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

www.incline.iag.usp.br

First

OBRIGADO PELA ATENÇÃO

Prof. Tércio Ambrizzi – ambrizzi@model.iag.usp.br