Aquecimento Global e
Mudanças Climáticas:
Certezas e Incertezas
Tércio Ambrizzi
Departamento de Ciências Atmosféricas
Universidade de São Paulo
Instituto de Estudos Avançados Polo Ribeirão Preto - USP
Setembro/2012
QUAIS SÃO AS PROJEÇÕES DO
CLIMA FUTURO?
Photo: Kansas Academy
of Mathematics and
Science
COMPOSIÇÃO ATMOSFÉRICA: efeito estufa
Gases “efeito
estufa”
Gás Porcentagem Partes por Milhão
Nitrogênio 78,08 780.000,0
Oxigênio 20,95 209.460,0
Argônio 0,93 9.340,0
Dióxido de carbono 0,037 370,0
Neônio 0,0018 18,0
Hélio 0,00052 5,2
Metano 0,00014 1,4
Kriptônio 0,00010 1,0
Óxido nitroso 0,00005 0,5
Hidrogênio 0,00005 0,5
Ozônio 0,000007 0,07
Xenônio 0,000009 0,09
(IPCC 2007)
MUDANÇA DA TEMPERATURA GLOBAL E CONTINENTAL
INDÚSTRIAS E
QUEIMA DE
COMBUSTIVEIS
FÓSSEIS
AGROPECUÁRIA
MUDANÇAS
NO USO
DA TERRA
66% 14%
20%
CO2
CH4
N2O
Fontes de Emissões
Agradecimento a Carlos Cerri (ESALQ 2009)
Mudança do uso da terra e agropecuária % das emissões totais
GEE
CO2
CH4
N2O
22
55
80
75
91
94
Queima combustível
fóssil
Queima combustível
fóssil
78 25
Global Brasil
Fontes de Emissões
Agradecimento a Carlos Cerri (ESALQ 2009)
Ano de 2008
Concentração de CO2 atmosférico
385 ppm 38% acima do valor pre-industrial
Concentração de CO2 atmosférico
1970 – 1979: 1.3 ppm ano-1
1980 – 1989: 1.6 ppm ano1
1990 – 1999: 1.5 ppm ano-1
2000 - 2008: 2.0ppm ano-1
2008: 2.3 ppm ano-1
ano ppm ano-1
2000 1.24
2001 1.85
2002 2.39
2003 2.21
2004 1.61
2005 2.41
2006 1.79
2007 2.17
2008 2.28
Dat
a S
ourc
e: P
iete
r T
ans
and
Tho
mas
Con
way
, NO
AA
/ES
RL
TEMPO DE RESIDÊNCIA DOS GASES NA ATMOSFERA
O que são cenários?
Um cenário é:
“Uma descrição de um estado futuro do
mundo, coerente, internamente consistente e
plausível”
Não é um prognóstico ou uma previsão
É como uma série de imagens de como poderíamos ver o mundo no futuro
cenários → resposta do → sensibilidade do → cenários de mudança → categoria de
de emissões ciclo de carbono clima global climática regional possíveis impactos
Cascata de incertezas na relação entre emissões e impactos
É importante ter em mente que …..
AUMENTO DO NÍVEL DO MAR PASSADO E FUTURO DAS CONCENTRAÇÕES DE CO2
AUMENTO DA TEMPERATURA VIA MODELOS NUMÉRICOS
(Petit et al., 1999)
Concentração de gases do efeito estufa
desde a Revolução Industrial:
CO2 (dióxido de carbono) aumentou 30%
CH4 (metano) aumentou 100%
Para quê tentar entender o que aconteceu no Terciário?
Shakun et al 2012 - Nature
Projeção do aquecimento regional em 2070, com
relação a 1990:efeitos regionais muito diferenciados
(IPCC 2007)
Mudança média anual na precipitação: 2100 relativo a 1990
Deverá haver aumento de precipitação em algumas
áreas, enquanto em outras haverá redução. (IPCC 2007)
AUMENTO DE TEMPERATURA NO TEMPO PRESENTE E CENÁRIOS FUTUROS
(IPCC 2007)
PBMC, 2012: Sumário Executivo do Volume 1 - Base Científica das Mudanças
Climáticas. Contribuição do Grupo de Trabalho 1 para o 1o Relatório de Avaliação
Nacional do Painel Brasileiro de Mudanças Climáticas , Rio de Janeiro, Brasil, 34 pp. (http://www.pbmc.coppe.ufrj.br/pt/)
IMPACTOS NAS ZONAS
COSTEIRAS
mm/ano Fonte: IPCC 2007
Tendência do nível médio do mar entre 1955 e 2003
Merrifield et al (2009 – JC)
Variação do conteúdo de calor na camada de 0 a 700 m do oceano global (linha
preta). A tendência positiva da ordem de 0,64Wm-2 é um forte indicador do
aquecimento da camada superior do oceano. A linha azul representa a variação do
conteúdo de calor para 0-2000 m, baseada em 6 anos de dados Argo. A taxa de
aumento de 0,5 m-2 sugere que uma parte do aquecimento está acontecendo em
profundidades superiores a 700 m (Tremberth, 2010).
Algumas cidades Latino Americanas e do
Caribe estão em risco devido ao aumento
do nível do mar
Source: UN-HABITAT Global Urban
Observatory 2008
> 25% da população em zonas costeiras de baixa elevação
Impactos Projetados do aumento
do nível do mar em países
Latinoamericanos e Caribenhos
MUDANÇAS CLIMÁTICAS E EVENTOS EXTREMOS
No seu 4º relatório em 2007, IPCC
define evento extremo do ponto de
vista físico:
• ‘An event that is rare at a particular place and time of year. Definitions of “rare” vary, but an extreme weather event would normally be as rare as or rarer than the 10th or 90th percentile of the observed probability density function.
• By definition, the characteristics of what is called extreme weather may vary from place to place in an absolute sense...When a pattern of extreme weather persists for some time, such as a season, it may be classed as an extreme climate event, especially if it yields an average or total that is itself extreme (e.g., drought or heavy rainfall over a season).’
O QUE É UM EXTREMO
AUMENTO DA PROBABILIDADE DE EXTREMOS
EM UM CLIMA QUENTE
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
O fenômeno observado é
cíclico ou faz parte de uma
tendência de longo prazo?
Emanuel, 2007
RELAÇÃO ENTRE TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE DO MAR E
INTENSIDADE DE FURACÕES NO OCEANO ATLÂNTICO NORTE
Do ponto de vista social: eventos
extremos são aqueles que
provocam Impactos Extremos • Aqueles que envolvem risco
– mortes, desabrigados, danos materiais
• Tem a ver com a vulnerabilidade e a resiliência • Vulnerabilidade é a susceptibilidade que tem as
pessoas, suas atividades, posses e infraestrutura às perdas e danos quando sujeitas a eventos físicos de diferentes ordens de magnitude.
• Resiliência tem a ver com o tempo de recuperação após um evento extremo – baseado num processo prévio de adaptação e num aprendizado de como lidar com desastres.
EVENTOS EXTREMOS E TEMPO DE RECUPERAÇÃO
Mais mudanças do que imaginamos…
Mac Donald’s
Veículos
População
Uso de água
Concentração de GHG
Desastres
naturais
VARIABILIDADE CLIMÁTICA OU
MUDANÇA CLIMÁTICA?
IMPACTOS REGIONAIS...
Evento Katrina – Agosto 2005
O verão de 2003 foi o mais quente
nos últimos anos na Europa
Portugal:
fogo nas
florestas
França: + de
14.000 mortes
relacionadas
com o calor
UK e
Alemanha:
atrasos no
sistema de
transporte
ferroviário
(dilatação
dos trilhos)
Luterbacher et al, Science, 2004
Chuvas Vale do Itajaí
(2008)
Inundações na Amazonia
(2009)
Chuvas São Paulo (2010)
Chuvas Rio de Janeiro
(2010)
Chuvas em Alagoas
(2010)
Chuvas/deslizamentos Ilha
Grande (2010)
Seca no rio Solimões
(2010)
Tempestade Agatha
Central America (2010)
Seca no sul da Venezuela
(2009)
Chuvas intensas
S.Brasil/Uruguai (2009)
Chuvas/deslizamentos
Andes
Central Peru (2009)
Onda de calor Santos (2010)
Alguns eventos extremos ocorridos durante o período de
2007-2010 na América do Sul
Onda de frio
Bolivia
(2010)
Inundações
Colombia
(2008)
Agradec. C. Nobre
• 6 milhões de km2 de floresta tropical
• 1/3 da biodiversidade do planeta
• chuva abundante (2-3 m anualmente)
• 18% da água doce do globo despejada
nos oceanos
• diversidade biológica, ecossistêmica
e de etnias
Amazônia
RONDÔNIA
Mudanças no uso da terra…
Area Total desflorestada (clareiras) é de 730,000 km2 na Amazônia brasileira (18%) (INPE, 2008)
Distribuição de
grande escala de
aerossóis
provenientes da
queima de biomassa
na América do Sul
Cortesia de Paulo Artaxo
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
77/8
8*
88/8
9
89/9
0
90/9
1
91/9
2
92/9
4
94/9
5
95/9
6
96/9
7
97/9
8
98/9
9
99/0
0
00/0
1
01/0
2
02/0
3
03/0
4
04/0
5
05/0
6
06/0
7
07/0
8
08/0
9
Desflore
sta
tion (
km
² per
year)
Deforestation in Amazonia 1977-2009 in km² per year
* annual average per decade Data from INPE, 2009
27.000 Km² in 2004
7.000 Km²
in 2009
Que tipo de politicas publicas são necessárias para manter esta redução?
Deflorestamento foi
reduzido de 27.000
Km² em 2004 para
7.000 Km² em 2009.
Houve redução de
aerossóis também?
Cortesia de Paulo Artaxo
Estamos assistindo a mais extremos
hidrológicos? “A Seca da Amazônia em 2005
considerada uma das mais severas em
100 anos”
Seca da Amazônia em 2010 – maior que em 2005 ?
Manaus tem 16 bairros alagados e rio fica perto de cheia recorde KÁTIA BRASIL
DE MANAUS
A cheia do rio Negro, em Manaus (AM), pode bater novo recorde centenário amanhã (16). Hoje, na régua do
porto da capital, o nível do rio chegou a 29,75 metros, 81 centímetros acima da marca de emergência,
provocando transbordamentos em 16 bairros.
Faltam apenas dois centímetros para o nível do rio Negro se igualar ou ultrapassar a enchente histórica
de 29,77 metros, registrada em 2009.
Há 110 anos, a medição do rio Negro é feita no Porto de Manaus. O engenheiro Valderino Pereira da Silva disse
que, desde domingo, as águas estão subindo três centímetros por dia. Segundo ele, a enchente pode se
estender até o mês de junho.
A situação, segundo o Inmet (Instituto Nacional de Meteorologia), é reflexo das fortes chuvas que ocorrem na
região metropolitana de Manaus e, no extremo norte do Estado. A meteorologista Lúcia Gularte afirma que na
capital choveu metade do esperado para o mês de maio, que é de 279,03 milímetros.
No centro de Manaus, as inundações causadas pela cheia do rio Negro atingem pontos turísticos, como o
Relógio Municipal, o prédio da Alfândega, a Feira Manaus Moderna e a praia da Ponta Negra. Parte das avenidas
Eduardo Ribeiro e Sete de Setembro foram interditadas pela prefeitura. Casas de 18.500 pessoas foram
inundadas pelas águas.
Folha de São Paulo – 15/05/2012
Catarina: O primeiro furacão no oceano Atlântico Sul?
“Furação Catarina”, 27 Março de 2004 at 11:04:45 Local Time
Estado de
Santa Catarina
Cortesia de Carlos Nobre – CPTEC/INPE
Tendencias positivas do numero de ciclones
extratropicais intensos no Hemisfério Sul
(Pezza e Ambrizzi, 2003 – JClim.)
Tornados
Numero anual de tornados no período de
1915 a 1995 nos Estados Unidos
(Doswell et al 1999)
Casos de tornado
registrados por ano
no Brasil
Diferença entre as precipitações médias do período
de 1991 a 2004 e do período de 1961 a 1990
(Salati et al, 2007)
Balneário Camboriu
2008
Blumenau
2008
Região de ocorrência de deslizamentos de
encostas em Santa Catarina em novembro de
2008
As populações ribeirinhas que
vivem às margens do Rio Paraíba, em cinco
municípios, devem ser transferidas para locais
mais seguros. O governo do Estado teme que
o iminente sangramento da barragem de
Acauã coloque em risco a vida destas
pessoas. Sangra o açude Coremas. Mais de
37 reservatórios transbordaram.
Foto : Marcus Antonius/Secom/PB
Enchentes no Rio Paraíba
O Norte – João Pessoa, 05 de fevereiro de 2004
Eventos intensos e inundações na cidade de São Paulo, Fevereiro 2010
Eventos de chuvas intensas no
Sudeste do Brasil - São Paulo 2010
Deslizamento de lama soterra a periferia do Rio de Janeiro, mais de 200 pessoas
morreram em abril de 2010.
Mais de 200 pessoas morreram
soterradas por lama próximo ao Rio
de Janeiro. As casas estavam
construídas em solo frágil e não
resistiu a enorme quantidade de
chuva que ocorreu em dois dias
seguidos.
Eventos de chuvas intensas no Sudeste
do Brasil – Rio de Janeiro 2010
São Paulo, 27 de fevereiro de 2011
Benedito Calixto 1853-1927
Inundação na Várzea do Carmo
Inundação em São Paulo
INUNDAÇÃO NA CIDADE DE SÃO PAULO
FINAL DO SÉCULO 19
Cortesia de Augusto Toledo de Machado – CTA/CPTEC- INPE
(a obra encontra-se no Museu do Ipiranga)
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
mm
Clima de São Paulo mudou:
•Aquecimento (aproximadamente 3oC)
•Aumento da precipitação média mensal
•Aumento na frequência e intensidade dos
extremos de precipitação!
Silva Dias, M.A.F., Dias, J.,Carvalho,L., Freitas, E.
e Silva Dias, P.L., 2011
R10
2020-2030 2050-60 2080-90
Projeções de mudanças em chuvas extremas (R10) e impactos
na RMSP-Megacidades (Nobre et al 2010-2011)
Diferença
PDF – precipitação em SP mm
mm mm
Silva Dias et al (2011)
Silva Dias et al (2011)
Custos dos Desastres Naturais nos EUA entre 1960 e 2005
Furacões
Inundações
Tempestades
Severas
Secas
Incêndios
Ventos
Fortes
Tendencia de aumento de chuva indice R10 (numero de dias com chuva acima de 10
mm ) e R5Xday indice (chuvas intensas acumuladas em 5 dias consecutivos em mm
as quais podem causar inchentes) de 1951 a 2002 para I sul da America do Sul em
dias. (Marengo et al., 2008 – a, b).
Índice R10
Índice RX5dia
O total de chuvas diárias estão se tornando mais
intensas no sul da América do sul?
CDD
2010-40 CDD
2041-70
CDD
2071-2100
R10
2010-40 R10
2041-70
R10
2071-2100
Rainfall
2010-40 Rainfall
2041-70
Rainfall
2071-2100
(Marengo et al 2010)
Mundanças previstas na precipitação total e eventos
extremos cenario A1B derivado do modelo regional Eta-
CPTEC 40 km com dados do HadCM3 (relativo a 1961-1990)
Dias consecutivos
secos (CDD-Eventos
esporádicos de seca
(R10-Numero de
dias com chuva
acima de 10 mm)
Chuva em três períodos
OS MODELOS ESTÃO APTOS
A PREVER OS EVENTOS
EXTREMOS?
O mundo, segundo os modelos
climáticos ANOS 70 ANOS 80
1990 1996
2001 2007
Modelos climáticos usados nas avaliações do
IPCC:
FAR (1990),
SAR (1996),
TAR (2001) e
AR4 (2007).
A complexidade dos modelos
vem aumentando e os
cenários são mais
consistentes e aderentes ao
clima atual
Mas… a simulação de
eventos extremos de chuva
ainda precária
Bonan, 2008
•Modelos no AR5 terão complexidade inédita:
•Efeito do derretimento do permafrost
•Fertilização da biota pelo CO2
•Disponibilidade de nutrientes
•Ciclo biogeoquímico de gases traço
•Aerossóis e nuvens
•Interação das correntes oceânicas com o
gelo…
•Cenários econômicos interativos…
Eventos Extremos
Região Serrana do Rio de Janeiro
Janeiro 2011: mais de 800 mortos e
500 desaparecidos
Acumulado de Chuva entre 00UTC 12 – 00UTC 13/jan/2011 Desempenho com 1 km de resolução espacial
BRAMS 1 km : NX, NY = 500, 500 300 processos –> 2 ½ h de processamento 24 horas de previsão.
BRAMS 1 km
mm
(Maria Assunção Silva Dias 2011)
Comparação com rede INMET : Distribuição Espacial e Quantitativa da Chuva
Cidade/Região Chuva
Acumulada
(24h, mm)-
INMET
BRAMS 1
km
(24h, mm)
Nova Friburgo
(NF)
162,6 158,0
Teresópolis (TE) 78,6 88,3
Petrópolis (PE) 7, 8 4,0
Note a precisão do modelo em capturar o gradiente
de chuva com valores bastante próximos aos
observados pelo INMET.
(Maria Assunção Silva Dias 2011)
Comparação com rede INMET Nova Friburgo – BRAMS
Acumulado 24 h: 139,9 mm
Acumulado 24 h: 162,6 mm
2km 1km
Acumulado 24 h: 162,6 mm
Acumulado 24 h: 158,0 mm
(Maria Assunção Silva Dias 2011)
E QUAL A CONSEQUENCIA
DO AUMENTO DE
TEMPERATURA GLOBAL NA
AMÉRICA DO SUL E BRASIL?
IMPACTO NAS GLACIEIRAS DOS POLOS E
MONTANHAS
Glacieiras das Patagônia
Glacieiras da Patagônia tem
diminuído em média 1.5 km nos
últimos 13 anos. Tem havia um
aumento de temp. máxima,
mínima e média nas temperaturas
diárias em torno de 1oC no sul da
Patagônia e leste dos Andes. Reference: Wessels, R., J.S. Kargel, and H.H. Kieffer, 2001.
GLIMS: Documenting the demise of the Earth's glaciers using
ASTER. Eos Trans. AGU, Spring Meet. Suppl., Abstract 31A-
03.
Painter, D., 2001. Melting glaciers signal global warming.
Arizona State University News Release, May 29, 2001.
IPCC, 1998. The Regional Impacts of Climate Change: An
Assessment of Vulnerability. Special Report of the IPCC
Working Group II, R.T. Watson, M.C. Zinyowera, R.H. Moss
and D.J. Dokken, eds. Cambridge University Press,
Cambridge, UK.
1994
2002
Photo by Nasa
Kinnard, C., Zdanowicz, C. M., Fisher, D. A., Isaksson, E., de Vernal, A., & Thompson, L. G. (2011). Reconstructed changes in Arctic sea ice over the past 1,450 years. Nature, 479(7374), 509–512. doi:10.1038/nature10581
Diferença entre as temperaturas médias (média,
máxima e mínima) do período de 1991 a 2004 e
do período de 1961 a 1990.
(Salati et al, 2007)
Tendências da Temperatura do Ar no Brasil
(Cortesia de J. Marengo)
-15 -10 -5 5 10 15 % / 41 yrs
ÍNDICE DE TEMPERATURA MÍNIMA: NOITES QUENTES
VALIDAÇÃO DA REANÁLISE DO NCEP/NCAR
(Fonte: CPTEC)
(Fonte: Vincent et al., 2005)
(Dufek, Ambrizzi e Rocha 2008)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
30.0 30.5 31.0 31.5 32.0 32.5 33.0 33.5 34.0 34.5 35.0
Temperatura Máxima Média (°C)
Pen
ali
zação
(%
)
Estimativa de cafeeiros danificados
em função da temperatura máxima média
Redução da área potencial em função do aumento da
temperatura entre 1 ºC e 5,8 ºC
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Atual T + 1ºC T + 3 ºC T + 5,8 ºC
Aumento na temperatura média
Áre
a P
on
tecia
l (1
000 k
m2)
Milho
Feijão
Arroz
Soja
Café
Arábica
Variação da área potencial de menor risco climático para cultivo de milho, arroz,
feijão, arroz, soja e café arábica no Brasil. O maior impacto relativo ao aumento
de temperatura poderá ser para a soja, com redução de até 60% na área
potencial de plantio. Fonte: Comunicação Pessoal de Eduardo Assad, Embrapa
Impactos na Agricultura Brasileira são,
em geral, negativos!
Salazar et al., 2007
Possíveis conseqüências da mudanca climática nos biomas
brasileiros: savanização da Amazonia?, desertificação do
Nordeste?.
Conseqüências da mudanças climática
Aumento da temperatura
Elevação do nível do mar
Mudanças nos extremos climáticos
Mudanças na precipitação
Impactos nos ecossistemas e
biodiversidade
Retrocesso das geleiras Impactos ambientais
Ecossistemas
Biodiversidade
Produtividade do solo
Pesca
Disponibilidade de água potável
Serviços ambientais Conseqüências sociais
Segurança alimentar
Trabalho e emprego
Saúde
Conflitos sociais
Migração
Pobreza e desigualdade
Economia
Mitigação
Adaptação
Impactos da Mudança de clima no Brasil: Relatório
de Clima do INPE (2007)
“Investir hoje para um futuro
mais seguro”
• Desenvolver sistemas de alertas precoces para eventos extremos;
• Aumentar a capacidade das ações comunitárias, particularmente entre os mais vulneráveis;
• Implantar as melhores práticas na construção civil e no tratamento dos recursos hídricos;
• Expandir o uso das informações do tempo e do clima regionais pelos planejadores e tomadores de decisão
• Estabelecer ações para enfrentar os inevitáveis eventos extremos.
“Num mundo desigual, as mudanças climáticas irão aumentar ainda mais
as desigualdades”
M. Parry, co-presidente do IPCC WGII
O Brasil é um país em desenvolvimento
(ainda) com altos índices de pobreza e
desigualdade social, portanto, é
potencialmente vulnerável às mudanças
climáticas
INCLINE INter-disciplinary CLimate INvEstigation
Center www.incline.iag.usp.br
Como um objetivo geral, o INCLINE irá contribuir para o
melhor entendimento dos complexos sistemas de interações
entre Terra – Ambiente – Homem pelo desenho e
implantação de projeto de natureza interdisciplinar. O
INCLINE agrega especialistas de diversas áreas, fazendo as
necessárias conexões com os formuladores de políticas
publicas e a iniciativa privada. Deste modo, cumprirá a sua
função de contribuir para soluções e alternativas viáveis
para redução das emissões, mitigação dos atuais problemas
enfrentados e apontando novas direções e modelos de
crescimento econômico sustentável.
Núcleo de Apoio a Pesquisa de
Mudanças Climáticas (INCLINE)
Instituto de Astronomia, Geofísica
e Ciências Atmosféricas Instituto de Física
Escola Superior de Agricultura
“Luiz de Queroz”
Centro de Energia Nuclear
na Agricultura – Campus
“Luiz de Queiroz” -
Piracicaba
Faculdade de Engenharia de
São Carlos
Faculdade de Saúde
Pública
Instituto Oceanográfico da
Universidade de São Paulo
Programa de Pós-Graduação em
Ciência Ambiental –
Universidade de São Paulo
Faculdade de Economia, Administração e
Contabilidade – Universidade de São Paulo
Instituto de Geociências