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A sensibilidade do sistema climático ao CO2

A sensibilidade do sistema climático ao crescimento da concentração atmosférica de dióxido de carbono – CO2 – provavelmente variou ao longo da história da Terra. A magnitude do aumento da temperatura média global pode ser distinta, de acordo com o contexto.

Compreender como o sistema climático responde ao crescimento do CO2 atmosférica é fundamental para projetar as consequências do atual aquecimento global. Estudo de cientistas de universidades dos Estados Unidos investigou os fatores associados a como o sistema climático terrestre reage às concentrações de CO2.

Ao longo da história geológica da Terra, o brilho do Sol subiu em cerca de 25%. Assim como outras estrelas de característica semelhante, a cada 110 milhões de anos a radiação solar sobe por volta de 1%. Quando da infância do sistema solar e da Terra primitiva, a luz do Sol era significativamente mais fraca do que no presente.

Todavia, o registro geológico indica que a Terra primitiva possuía um ambiente muito quente. Segundo o estudo, as estimativas das eras geológicas mais antigas sugerem extremamente altas temperaturas médias globais.

Mesmo frente à menor radiação solar, as temperaturas eram bem superiores às atuais devido ao extremo efeito estufa do sistema climático. Evidências geológicas apontam para altos níveis atmosféricos de CO2, proveniente de intensa atividade vulcânica e tectônica.

A temperatura média global caiu ao longo de milhares de anos graças ao ciclo do carbonato e silicato. Com altas concentrações de CO2 e elevadas temperaturas, também se acelera o processo de intemperismo das rochas da superfície terrestre.

As reações do processo de intemperismo utilizam o CO2 do ar para a decomposição química das rochas. Com isso, as concentrações atmosféricas caíram lentamente ao longo do tempo.

O balanço entre as emissões de CO2 por atividades vulcânicas e tectônicas, e sua absorção pelo ciclo do carbonato e silicato, também seriam responsáveis por eventos de bola de neve – quando o gelo se expandiu por boa parte da Terra – ou de períodos quentes de épocas mais recentes do passado geológico do planeta.

As modificações do sistema climático em resposta às flutuações do CO2 atmosférico dependerão de outros fatores, como alterações nas nuvens, no vapor d’água, na cobertura de gelo e neve, ou no gradiente térmico da atmosfera. Usualmente, pesquisas sobre o tema levam em consideração somente esses fatores.

Fatores de longo prazo – em escala geológica – também podem interferir em como o sistema climático responde ao CO2 atmosférico. Por exemplo, a posição dos continentes, as características das calotas polares, ou o ciclo de alterações na órbita terrestre.

O estudo investigou a relação entre as concentrações de CO2 da atmosfera e os fatores de curto e longo prazo. Os cientistas utilizaram um modelo para explorar a resposta do sistema climático sob três cenários: quando o Sol estava mais fraco, no presente e no futuro de Sol mais brilhante.

As simulações mostraram que a insolação solar e o CO2 atmosférico controlaram a evolução da temperatura média global. A sensibilidade do sistema climático à mudança de CO2 esteve ligada tanto à concentração absoluta do gás na atmosfera quanto às reações internas do próprio sistema climático.

A sensibilidade se mostrou diferente em cada um dos cenários, em parte por causa da quantidade distinta de insolação solar recebida pela Terra em cada um. Ela variou também em função dos níveis de CO2 atmosférico iniciais – a partir dos quais as concentrações dobram – e da temperatura média global inicial.

No caso dos níveis iniciais de CO2, a resposta do sistema climático foi maior para concentrações iniciais mais altas. É possível que no passado geológico terrestre, as alterações do CO2 atmosférico levassem a respostas mais dramáticas do sistema climático.

As reações internas dos sistema climático apresentaram um papel muito relevante na mudança da temperatura média global observada. Em particular, a modificação do comportamento das nuvens e de seu albedo.

No cenário presente, os resultados estiveram dentro das estimativas do Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas – IPCC, na sigla em inglês. Projetou-se um aumento de 3,8ºC na temperatura média global, caso as concentrações atmosféricas de CO2 alcancem um nível que seja o dobro daquele registrado no período pré-industrial.

Estima-se em cerca de 280 partes por milhão – ppm – o CO2 atmosférico do período pré-industrial. As concentrações atuais chegaram a aproximadamente 410 ppm.

Mais informações: Wolf, E. T., Haqq-Misra, J., & Toon, O. B. (2018). Evaluating climate sensitivity to CO2 across Earths history. Journal of Geophysical Research: Atmospheres,123. Disponível em: researchgate.net
Imagem: Unsplash/ Liane Metzler
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