N2O nos últimos 11 mil anos (gráfico superior) e nos últimos dois mil anos (gráfico inferior). Fonte: adaptado das figuras 6.6 e 6.11 IPCC 2013 ARI.

O óxido nitroso é composto por duas partes de hidrogênio e uma de nitrogênio, constituindo um gás incolor que na atmosfera contribui para o efeito estufa. O óxido nitroso e outros derivados do nitrogênio da atmosfera são criados, na natureza, a partir de relâmpagos e da fixação biológica. O segundo processo, fixação biológica do nitrogênio, é realizado por meio de micróbios presentes na biosfera terrestre e oceânica (IPCC, 2013).

Com a industrialização, as atividades humanas se tornaram uma fonte de emissão de óxido nitroso, em adição aos processos naturais. Durante as últimas décadas, a produção humana de nitrogênio tem sido muito superior que a produção natural. As principais fontes são processos industriais de fabricação de fertilizantes e outras matérias-primas, o cultivo de leguminosas e outras culturas, e a queima de combustíveis fósseis. As fontes humanas de óxido nitroso são aproximadamente do mesmo tamanho das fontes terrestres naturais (IPCC, 2013).

Investigações do passado geológico da Terra indicam que as concentrações atmosféricas de óxido nitroso eram menores durante as glaciações em comparação com os intervalos interglaciais. No auge do último período glacial, a concentração do gás na atmosfera era de cerca de 202 partes por bilhão – ppb. No início do atual intervalo interglacial, há cerca de 11 mil anos atrás, as concentrações eram da ordem de 270 ppb.

Clorofluorocarbonetos – CFC

Os clorofluorocarbonetos são compostos que não tem origem na natureza. Consistem de gases sintetizados a partir de 1928 para usos diversos como refrigerantes, propulsores de aerossol e solventes de limpeza. Eles constituem um potente gás de efeito estufa e também estão associados ao buraco na camada de ozônio. Uma vez na atmosfera, eles possuem um longo tempo de residência, superior a 100 anos. Em função do protocolo de Montreal, um esforço mundial reduziu a produção de CFCs, os níveis atmosféricos se encontram estáveis (NOAA).

Fontes:
Houghton, J., 2009. Global warming: the complete briefing. Fourth ed. Cambridge: Cambridge University Press.
IPCC, 2013. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge, New York: Cambridge University Press.
Lacis, A. A., Schmidt, G. A., Rind, D. & Ruedy, R. A., 2010. Atmospheric CO2: Principal Control Knob Governing Earth’s Temperature. Science, 15 October, Volume 330, pp. 356-359.
NOAA – página da internet: www.climate.gov

Imagem: Pixabay

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