Aquecimento ou histeria global? (4)
Luiz Carlos Baldicero Molion
Instituto de Ciências Atmosféricas, Universidade Federal de Alagoas
Cidade Universitária - 57.072-970 Maceió, Alagoas - BRASIL
email: molion@radar.ufal.br
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4. LIMITAÇÕES DOS MODELOS DE CLIMA GLOBAL
Sabe-se que a absorção de radiação por um gás segue uma lei logarítmica. Ou seja, pequenos incrementos na concentração do gás, quando essa é baixa, produzem aumentos de absorção bem maiores que grandes incrementos quando sua concentração é alta. Do início da era industrial até o presente, a concentração de CO2 já aumentou em cerca de 35 %. Entretanto, segundo o IPCC, a temperatura média global aumentou cerca de 0,7 °C, enquanto modelos de clima global (MCG) produziram aumentos de 0,5 a 2,7 °C para o mesmo aumento de concentração de CO2, ou seja, modelos tendem a superestimar as temperaturas.
Os mesmos MCG projetaram incrementos superiores a 10°C (por exemplo, GISS/NASA, 2007) na região do Ártico para concentração de CO2 dobrada, ou seja, cerca de 560 ppmv com relação à de 150 anos atrás. Porém, a análise das séries de dados de temperatura média do ar, registrados para o setor Atlântico do Ártico a partir de 1880, mostrou um incremento superior a 3 °C entre 1886 -1938, quando a Humanidade emitia menos de 10 % do carbono que emite hoje, seguido de um decréscimo superior a 2 ºC até o final da década de 1960. Atualmente, a temperatura média do Ártico está cerca de 1 °C abaixo da temperatura média do final da década de 1930. Na Antártica, as temperaturas têm diminuído nos últimos 50 anos.
Ou seja, exatamente nas regiões, onde os modelos previram os maiores incrementos de temperatura, foi observado o oposto desde o período pós-guerra, a partir do qual o consumo global de combustíveis fósseis se acelerou e a concentração de CO2 passou a subir monotonicamente.
Modelos de clima global são programas de computador que utilizam equações ou expressões matemáticas para representar os processos físicos diretos e os de realimentação e/ou interação (“feedback”) entre os diversos componentes do sistema terra-oceano-atmosfera com a finalidade de simular ou avaliar a resposta do sistema climático sob um forçamento radiativo (aumento ou diminuição do fluxo de energia). Os processos de feedback são definidos como mecanismos físicos que amplificam (feedback positivo) ou reduzem (feedback negativo) a magnitude da resposta do sistema climático para um dado forçamento radiativo.
Que existem sérios problemas com as simulações dos MCGs não é segredo para a comunidade meteorológica. Os MCGs comumente têm dificuldade em reproduzir as características principais do clima atual, tais como temperatura média global, diferença de temperatura entre equador e pólo, a intensidade e posicionamento das altas subtropicais e das correntes de jato, se não for feito o que, eufemisticamente, é chamado de "sintonia" ou “ajustes”. Nos modelos de previsão de tempo e de clima, a informação (dados e resultados), está representada em pontos, ou nós, de uma grade, ou malha, tridimensional colocada sobre a superfície do globo, resultante do cruzamento de linhas de latitude x longitude x altura.
A distância entre os pontos da grade determina a resolução espacial dos processos físicos que podem ser resolvidos pelo modelo. A resolução espacial horizontal dos modelos globais era de 250 km a 400 km até recentemente e todos os processos físicos, que se desenvolvem em escalas espaciais muito inferiores a essas, precisam ser resolvidos de uma forma particular, precisam ser “parametrizados” como, por exemplo, processos de formação, desenvolvimento, cobertura de nuvens e precipitação, que são fundamentais para o balanço radiativo do planeta. A parametrização é, em geral, feita com algoritmos físico-estatísticos que dependem da intuição física do modelador e, portanto, podem não representar a realidade física e serem questionáveis.
Nesse aspecto, um dos problemas cruciais são nuvens - seus tipos, formas, constituição e distribuição, tanto em altura como no plano horizontal, e propriedades ópticas - e aerossóis são processos físicos mal-simulados nos modelos. Em princípio, a temperatura global tende a aumentar principalmente com a presença de nuvens estratiformes (forma de “camadas horizontais”) na alta troposfera. Essas nuvens altas (tipo “cirro”) são mais tênues, constituídas por cristais de gelo em sua maior parte, e tendem a aquecer o planeta, pois permitem a passagem de ROC, mas absorvem fortemente ROL que escaparia para o espaço exterior, ou seja, nuvens cirros intensificam o efeito-estufa (feedback positivo).
Por outro lado, nuvens baixas (tipo “estrato”), mais espessas, tendem a esfriá-lo, pois aumentam o albedo planetário (feedback negativo). Por exemplo, o modelo do Serviço Meteorológico Inglês inicialmente previu um aumento superior a 5 ºC para o dobro de CO2. Porém, John Mitchell e colaboradores relataram em 1989 que, apenas mudando as propriedades ópticas das nuvens estratiformes, reduziram o aquecimento para menos de 2 ºC, ou seja, uma redução de 60 %! Em geral, os modelos têm tendência a produzir mais nuvens cirros nas regiões tropicais, resultantes de umidade transportada pelas correntes de ar ascendentes associadas a nuvens de tempestades (cumulonimbos) e amplificar o aquecimento para um dado forçamento radiativo, gerando um feedback positivo.
Entretanto, Spencer et al (2007), usando dados de satélites, mostraram que a cobertura de nuvens cirros diminui durante o pico da estação chuvosa em regiões tropicais e, como conseqüência, existe maior perda de ROL para o espaço exterior, resfriando o sistema oceano-atmosfera . Ou seja, um feedback negativo importante que, aparentemente, não foi incorporado nos MCGs! Em adição, na Figura SPM2 do Sumário do IPCC (indicado no Cap. 7 - Referências Bibliográficas), vê-se que a incerteza do efeito das nuvens no clima (forçamento radiativo negativo de -1,8 Wm-2), considerado de nível de entendimento baixo pelo IPCC, é igual, porém, de sinal contrário ao do CO2 (+1,66 Wm-2), dito ter nível de entendimento alto. Em linguagem mais simples, segundo o próprio IPCC, o aumento de aerossóis e da cobertura de nuvens baixas, por refletirem mais radiação solar de volta para o espaço exterior, pode cancelar o aumento do efeito-estufa pelo CO2!
Associado a esse, outro problema sério de modelagem é a simulação do ciclo hidrológico e seu papel como termostato do sistema climático. Na natureza, a superfície e o ar adjacente tendem a serem resfriados por evaporação da água da chuva e da umidade do solo, pois esse é um processo físico que consome grandes quantidades de calor.
Se não existisse convecção (formação de nuvens profundas, tipo cumulonimbo) e o resfriamento dependesse apenas da perda de ROL, o efeito-estufa, sensivelmente intenso nos níveis próximos ao solo, faria com que a temperatura de superfície alcançasse valores superiores a 70 ºC! As nuvens cumulonimbos - convecção profunda que os modelos não simulam adequadamente - bombeiam calor latente para fora da camada limite planetária – camada mais próxima da superfície terrestre com cerca de 1000 m de espessura - como se fossem verdadeiras chaminés, e o liberam nos níveis médios e altos da troposfera em que o efeito-estufa é fraco e, de lá, esse calor é irradiado para o espaço exterior. Dessa forma, a convecção profunda "curto-circuita" o efeito-estufa, não permitindo que a temperatura da superfície do planeta atinja valores elevados.
O transporte de calor sensível pelas correntes oceânicas para regiões fora dos trópicos também é mais um processo físico parametrizado, e mal resolvido, nos modelos. O calor transportado para o Ártico, por exemplo, aumenta as temperaturas da superfície do Mar da Noruega e, como o efeito-estufa é fraco nessas regiões, devido à baixa concentração de vapor d’água, a emissão de ROL para o espaço aumenta, e o sistema terra-atmosfera-oceano, como um todo, perde mais energia para o espaço exterior. Em 2006, utilizando dados de Reanálises (NCEP), Molion mostrou que, atualmente, a Escandinávia está perdendo 20 Wm-2 a mais, em média, do que perdia há 50 anos.
A discussão acima não esgota, de maneira alguma, os problemas de modelagem dos processos físicos e as possíveis fontes de erros dos MCGs atuais. Não há dúvida que o desenvolvimento de modelos seja crítico para se adquirir habilidade futura de entender melhor ou mesmo prever o clima, mas há que se admitir que modelos atuais sejam representação ainda simples, grosseira, da complexa interação entre os processos físicos diretos e os de feedback, que controlam o clima do globo.
Modelos carecem de validação de seus resultados! Portanto, as “previsões” feitas por eles, para os próximos 100 anos, podem estar superestimadas e a hipótese do efeito-estufa intensificado, aceita pela maioria segundo se afirma, pode não ter fundamento sólido, já que os resultados de modelos são um dos argumentos básicos utilizados em defesa do aquecimento global antropogênico!
(continua)
Instituto de Ciências Atmosféricas, Universidade Federal de Alagoas
Cidade Universitária - 57.072-970 Maceió, Alagoas - BRASIL
email: molion@radar.ufal.br
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4. LIMITAÇÕES DOS MODELOS DE CLIMA GLOBAL
Sabe-se que a absorção de radiação por um gás segue uma lei logarítmica. Ou seja, pequenos incrementos na concentração do gás, quando essa é baixa, produzem aumentos de absorção bem maiores que grandes incrementos quando sua concentração é alta. Do início da era industrial até o presente, a concentração de CO2 já aumentou em cerca de 35 %. Entretanto, segundo o IPCC, a temperatura média global aumentou cerca de 0,7 °C, enquanto modelos de clima global (MCG) produziram aumentos de 0,5 a 2,7 °C para o mesmo aumento de concentração de CO2, ou seja, modelos tendem a superestimar as temperaturas.
Os mesmos MCG projetaram incrementos superiores a 10°C (por exemplo, GISS/NASA, 2007) na região do Ártico para concentração de CO2 dobrada, ou seja, cerca de 560 ppmv com relação à de 150 anos atrás. Porém, a análise das séries de dados de temperatura média do ar, registrados para o setor Atlântico do Ártico a partir de 1880, mostrou um incremento superior a 3 °C entre 1886 -1938, quando a Humanidade emitia menos de 10 % do carbono que emite hoje, seguido de um decréscimo superior a 2 ºC até o final da década de 1960. Atualmente, a temperatura média do Ártico está cerca de 1 °C abaixo da temperatura média do final da década de 1930. Na Antártica, as temperaturas têm diminuído nos últimos 50 anos.
Ou seja, exatamente nas regiões, onde os modelos previram os maiores incrementos de temperatura, foi observado o oposto desde o período pós-guerra, a partir do qual o consumo global de combustíveis fósseis se acelerou e a concentração de CO2 passou a subir monotonicamente.
Modelos de clima global são programas de computador que utilizam equações ou expressões matemáticas para representar os processos físicos diretos e os de realimentação e/ou interação (“feedback”) entre os diversos componentes do sistema terra-oceano-atmosfera com a finalidade de simular ou avaliar a resposta do sistema climático sob um forçamento radiativo (aumento ou diminuição do fluxo de energia). Os processos de feedback são definidos como mecanismos físicos que amplificam (feedback positivo) ou reduzem (feedback negativo) a magnitude da resposta do sistema climático para um dado forçamento radiativo.
Que existem sérios problemas com as simulações dos MCGs não é segredo para a comunidade meteorológica. Os MCGs comumente têm dificuldade em reproduzir as características principais do clima atual, tais como temperatura média global, diferença de temperatura entre equador e pólo, a intensidade e posicionamento das altas subtropicais e das correntes de jato, se não for feito o que, eufemisticamente, é chamado de "sintonia" ou “ajustes”. Nos modelos de previsão de tempo e de clima, a informação (dados e resultados), está representada em pontos, ou nós, de uma grade, ou malha, tridimensional colocada sobre a superfície do globo, resultante do cruzamento de linhas de latitude x longitude x altura.
A distância entre os pontos da grade determina a resolução espacial dos processos físicos que podem ser resolvidos pelo modelo. A resolução espacial horizontal dos modelos globais era de 250 km a 400 km até recentemente e todos os processos físicos, que se desenvolvem em escalas espaciais muito inferiores a essas, precisam ser resolvidos de uma forma particular, precisam ser “parametrizados” como, por exemplo, processos de formação, desenvolvimento, cobertura de nuvens e precipitação, que são fundamentais para o balanço radiativo do planeta. A parametrização é, em geral, feita com algoritmos físico-estatísticos que dependem da intuição física do modelador e, portanto, podem não representar a realidade física e serem questionáveis.
Nesse aspecto, um dos problemas cruciais são nuvens - seus tipos, formas, constituição e distribuição, tanto em altura como no plano horizontal, e propriedades ópticas - e aerossóis são processos físicos mal-simulados nos modelos. Em princípio, a temperatura global tende a aumentar principalmente com a presença de nuvens estratiformes (forma de “camadas horizontais”) na alta troposfera. Essas nuvens altas (tipo “cirro”) são mais tênues, constituídas por cristais de gelo em sua maior parte, e tendem a aquecer o planeta, pois permitem a passagem de ROC, mas absorvem fortemente ROL que escaparia para o espaço exterior, ou seja, nuvens cirros intensificam o efeito-estufa (feedback positivo).
Por outro lado, nuvens baixas (tipo “estrato”), mais espessas, tendem a esfriá-lo, pois aumentam o albedo planetário (feedback negativo). Por exemplo, o modelo do Serviço Meteorológico Inglês inicialmente previu um aumento superior a 5 ºC para o dobro de CO2. Porém, John Mitchell e colaboradores relataram em 1989 que, apenas mudando as propriedades ópticas das nuvens estratiformes, reduziram o aquecimento para menos de 2 ºC, ou seja, uma redução de 60 %! Em geral, os modelos têm tendência a produzir mais nuvens cirros nas regiões tropicais, resultantes de umidade transportada pelas correntes de ar ascendentes associadas a nuvens de tempestades (cumulonimbos) e amplificar o aquecimento para um dado forçamento radiativo, gerando um feedback positivo.
Entretanto, Spencer et al (2007), usando dados de satélites, mostraram que a cobertura de nuvens cirros diminui durante o pico da estação chuvosa em regiões tropicais e, como conseqüência, existe maior perda de ROL para o espaço exterior, resfriando o sistema oceano-atmosfera . Ou seja, um feedback negativo importante que, aparentemente, não foi incorporado nos MCGs! Em adição, na Figura SPM2 do Sumário do IPCC (indicado no Cap. 7 - Referências Bibliográficas), vê-se que a incerteza do efeito das nuvens no clima (forçamento radiativo negativo de -1,8 Wm-2), considerado de nível de entendimento baixo pelo IPCC, é igual, porém, de sinal contrário ao do CO2 (+1,66 Wm-2), dito ter nível de entendimento alto. Em linguagem mais simples, segundo o próprio IPCC, o aumento de aerossóis e da cobertura de nuvens baixas, por refletirem mais radiação solar de volta para o espaço exterior, pode cancelar o aumento do efeito-estufa pelo CO2!
Associado a esse, outro problema sério de modelagem é a simulação do ciclo hidrológico e seu papel como termostato do sistema climático. Na natureza, a superfície e o ar adjacente tendem a serem resfriados por evaporação da água da chuva e da umidade do solo, pois esse é um processo físico que consome grandes quantidades de calor.
Se não existisse convecção (formação de nuvens profundas, tipo cumulonimbo) e o resfriamento dependesse apenas da perda de ROL, o efeito-estufa, sensivelmente intenso nos níveis próximos ao solo, faria com que a temperatura de superfície alcançasse valores superiores a 70 ºC! As nuvens cumulonimbos - convecção profunda que os modelos não simulam adequadamente - bombeiam calor latente para fora da camada limite planetária – camada mais próxima da superfície terrestre com cerca de 1000 m de espessura - como se fossem verdadeiras chaminés, e o liberam nos níveis médios e altos da troposfera em que o efeito-estufa é fraco e, de lá, esse calor é irradiado para o espaço exterior. Dessa forma, a convecção profunda "curto-circuita" o efeito-estufa, não permitindo que a temperatura da superfície do planeta atinja valores elevados.
O transporte de calor sensível pelas correntes oceânicas para regiões fora dos trópicos também é mais um processo físico parametrizado, e mal resolvido, nos modelos. O calor transportado para o Ártico, por exemplo, aumenta as temperaturas da superfície do Mar da Noruega e, como o efeito-estufa é fraco nessas regiões, devido à baixa concentração de vapor d’água, a emissão de ROL para o espaço aumenta, e o sistema terra-atmosfera-oceano, como um todo, perde mais energia para o espaço exterior. Em 2006, utilizando dados de Reanálises (NCEP), Molion mostrou que, atualmente, a Escandinávia está perdendo 20 Wm-2 a mais, em média, do que perdia há 50 anos.
A discussão acima não esgota, de maneira alguma, os problemas de modelagem dos processos físicos e as possíveis fontes de erros dos MCGs atuais. Não há dúvida que o desenvolvimento de modelos seja crítico para se adquirir habilidade futura de entender melhor ou mesmo prever o clima, mas há que se admitir que modelos atuais sejam representação ainda simples, grosseira, da complexa interação entre os processos físicos diretos e os de feedback, que controlam o clima do globo.
Modelos carecem de validação de seus resultados! Portanto, as “previsões” feitas por eles, para os próximos 100 anos, podem estar superestimadas e a hipótese do efeito-estufa intensificado, aceita pela maioria segundo se afirma, pode não ter fundamento sólido, já que os resultados de modelos são um dos argumentos básicos utilizados em defesa do aquecimento global antropogênico!
(continua)
posted by Rui G. Moura at 13:54
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