MUDANÇAS CLIMÁTICAS GLOBAIS: POR MUDANÇAS CLIMÁTICAS GLOBAIS: POR QUE DEVEMOS NOS PREOCUPARQUE DEVEMOS NOS PREOCUPAR
Carlos A NobreCentro de Ciência do Sistema Terrestre, INPE
Fot
o: D
avid
McG
rath
Centro de Ciência do Sistema Terrestre, INPE
Franca, SP, 18 de Março de 2009
1o Seminário Estadual sobre Mudanças Climáticas e Saneamento
Antropoceno
“A influência da humanidade no Planeta Terra nos últimos séculos tornou-se tão nos últimos séculos tornou-se tão significativa a ponto de constituir-se numa nova era geológica”
Prof. Paul Crutzen
Prêmio Nobel de Química 1995
S30
Slide 2
S30 The term Anthropocene was coined in 2000 by Nobel Prize winning scientist Paul Crutzen to describe the most recent period in the Earth’s history, starting with the industrial revolution in the 18th Century when the activities of the human race first began to have a significant global impact on the Earth's climate and ecosystems.Carlos; 01/10/2007
A cada hora,10,000 pessoas se somam à população
mundial
Atual
POPULAÇÃO MUNDIAL
6,6 bilhões
Aumento de CO2, N2O, CH4
Aquecimento Global
Degradação da terra
Perda de Biodiversidade
Os últimos 50 anos testemunharam uma dramática degradação do capital natural da Terra
Eutrofização
Poluição
Extração de Água
…..
1900 1950 2000
Rockstrom
““Fotografias” do Antropoceno
IGBP 2003
A cada hora,
4 Milhões de toneladas de CO2 são emitidos
A cada hora,
1,500 hectares de florestas são derrubadas
A cada hora,
3 espécies são extintas (1000 vezes mais rápido do que os processos naturais)
A cada hora,Atividades humanas adicionam 1.7 milhões de Kg nitrogênio
reativo às florestas, campos agrícolas e corpos d’água
O Desafio Populacional
• 1 bilhão de pessoas em países ricos
• 2 bilhões de pessoas progredindo
• 3 bilhões de pobres que necessitam progredir• 3 bilhões de pobres que necessitam progredir
• 3 bilhões de pessoas ainda por vir.
Em 2050, 86% da população mundial estarão nos países (hoje) em desenvolvimento, isto é, mais de 8,000,000,000 de consumidores tentando atingir os padrões de vida do Países
Desenvolvidos.
CO2
CH4
[CO2] aumentou de 280 ppm em 1750 para 383 ppm em 2007
[CH 4] aumentou de 715 ppb em
Observações dacomposição da
atmosfera mostramque
Todasas concentrações
atmosféricas dos Gsesde Efeito Estufa vêm
37%
148%
N2O
IPCC 2007 WGI
de 715 ppb em 1750 para 1774 ppb em 2005
[N20] aumentoude 270 ppb em 1750 para 319 ppb em 2005
de Efeito Estufa vêmaumentando,
tornando o aquecimento futuro
inequívoco
148%
18%
O Aquecimento éinequívoco!Aumento das temperaturas atmosféricas
Aumento do Aumento do nível do mar
Reduções da neve no HN
e os oceanos…
e a alta atmosfera…. 1896: Arrhenius liga causa a efeito!
O que nos aguarda no futuro e o que já foi comprometidoO Aquecimento vai aumentar se of GEEs aumentarem. Se os GEEs fossem mantidos constantes nos níveis atuais, um comprometimento de 0,6°C de aquecimento adicional aconteria até 2100.
2.8oC
3.4oC
CO2 Eq
850
1.8oC
600
4000.6oC
IPCC 2007 WGI
Em
issi
ons
(GtC
y-1)
8
9
10Actual emissions: CDIACActual emissions: EIA450ppm stabilisation650ppm stabilisationA1FI A1B A1T A2
SRES (2000)
taxas de
crescimento
das emissões
em %/ano
para 2000-
2010:
A1B: 2.42
2006
2005
2007
Fossil Fuel Emissions: Actual vs. IPCC Scenarios
(Avgs.)
Trajetória das Emissões Globais de Combustíveis Fósseis
1990 1995 2000 2005 2010
CO
2 E
mis
sion
s (G
tC y
5
6
7A2 B1 B2
A1B: 2.42
A1FI: 2.71
A1T: 1.63
A2: 2.13
B1: 1.79
B2: 1.61
Observações
2000-2007
3.5%
Raupach et al 2007, PNAS; Global Carbon Project (2008)
Top Emitters
1. China
2. USA
4. Russia
3. India
Percentagem
da Emissão Global A
nual
57%
43%
62%
38%
Protocolo
49.7%
50.3%
Presente
47%
Kyoto Protocol
Mudança nos Padrões Regionais de Emissssões
53%
Percentagem
da Emissão Global A
nual
Protocolo
de Kyoto
AdotadoUNFCCC
Protocolo
De Kyoto
Entra em
Vigor
Presente
J. Gregg and G. Marland, 2008, personal communication
Maiores Emissores
1. China
2. USA
4. Russia
3. India
emissões de combustíveis fósseis
desmatamento
7,6
1,5
2000-2006Fluxo de CO
2(Pg C a
-1)
Source
Balanço Global de Carbono Antropogênico (1850-2006)
CO2 atmosférico
oceano
terra
1,5
4,1
2,2
2,8
Fluxo de CO
Sink
Tempo (ano)
Le Quéré, unpublished; Canadell et al. 2007, PNAS
Demanda Global de Energia Primária
8
10
12
14
16
18
8
10
12
14
16
18Bilhõe
s de
tone
lada
s de
petróleo eq
uivalentee
nte Otutros renováveis
Biomassa
Hidro
Nuclear
Gas
Petróleo
Carvão
A demanda global cresce mais de 50% nos próximos 25 anos, com carvão crescendo mais em termos absolutos
0
2
4
6
8
1980 1990 2000 2010 2020 2030
0
2
4
6
8
1980 1990 2000 2010 2020 2030
Bilhõe
s de
tone
lada
s de
petróleo eq
uivalentee
nte
Atrasar a mitigação é perigoso e muito caro
60
70
80
90
100
Glo
bal E
mis
sion
s (G
tCO
2e)
450ppm CO2e
500ppm CO2e (falling to450ppm CO2e in 2150)
550ppm CO2e
19
0
10
20
30
40
50
2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Glo
bal E
mis
sion
s (G
tCO
2e)
Business as Usual
50GtCO2e
70GtCO2e
65GtCO2e
Source: Stern Review
Redução de emissões requirem ações em todos os setores
21
Potencial de Redução de Emissões de GEE por Setores
Há inúmeras opções de mitigação: algumas são lucrativas!
Source: McKinsey
Poderão os países em desenvolvimento atingir
padrões aceitáveis de desenvolvimento humano
sem sobrecarregar o meio ambiente?
Ecological Footprint and Human Wellbeing WWF– Gland, Switzerland and Global Footprint Network (GFN), Oakland, California USA.ISBN 978-2-88085-290-0
IDH
• Mais de 50% do PIB brasileiro depende de recursos naturais
Vulnerabilidade do Brasil às Mudanças Climáticas
depende de recursos naturais renováveis (e.g., agricultura, energia, etc.)
• O Brasil é país em desenvolvimento, (ainda) com índices significativos de desigualdade social e pobreza
O que o pode o Brasil fazer no tocante às O que o pode o Brasil fazer no tocante às mudanças climáticas globais?mudanças climáticas globais?
Mitigação E adaptação?
• A busca de um balanço apropriado entre mitigação das emissões e aumento da mitigação das emissões e aumento da capacidade de adaptação deve ser iniciado prontamente.
• Temos conhecimento suficiente sobre os impactos das mudanças climáticas no Brasil para guiar políticas públicas de adaptação?
Emissões Brasileiras de CO 2eq (1994)
1%
2%
17%
20%
Foco em redução das
emissões por usos da terrae agricultura
EMISSÕES BRASILEIRAS DE GEE
55%25%
EnergiaProcessos IndustriaisUso de Solventes e Outros ProdutosAgropecuáriaMudança no Uso da Terra e FlorestasTratamento de Resíduos
Considerando GWP do CH4 = 21
1% do PIB
Emissão brasileira de CO 2 em 1994 por setor
23%
3%
0%
0%
v
¾ das Emissões Brasileiras de CO2 advindas dos Desmatamentos!
Mitigar emissões no Brasil é principalmente reduzir desmatamentos!
Mitigação
74%
Energia Processos IndustriaisAgropecuária Desmatamento e queimadasTratamento de resíduos
Emissões brasileiras de CO2 (per capita):
• 0,5 ton C/ano de origem fóssil• 1,5 ton C/ano com desmatamentos médio• 1,0 ton C/ano com desmatamento de 2007
Primeiro passo: reduza o dano!• 2004: 27.361
km² desmatado
na Amazônia
Brasileira
• 2005 – 2007:
~60% de redução 5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
km2 /y
ear
INPE/Prodes & Deter
~60% de redução
no desmatamento≈17.000 km² de desmatamento evitado em 3 anos (linha de base de 20.000 km2/ano)
~ 220 milhões de ton C
~US$ 2,2 bilhões de valor de carbono
0
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
Carbono na Biomassa
Plano Nacional de Mudanças Climáticas
• Compromisso voluntário, quantificável e verificável de reduzir continuamente os desmatamentos da Amazônia, atingido o máximo de 5 mil km2 ate 2017
• Com este cenário, calcula-se que emissões • Com este cenário, calcula-se que emissões brasileiras de GEE decresceriam 2/3 em relação à média histórica de 1990 ao presente.
• Mesmo com o projetato aumento das emissões do setor de energia e pecuária, em 2020 o Brasil poderá estar emitindo até 40% menos do que em 1990, meta muito superior áquela da UE.
O Brasil apresenta 45% da oferta interna de energia de
origem renovável
MatrizMatriz EnergéticaEnergética BrasileiraBrasileira
origem renovável
Fonte: EPE - 2007
Média mundial: 13%
OECD: 6%
Biomassa total (seca) e potencial de biocombustível em 2050 (EJ/ano).Uso global de energia hoje é: 450 EJ/ano
Biocombustíveis e Bionergia
OECD2007
CANA DE AÇÚCARCANA DE AÇÚCAR
Produtividade Agriícola– M tons/ha
Brazilian productivity
Produtividade da cana de açúcar no Brasil é 11% mais alta e cresceu mais de duas vezes a média de produtivdiade mundial
PRÓ-ALCOOL
35Source: Petrobrás
World average productivity
Áreas de Cana de Açúcar no Brasil
Amazon forest
Pantanal wetlands Atlantic coast forest
AdequaçãoAdequação ClimáticaClimática parapara plantasplantasherbáceasherbáceas e e arbóreasarbóreas com com
lignoceluloselignocelulose ……
UndefinedNot suitableUnproductive Very marginal MarginalModerately suitableSuitableVery suitableWaterProtectedBelow threshold
Source: GAEZ 2007, IIASA-LUC/FAO
… … sobresobre terrasterras disponíveisdisponíveis de de camposcampos, , caatingacaatinga, , savanassavanas ……
Reference climate
FLORESTA AMAZÔNICA
ÁreasÁreas
PotenciaisPotenciais de de ExpansãoExpansão dada
CanaCana de de AçúcarAçúcar parapara
o o ClimaClimaAtualAtual
Fontes: IBGE & CTC
Mata Atlântica
CANA DE AÇÚCAR
Pantanal
SUGAR CANEScenario A2
Year - 2010Current GovernmentPolicies precludeSugar cane expansionInto the Amazon
Baixo risco climáticoRisco temperatura baixaRisco de excesso hídricoBaixo risco com irrigação de manutençãoBaixo risco com forte irrigação de manutençãoAlto risco climático
Source: E. Assad, EMBRAPA, 2008
Low Climatic Risk
Irrigation
SUGAR CANEScenario A2
Year - 2020
Baixo risco climáticoRisco temperatura baixaRisco de excesso hídricoBaixo risco com irrigação de manutençãoBaixo risco com forte irrigação de manutençãoAlto risco climáticoÁrea de proteção ou excluída
Low Climatic RiskIrrigation
Source: E. Assad, EMBRAPA, 2008
SUGAR CANEScenario A2
Year - 2050
Baixo risco climáticoRisco temperatura baixaRisco de excesso hídricoBaixo risco com irrigação de manutençãoBaixo risco com forte irrigação de manutençãoAlto risco climáticoÁrea de proteção ou excluída
Low Climatic Risk
Irrigation
Source: E. Assad, EMBRAPA, 2008
SUGAR CANEScenario A2
Year - 2070
Baixo risco climáticoRisco temperatura baixaRisco de excesso hídricoBaixo risco com irrigação de manutençãoBaixo risco com forte irrigação de manutençãoAlto risco climáticoÁrea de proteção ou excluída
Low Climatic Risk
Irrigation
Source: E. Assad, EMBRAPA, 2008
Cana
2000
2200
2400
2600
2800N
º de
mun
icíp
ios
Precis A2
1200
1400
1600
1800
2000
Normal 2020 2050 2070
tempo
Nº
de m
unic
ípio
s
Precis B2
Biocombustíveis não são a panacéia …se área de floresta forem convertidas
• Se o objetivo primário dos biocombustíveis for a mitigação do aquecimento global no curto prazo (30 anos), é melhor enfocar o aumento na eficiência do aumento na eficiência do uso de combustíveis fósseis
• Conversão de áreas de florestas para biocombustíveis pode colocar pressão adicional no meio ambiente
Righelato and Spracklen, Science 17.Aug.2007
Tempo de “Re-Pagamento” de Carbono dos
Ecossistemas (ECPT)Número de anos após conversão para bioocombustível requerido para
reduções cumulativas de GEE pelo uso do biocombustível em relação ao
combustível fóssil deslocado para repagar o débito de carbono do
biocombustível.
Fargione et al. 2008, ScienceBRASIL
In the Cerrado biome global warming will pushthe present area of occurrence, and thediversity centre, to the southeast were suitableareas are aklready occupied by. More then40% of the species of trees will be extinct in2100. Using GARP .
Area with the higher diversity of species of trees diversity of species of trees in the optimistic scenario
Present area with the higher diversity of
species of trees
Area with the higher diversity of species of trees in the pessimistic scenario
Atlantic Forest
and Climate Change
A
Potential occurrence at present
Project occurrence for 2050 Low emissions scenario
Project occurrence for 2050 High emissions scenario
Based in Colombo 2007 , Using GARP .
- 30% - 65%
B C
Low emissions scenario High emissions scenario
Mata Atlântica : Área com a maior diversidade de espécies de árvores no
cenário de altas emiossões
B!
Cerrados : Área com a maior diversidade de
espécies de árvores no cenário de altas emiossões
Mata Atlântica : Área com a maior diversidade de espécies de árvores no
cenário de altas emiossões
Biodiversidade do Cerrado eda Mata Atlântica é
profundamente afetadapelas mudanças climáticas!
Cerrados : Área com a maior diversidade de
espécies de árvores no cenário de altas emiossões
FLORESTA AMAZÔNICA
ÁreasÁreas
PotenciaisPotenciais de de ExpansãoExpansão dada
CanaCana de de AçúcarAçúcar parapara
o o ClimaClimaAtualAtual
Fontes: IBGE & CTC
Mata Atlântica
CANA DE AÇÚCAR
Pantanal
ÁREAS PROJETADAS COMO DE MÁXIMA BIODIVERSIDADE PARA OS CERRADOS E A MATA ATLÂNTICA NO FINAL DO SÉCULO
Poderá o Brasil, no Século XXI, tornar-se uma “potência
ambiental” ou o primeiro país tropical desenvolvido?
Poderá o Brasil, no Século XXI, tornar-se uma “potência
ambiental” ou o primeiro país tropical desenvolvido?
O desafio de uma geração é inventarum novo paradigma de desenvolvimento para o Brasil, baseado em C&T, reconhecendo que os usos racionais dos abundantes recursos naturais renováveis e da biodiversidade podem ser a grande alavanca para o desenvolvimento.
OBRIGADO!
Mitigation policy instruments
• Pricing the externality - carbon pricing via tax or trading, or implicitly through regulation
• Bringing forward lower carbon technology - research, development and deploymentdevelopment and deployment
• Overcoming information barriers and transaction costs – regulation, standards
• Promoting a shared understanding of responsible behaviour across all societies – beyond sticks and carrots
54
Levelised costs of different technologies (£/MWh) : carbon price €40 per tonne CO2
60
70
80
90
100
Leve
lised
cos
t (£/
MW
h) Carbon component of levelised costLevelised cost
Source: BERR Energy Review 2006 (Fossil fuel price assumption (high gas price - Oil @ $70/bbl))
55
0
10
20
30
40
50
Gas PF Coal PF CoalCCS
IGCC Coal IGCC CoalCCS
On-shorewind - low
On-shorewind - high
Off-shorewind - low
Off-shorewind - high
Nuclear -low
Nuclear -high
Technologies
Leve
lised
cos
t (£/
MW
h)
Power price (January 2008)
Costs of new technologies fall over time with deployment
Capacidade
Adaptação de Sistemas Humanos
Perigo ExposiçãoCapacidade
Adaptativa
Risco ou
ImpactoVulnerabilidade
A complexidade das dimensões humanas
Mas nos adaptar a que?
• O conhecimento sobre os impactos das mudanças climáticas, no Brasil, ainda não permite elaboração de políticas públicas permite elaboração de políticas públicas focalizadas
• Necessidade de expandir nossa capacidade de gerar cenários adequados de mudanças climáticas e estudos subsequentes de impactos, adaptação e vulnerabilidade
Média sazonal de Mudanças de Temperatura (C) [(2071-2085)-(1961-90)]
Modelo Climático Regional Precis
D-J-F M-A-M
Cenário A2
(Ambrizzi et al 2007)(Ambrizzi et al 2007)(Ambrizzi et al 2007)(Ambrizzi et al 2007)
J-J-A S-O-N
Cenário A2
Média sazonal de Mudança de Precipitação (mm/dia) [(2071-2085)-(1961-90)]
Modelo Climático Regional PrecisD-J-F M-A-M
Cenário A2
(Ambrizzi et al 2007)(Ambrizzi et al 2007)(Ambrizzi et al 2007)(Ambrizzi et al 2007)
J-J-A S-O-N
Cenário A2
Tendências de precipitação
Projeção de Dias Secos Consecutivos
precipitação simulada pelo
modelo regional Precis
(2071-2100)
(Marengo et al 2007)(Marengo et al 2007)(Marengo et al 2007)(Marengo et al 2007)
“Num mundo desigual, as mudanças climáticas irão aumentar ainda mais
as desigualdades” M. Parry, co-presidente do IPCC WGII
As dimensõeséticasdas MudançasAs dimensõeséticasdas MudançasClimáticas Globais
Há uma questão de ética e justiça: as pessoasque vão sofrer as conseqüências mais graves
das Mudanças Ambientais Globais são aquelasque menos contribuiram ao problema
Produção de Cana de Açúcar e Necessidades de Irrigação
Alta
Média
Baixa
Inadequada
Fonte: Ministério da Agricultura
Matérias primas potenciais para biodiesel no BrasilV
olu
me
médio
grandesoja
Gordura animalalgodão
Tempo para
implantação
Vo
lum
e
pequeno
médio
Curto Médio Longo
Pinhão-manso Espécies
Nativas de palma
algodão
amendoim
dairy by-products
Palma (dendê),
girassol
canola
mamona
Cultura: Soja
Cenário A2Ano - 2020
SOJA
apta e produtoraaptainaptainapta e produtoraárea de proteção ou excluída
SOJA
Cultura: Soja
Cenário A2Ano - 2050
apta e produtoraaptainaptainapta e produtoraárea de proteção ou excluída
Cultura: Soja
Cenário A2Ano - 2070
apta e produtoraaptainaptainapta e produtoraárea de proteção ou excluída
Soja
210022002300240025002600
Nº
de
Mu
nic
ípio
s
Precis A2
17001800190020002100
Atual 2020 2050 2070
Tempo
Nº
de
Mu
nic
ípio
s
Precis B2
PotencialPotencial de de EnergiaEnergia EólicaEólica
Brasil hoje: aprox. 0,28 GW
Potencial aproveitável = 60 GW
Fonte: PE/MME
Velocidade Annual Média do Vento
Shaeffer et al., 2008 Climate Change: Energy Security. COPPE/UFRJ
Cenário B2Cenário A2
Cálculos indicam diminuição do potencial de energia eólicadevido ao decréscimo da velocidade do vento para os cenários
de mudanças climáticas
Shaeffer et al., 2008 Climate Change: Energy Security. COPPE/UFRJ
S35
Slide 72
S35 The term Anthropocene was coined in 2000 by Nobel Prize winning scientist Paul Crutzen to describe the most recent period in the Earth’s history, starting with the industrial revolution in the 18th Century when the activities of the human race first began to have a significant global impact on the Earth's climate and ecosystems.Carlos; 01/10/2007
Oferta Interna de Energia Elétrica - 2005
Capacidade de Geração Hidrelétrica das Bacias de Drenagem
Shaeffer et al., 2008 Climate Change: Energy Security. COPPE/UFRJ
Diminuição da Vazão dos Rios …
Shaeffer et al., 2008 Climate Change: Energy Security. COPPE/UFRJ
…mas, pequena alteração no potencialhidrelétrico.
S36
Slide 75
S36 The term Anthropocene was coined in 2000 by Nobel Prize winning scientist Paul Crutzen to describe the most recent period in the Earth’s history, starting with the industrial revolution in the 18th Century when the activities of the human race first began to have a significant global impact on the Earth's climate and ecosystems.Carlos; 01/10/2007
Potenciais de Mitigação por Setor em 2030
S33
Slide 76
S33 The term Anthropocene was coined in 2000 by Nobel Prize winning scientist Paul Crutzen to describe the most recent period in the Earth’s history, starting with the industrial revolution in the 18th Century when the activities of the human race first began to have a significant global impact on the Earth's climate and ecosystems.Carlos; 01/10/2007
2030
3 10 11 12 13 14 15 16 17 18 192 20 21 22 23 24 25 26 270 1-10
40
30
20
10
0
987654-20
Cost of abatementEUR/tCO2e
Nuclear
Livestock/soils
Forestation
Industrial
CCS EOR;New coal
Industrial feedstock substitution
Wind;lowpen.
Forestation
Cellulose
Soil
Avoided
Coal-to-gas shiftCCS;
coal retrofit
Waste
Industrial
AvoiddeforestationAsia
Stand-by losses
Smart transitSmall hydro
Industrial non-CO2Airplane efficiency
Solar
Há inúmeras opções de mitigação: algumas são lucrativas!
-150
-140
-130
-120
-110-100
-160
-30
-40
-50-60
-70
-80
-90
Insulation improvements
Fuel efficient commercial vehicles
Lighting systemsAir Conditioning
Water heatingFuel efficient vehicles
Sugarcanebiofuel
Industrialnon-CO2
Celluloseethanol CCS;
new coal
Avoided deforestation
America
Industrial motorsystems
Industrial CCS
AbatementGtCO2e/year
Co-firingbiomass
• ~27 Gton CO2e below 40 EUR/ton (-46% vs. BAU)• ~7 Gton of negative and zero cost opportunities• Fragmentation of opportunities
Source: McKinsey 80
Emissões Globais Antropogênicas de GEE