Esta é a primeira de uma “Explicação” em duas partes sobre os conceitos científicos subjacentes ao conceito do efeito estufa e da mudança climática global.
Quando se fala do aquecimento global ou do efeito estufa, o principal conceito científico subjacente que descreve o processo é o forçamento radiativo. E apesar de toda a recente controvérsia sobre e-mails vazados e acusações de referências de má procedência no último relatório do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas, o conceito básico de forçamento radiativo é um conceito sobre o qual os cientistas – quaisquer que sejam suas opiniões sobre o aquecimento global ou sobre o IPCC – todos parecem concordar. Os desacordos entram em jogo na determinação do valor real desse número.
O conceito de forçamento radiativo é bastante simples. A energia flui constantemente para a atmosfera sob a forma de luz solar que brilha sempre em metade da superfície da Terra. Parte dessa luz solar (cerca de 30%) é refletida de volta ao espaço e o resto é absorvido pelo planeta. E como qualquer objecto quente sentado em ambientes frios – e o espaço é um lugar muito frio – alguma energia está sempre a irradiar de volta para o espaço como luz infravermelha invisível. Subtraia a energia que flui para fora da energia que entra, e se o número for algo diferente de zero, tem de haver algum aquecimento (ou arrefecimento, se o número for negativo) a acontecer.
É como se tivesse uma chaleira cheia de água, que está à temperatura ambiente. Isso significa que tudo está em equilíbrio, e nada vai mudar, exceto pequenas variações aleatórias. Mas acenda um fogo debaixo daquela chaleira, e de repente haverá mais energia a fluir para aquela água do que a irradiar, e a água vai começar a ficar mais quente.
Em suma, a força radiativa é uma medida directa da quantidade que o orçamento energético da Terra está fora de equilíbrio.
Para o sistema climático da Terra, acontece que o nível onde este desequilíbrio pode ser mais significativamente medido é o limite entre a troposfera (o nível mais baixo da atmosfera) e a estratosfera (a camada superior muito fina). Para todos os efeitos práticos, no que diz respeito ao tempo e ao clima, este limite marca o topo da atmosfera.
Embora o conceito seja simples, a análise necessária para determinar o valor real deste número para a Terra neste momento é muito mais complicada e difícil. Muitos factores diferentes têm um efeito sobre este equilíbrio, e cada um tem o seu próprio nível de incerteza e as suas próprias dificuldades em ser medido com precisão. E as contribuições individuais ao forçamento radiativo não podem ser simplesmente somadas para obter o total, porque alguns dos fatores se sobrepõem – por exemplo, alguns gases de efeito estufa diferentes absorvem e emitem no mesmo comprimento de onda infravermelho de radiação, de modo que seu efeito combinado de aquecimento é menor que a soma de seus efeitos individuais.
Em seu relatório mais recente, em 2007, o IPCC produziu a estimativa mais abrangente até hoje do forçamento radiativo global que afeta a Terra atualmente. Ronald Prinn, Professor de Ciência Atmosférica da TEPCO e diretor do Centro de Ciência da Mudança Global do MIT, foi um dos principais autores desse capítulo do Quarto Relatório de Avaliação do IPCC. A força da radiação “foi muito pequena no passado, quando as temperaturas médias globais não estavam subindo ou descendo substancialmente”, explica ele. Por conveniência, a maioria dos pesquisadores escolhe um ano “de base” antes do início da industrialização mundial – geralmente 1750 ou 1850 – como o ponto zero, e calcula o forçamento radiativo em relação a essa base. O IPCC usa 1750 como ano base e são as mudanças nos vários agentes forçadores radiativos desde então que são contadas.
Esse forçamento radiativo, medido em watts por metro quadrado de superfície, é uma medida direta do impacto que as atividades humanas recentes – incluindo não apenas os gases de efeito estufa adicionados ao ar, mas também o impacto do desmatamento, que muda a refletividade da superfície – estão tendo na mudança do clima do planeta. No entanto, este número também inclui quaisquer efeitos naturais que também possam ter mudado durante esse tempo, tais como mudanças na produção do sol (que produziu um leve efeito de aquecimento) e partículas lançadas na atmosfera pelos vulcões (que geralmente produzem um efeito de resfriamento muito curto, ou forçamento negativo).
Embora todos os fatores que influenciam o forçamento radiativo tenham incertezas associadas a eles, um fator afeta de forma esmagadora a incerteza: os efeitos dos aerossóis (pequenas partículas transportadas pelo ar) na atmosfera. Isso porque esses efeitos são altamente complexos e muitas vezes contraditórios. Por exemplo, aerossóis brilhantes (como sulfatos da queima de carvão) são um mecanismo de arrefecimento, enquanto os aerossóis escuros (como o carbono preto dos escapes de gasóleo) levam ao aquecimento. Além disso, a adição de aerossóis de sulfato às nuvens leva a gotas menores, mas mais abundantes, que aumentam a refletividade das nuvens, resfriando assim o planeta.
“As barras de erro na forçagem dos gases de efeito estufa são muito pequenas”, diz Prinn. “A maior incerteza na definição de forçamento radiativo vem dos aerossóis”
Então, dados todos estes fatores e sua gama de erros, qual é a resposta? O nível atual do forçamento radiativo, de acordo com o IPCC AR4, é de 1,6 watts por metro quadrado (com um intervalo de incerteza de 0,6 a 2,4). Isso pode não parecer muito, diz Prinn, até que você considere a área total da Terra e a multiplique, o que dá um efeito de aquecimento total de cerca de 800 terawatts – mais de 50 vezes a taxa média mundial de consumo de energia, que atualmente é de cerca de 15 terawatts.
A segunda parte desta série irá examinar o conceito de sensibilidade climática, que determina o quanto a temperatura do planeta irá mudar devido a um determinado forçamento radiativo.