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ANÁLISE DA VARIABILIDADE CLIMÁTICA NA AMÉRICADO SUL

Karina da Silva Ribeiro, Luiz Landau, Audálio Rebelo Torres Junior, Luiz Paulo de Frei-tas Assad

Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro – RJ, rina_vasques@yahoo.com.br,landau@lamce.coppe.ufrj.br, audalio@lamma.ufrj.br, lassad@lamce.coppe.ufrj.br.

ABSTRACT: Large-scale climate events have the potential to cause significant impacts onagriculture, economy and quality of life of the human population. Environmental impactscaused by human action have grown significantly since the Industrial Revolution to thepresent day. Evidence obtained through observations in continental and oceanic regionsshows that many natural systems are being affected, mainly by increases in temperature, dueto the increase of greenhouse gas emissions, as derived from burning fossil fuels. This paperaims to identify and analyze climate change in South America originated from the Intergo-vernmental Panel on Climate Change (IPCC), from the A1FI scenario. The scenario analysishas an emphasis on intensive use of fossil fuels. For this purpose we used the climate modelCM2.1 the Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL).

Palavras-chave: mudanças climáticas antropogênicas, dinâmica atmosférica, combustíveisfósseis.

1. INTRODUÇÃO

Entender o funcionamento do sistema climático é de fundamental importância paracompreender as mudanças climáticas futuras. Em escala planetária, o sistema climático é re-gulado pela quantidade de energia solar que a Terra recebe. Entretanto, o clima global tam-bém é afetado por outros fluxos de energia entre os componentes do sistema climático. Osprincipais componentes do sistema climático são: a atmosfera, a hidrosfera, a criosfera, a bi-osfera e a superfície terrestre.

A atmosfera tem um papel crucial na regulação do clima da Terra e é constituída porcerca de 78.1% de nitrogênio, 20.9% de oxigênio e 0.93% de argônio . Os gases do efeitoestufa representam apenas 0.1% do total, mas tem um papel essencial no balanço de energiada Terra. A hidrosfera compreende rios, lagos, aqüíferos, oceanos e mares, armazenando etransportando energia em abundância, além de dissolver e estocar grandes quantidades deCO2. Devido à grande inércia térmica dos oceanos, eles funcionam como reguladores do cli-ma terrestre e como fontes de variabilidade climática natural. A criosfera – constituída porlâminas de gelo da Groelândia e Antártida, geleiras continentais, campos de neve e gelo mari-nho - exerce influência no sistema climático devido à alta refletividade à radiação solar, baixacondutividade térmica e por ter um papel crítico para a circulação oceânica. A superfície ter-restre cobre cerca de 30% do globo e a distribuição das áreas terrestres e oceânicas tem umpapel fundamental na determinação do clima global. Atualmente, cerca de 70% da superfícieterrestre está localizada no Hemisfério Norte (HN) e essa assimetria causa diferenças signifi-cativas entre os climas dos dois hemisférios. Além disso, a vegetação e a cobertura sazonal deneve da superfície terrestre têm um papel importante no fluxo de ar, na absorção de energiasolar e no ciclo hidrológico. A biosfera tem um papel importante no ciclo de carbono e na

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determinação da concentração atmosférica de gases do efeito estufa e de aerossóis, além deafetar o albedo da superfície terrestre (Shimizu, M. H., 2007).

A maior preocupação tem sido com mudanças relativamente recentes e ponderáveisnas concentrações de gases, devido a atividades antropogênicas. Isso foi observado mais in-tensamente após a Revolução Industrial. A geração de energia elétrica, sistema de transporte,aquecimento de ambientes internos entre outros, baseou-se no consumo de energia obtida pelaqueima de combustíveis fósseis, principal recurso energético empregado até hoje. Esta é amaior fonte antropogênica de gases de Efeito Estufa como o dióxido de carbono, além do queo uso de combustíveis fósseis é responsável por emissões de metano e outros compostos or-gânicos. O aumento das concentrações de O3 na troposfera, também se deve particularmenteàs reações fotoquímicas que se processam com produtos e resíduos do uso de combustíveisfósseis (Xavier, M. E. R., 2004).

O IPCC foi criado em 1988 pela Organização Mundial de Meteorologia com o objeti-vo de acessar informações científicas, técnicas e sócio-econômicas relevantes ao conhecimen-to da influência antrópica nas mudanças climáticas globais. Nesse sentido quatro grandes bo-letins (assessment reports) foram gerados nos anos de 1990, 1995, 2001, 2007. Dentre asprincipais conclusões obtidas por esses boletins pode-se destacar a existência do problema deaquecimento global e o aumento da concentração dos gases do Efeito Estufa nos últimos 50anos causando um aumento de temperatura no planeta. Tais conclusões são obtidas, dentreoutros métodos, a partir do desenvolvimento e da aplicação de modelos computacionais cli-máticos oriundos de diferentes instituições de pesquisa participantes do projeto citado. Oscenários de evolução de mudanças climáticas projetados pelo IPCC são organizados em qua-tro categorias (A1, A2, B1 e B2), que exploram diferentes caminhos de desenvolvimento dahumanidade, abrangendo variáveis demográficas, econômicas e tecnológicas e as emissões degases de efeito estufa decorrentes. Porém, o cenário A1 projetado pelo IPCC é subdivido emtrês grupos; A1FI, A1T e A1B.

Esse trabalho tem como objetivo principal analisar de forma conjunta variáveis atmos-féricas na América do Sul oriundas do modelo climático CM2.1 desenvolvido pelo GFDL.Dessa forma, pretende-se obter um maior conhecimento sobre possíveis alterações na dinâmi-ca atmosférica, referentes ao cenário A1FI do IPCC.

2. MATERIAL E MÉTODOSA metodologia desse trabalho consiste basicamente na análise de resultados obtidos

por um experimento computacional climático para o cenário A1FI do IPCC. Para tal, foramdesenvolvidas as seguintes atividades: Aquisição de artigos e relatórios técnicos do IPCC etambém de campos de variáveis dinâmicas e termodinâmicas oriundas do experimento climá-tico realizado com o modelo CM2.1 (Stoufferet et al, 2006), desenvolvido pelo GFDL (Geo-physical Fluid Dynamics Laboratory) sob a administração da NOAA (National Ocean At-mosphere Administration); aquisição e organização dos dados ambientais do cenário A1FI edo experimento de controle 1860 (pré – industrial) junto ao sítio da internet do GFDL; análisedos dados atmosféricos para os diferentes cenários a partir dos cálculos de anomalias das va-riáveis analisadas para a região de interesse separadamente. As análises a serem realizadastêm como abrangência toda a região da América do Sul, parte da bacia do Oceano AtlânticoSul e parte da bacia do Oceano Pacífico Sul. As variáveis (duas dimensões) adquiridas foram:Precipitação, vento zonal, vento meridional, temperatura do ar, umidade específica e pressãoatmosférica ao nível do mar. A descrição do modelo climático cujos resultados foram analisa-dos, é apresentada.

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2.1 MODELO CM2.1O CM2.1 é um modelo de Volume-Finito (VF). O modelo foi utilizado para realizar

uma série de simulações climáticas para o relatório de 2007 do IPCC, e é capaz de simular asprincipais características do aquecimento observado no século 20. Os resultados gerados poresse modelo estão disponíveis gratuitamente na rede. Para o modelo acoplado CM2.1, a reso-lução horizontal do modelo é de 2,5° longitude por 2° latitude, o modelo atmosférico tem 24níveis verticais. O modelo oceânico possui resolução espacial horizontal meridional de 1º x 1ºe resolução espacial zonal de 1º/3 x 1º/3 entre 10º S e 10º N relaxando para 1º em direção aospólos com 50 níveis na vertical no oceano, sendo 22 níveis igualmente espaçados até a pro-fundidade 220 m.

2.2 CENÁRIO A1FIPertencente ao cenário da família A1, esse cenário descreve um desenvolvimento

mundial com rápido crescimento econômico, população global que atinge seu pico na metadedo século e declina após, e a rápida introdução de novas tecnologias. O cenário A1 se desen-volve dentro de três grupos que descrevem mudanças tecnológicas em direções alternativas nosistema de energia. Os três grupos do A1 se diferem devido às suas ênfases tecnológicas:A1FI (uso intensivo de fontes fósseis por um período de 100 anos; 2001-2100), A1T (semfontes fósseis de energia) e A1B (um equilíbrio entre todos os tipos de fontes).

2.3 EXPERIMENTO CONTROLE 1860Agentes forçantes compatíveis com o ano de 1860 foram aplicados ao modelo acopla-

do, o qual foi completado por um período de ajuste (correção) de mais ou menos 220 anos. Oano 1 dos dados do experimento controle 1860 arquivados inicia no fim do período de corre-ção. Além disso, gases de Efeito Estufa (CO2, CH4, N2O), ozônio troposférico e estratosféri-co, poeira, sal marinho e irradiância solar estão incluídos no experimento controle 1860. Oefeito direto dos aerossóis troposféricos é calculado pelo modelo, porém não são calculadosos efeitos indiretos.

2.4 CÁLCULOS DAS ANOMALIASOs cálculos das anomalias determinam o quanto as variáveis meteorológicas e oceâni-

cas do cenário A1FI gerado pelo IPCC divergem em relação ao experimento de controle 1860.Foram estimados os campos de anomalia de variáveis dinâmicas e termodinâmicas atmosféri-cas para o centésimo e último ano.

2. RESULTADOS E DISCUSSÃONa figura 1 está representada o campo de anomalia referente à temperatura do ar em

superfície para todas as estações do ano de 2100. Observa-se a presença de valores mais in-tensos na região da Amazônia durante os meses de inverno e primavera.

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Figura 1: Temperatura do ar em superfície; a)verão, b) outono, c) inverno, d) primavera.

Na figura 2 está representada o campo de anomalia referente à precipitação para todasas estações do ano de 2100. Observa-se a presença de valores intensos na região da Amazôniadurante os meses de verão; porém, durante a mesma estação do ano, notam-se valores negati-vos na região do Nordeste do Brasil.

Figura 2: Precipitação; a) verão, b) outono, c) inverno, d) primavera

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4. CONCLUSÕESAs estações do ano de 2100 sofreram mudanças significativas em relação às variáveis

meteorológicas; temperatura do ar e precipitação. Pretende-se, a partir dos resultados obtidos,avaliar o desempenho do modelo em relação a outros modelos climáticos utilizados peloIPCC em descrever mudanças climáticas na América do Sul.

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASMUDANÇA DO CLIMA 2007: Impactos, Adaptação e Vulnerabilidade; Contribuição doGrupo de Trabalho II ao Quarto Relatório de Avaliação do Painel Intergovernamental sobreMudança do Clima.MUDANÇA DO CLIMA 2007: A Base das Ciências Físicas; Contribuição do Grupo de Tra-balho I ao Quarto Relatório de Avaliação do Painel Intergovernamental sobre Mudança doClima.SHIMIZU M. H.; Simulação do Clima do Último Máximo Glacial: Um Experimento com umModelo Estatístico-Dinâmico, 2007.XAVIER M. E. R., KERR A. S.; A análise do efeito estufa em textos para-didáticos e perió-dicos jornalísticos, 2004.STOUFFER; GFDL’s CM2 Global Coupled Climate Models. Part IV: Idealized Climate Re-sponse; Março 2006, Vol. 19, No. 5, 723-740.CONFERÊNCIA LATINO-AMERICANA SOBRE MEIO AMBIENTE E RESPONSABI-LIDADE SOCIAL; Relatório do IPCC/ONU.THOMAS L. DELWORTH, ANTHONY J. BROCCOLI, ANTHONY ROSATI, RONALD J.STOUFFER1, V. BALAJI, JOHN A. BEESLEY, WILLIAM F. COOKE, KEITH W. DI-XON, JOHN DUNNE, K. A. DUNNE, JEFFREY W. DURACHTA, KIRSTEN L. FINDELL,PAUL GINOUX, ANAND GNANADESIKAN, C. T. GORDON, STEPHEN M. GRIFFIES,RICH GUDGEL, MATTHEW J. HARRISON, ISAAC M. HELD, RICHARD S. HEMLER,LARRY W. HOROWITZ, STEPHEN A. KLEIN, THOMAS R. KNUTSON, PAUL J. KU-SHNER, AMY R. LANGENHORST, HYUN-CHUL LEE, SHIAN-JIANN LIN, JIAN LU,SERGEY L. MALYSHEV, P. C. D. MILLY, V. RAMASWAMY, JOELLEN RUSSELL, M.DANIEL SCHWARZKOPF, ELENA SHEVLIAKOVA, JOSEPH J. SIRUTIS, MICHAEL J.SPELMAN, WILLIAM F. STERN, MICHAEL WINTON, ANDREW T. WITTENBERG,BRUCE WYMAN, FANRONG ZENG, RONG ZHANG. GFDL’s CM2 global coupled cli-mate models Part 1: Formulation and simulation characteristics, 2005.