Cap_13_Mud Climatica

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Mudanças Climáticas
Maria Gertrudes Alvarez JUSTI da Silva
Departamento de Meteorologia/UFRJ
justi.meteoro@gmail.com
Mudanças Climáticas Globais
Parte do material cedido por:
Profa. Claudine Dereczynski – IGEO/UFRJ
Dr. Carlos Nobre – INPE e MCT
São todas as mudanças ocorridas na Terra, tanto naturais quanto
antropogênicas, de natureza sistemática ou cumulativa, que afetam os
sistemas terrestres (físicos, biológicos e sociais), cujos efeitos
ameaçam a qualidade e o modo de vida da sociedade atual e que podem
comprometer a sobrevivência das gerações futuras.
Mudanças Climáticas
Mudanças Climáticas
Painel Intergovernamental sobre 
Mudanças Climáticas - IPCC
Grupo I: Bases Físicas 
Científicas
Grupo II: Impactos, Adaptação
e Vulnerabilidade
Grupo III: Mitigação da Mudança Climática
•A mudança do clima começou a ser discutida de 1988 a 1990, no âmbito do
Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA) e da Organização
Meteorológica Mundial (OMM), com o apoio dos estudos do Painel
Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas – IPCC - Intergovernmental
Panel on Climate Change
O Efeito Estufa
THE LONDON, EDINBURGH AND DUBLIN
PHILOSOPHICAL MAGAZINE
AND JOURNAL OF SCIENCE
[FIFTH SERIES APRIL 1896]
XXXI. On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature
of the Ground. By Prof. SVANTE ARRHENIUS*.
1. Introduction: Observations of Langley on Atmospherical Absorption.
A GREAT deal has been written on the influence of the absorption of the atmosphere upon 
the climate. Tyndall † in particular has pointed out the enormous importance of this 
question. To him it was chiefly the diurnal and annual variations of temperature that were 
lessened by this circumstance. Another side of the question, that has long attracted the 
attention of physicists, is this: Is the mean temperature of the ground in any way 
influenced by the presence of heat-absorbing gases in the atmosphere? Fourier ‡ 
maintained that the atmosphere acts like the glass in a hot house, because it lets through 
the light rays of the sun but retains the dark rays from the ground. This idea was 
elaborated by Pouillet §; and Langley was by some of his researches led to the view, that 
‘the temperature of the earth under direct sunshine, even though our atmosphere were 
present as now, would probably fall to – 200 °C., if that atmosphere did not possess the
* Extract from a paper presented to the Royal Swedish Academy of Sciences,
11th December 1895. Communicated by the Author.
† “Heat a mode of motion,” 2nd ed. p.405 (Lond.,1865).
‡Mem. de l’Ac. R. d. Sci. de l’Inst. de France, t. vii. 1827.
§ Compress rendus, t. vii. p41 (1838).
Phil. Mag. S. 5. Vol. 41. No. 251. April 1896 S
O efeito estufa do CO2 não é um idéia nova!! Svante Arrhenius: 
A Primeira Previsão Climática
• Arrhenius quantificou 
em 1896 as mudanças 
na temperatura (aprox. 
5° C) que deveriam ser 
esperadas ao dobrar o 
CO2, baseado no 
conceito do efeito de 
”glass bowl” introduzido 
em 1824 por Joseph 
Fourier
Interação entre a radiação solar e a atmosfera
Efeito
Estufa
Afinal o clima está mesmo 
mudando? 
(Detecção da Mudança Climática)
CO2
•280 ppm (pré-indust) - 379 ppm (2005),
388 ppm (2009). 
•Fontes: Combustíveis fósseis e 
mudanças no uso da terra
CH4
•715 ppb (pré-indust) - 1774 ppb 
(2005) 
•Fontes: Agricultura e combustíveis 
fósseis
Fonte: IPCC WGI Fouth Assessment Report, 2007 
Concentrações CO2 e CH4
-aumento acentuado desde 1750
-Pouca variação antes da era pré-
industrial
As calotas polares registram a história da atmosfera terrestre por 
milhões de anos, na forma de bolhas de ar aprisionadas no gelo.
As quatro últimas glaciações do Holoceno
300
388 ppm
(180-300)
(320-790)
1774 ppb
Mudanças na excentricidade
(e=0,00-0,06): ~100.000 anos
Mudanças na obliquidade
(φ=22,1-24,5°): ~41.100 anos
Mudanças na precessão orbital: ~23.000
anos
Ciclos de Milankovitch
Radiação solar 
incidente (onda curta) 
Interação 
ar-mar 
O Sistema ClimáticoO Sistema Climático
Radiação emitida pela 
Terra (onda longa)
Absorção
Reflexão
Emissão
Gelo / Neve 
Nuvens
Precipitação 
Gases e 
partículas 
vulcânicas Vento
Interações 
ar-gelo
Gelo marinho
Interações gelo-
oceano 
Lagos e Rios 
Descarga fluvial
Correntes
Processos no solo
Atividades 
Humanas
Para entender as variações do clima, é necessário 
investigar todos os componentes do sistema climático.
Os oceanos desempenham
papel de importância
fundamental no sequestro e
armazenamento de carbono.
O aquecimento global pode
alterar a capacidade do
oceano de absorver carbono,
resultando em um acréscimo
ainda maior de CO2 na
atmosfera.
OO OceanoOceano éé absorvedorabsorvedor
ee ArmazenadorArmazenador dede
CarbonoCarbono
A emissão de dióxido de
carbono tem aumentado
significativamente há várias
décadas devido a atividades
humanas.
No entanto, apenas cerca
de 60% da quantidade
estimada dessas emissões
está presente na atmosfera.
Acredita-se que o oceano
esteja ainda removendo a
maior parte da diferença
Até quando?Até quando?
A Acidificação do Oceano
O serviço prestado pelo oceano na absorção do gás 
carbônico tem um custo ecológico: a acidificação do 
oceano - a redução do pH da água em decorrência da 
dissolução de CO2.
Projeções para o 
Século XXI
Apesar dos níveis atuais de pH não serem por si
só alarmantes, a sua taxa e crescimento é motivo
de preocupação.
Nos últimos 21 milhões de anos o oceano nunca
experimentou uma acidificação de forma tão
rápida.
Se a concentração de CO2 continuar a crescer
exponencialmente, pelo final do Século XXI é de
se esperar mudanças de pH três vezes maior e
100 vezes mais rápidas do que durante as
transições de períodos glaciais para interglaciais!
Maior acidez
Intensificação do efeito estufa Mais CO2 na atmosfera 
Menor capacidade de absorção de CO2
Componentes do Forçamento Radiativo Muitos dos 
agentes do 
aquecimento 
têm tempo 
de residência 
de décadas 
ou mais
Todos os 
conhecidos 
agentes de 
esfriamento 
têm tempo de 
residência 
relativamente 
curto
(50-200)
(12-17)
(120)
Aerossóis: partículas sólidas ou líquidas em suspensão na atm. (antropogênicos: fuligem, queima de biomassa, queimadas)
Fonte: IPCC WGI Fouth Assessment Report, 2007 
•Aumento de Temp (1906-2005): 0,74 °C
•Temp oceânica média aumentou até pelo 
menos 3000 m. 
Aumento do NMM (1901-1999): 0,17 m=170mm
Redução na extensão do gelo oceânico no Ártico:
2,7% por década.
100 0.074±±±±0.018
50 0.128±±±±0.026
12 anos mais quentes desde 1850:
(1995-2006)
1998,2005,2003,2002,2004,2006, 
2001,1997,1995,1999,1990,2000
Period Rate
Years °°°°/decade
Anomalias médias globais anuais da TSM e da temp. à spf. 
SST
Land
Aumento de temperatura é mais rápido nas áreas Aumento de temperatura é mais rápido nas áreas 
continentais do que na superfície do oceanocontinentais do que na superfície do oceano
Oceanos: maior capacidade térmica, ou 
seja, é necessário fornecer muito calor 
ao oceano para elevar sua temperatura 
de, por exemplo 1°C. 
Anual Tendência 1901 a 2005
O derretimento dos gelos
polares e o aquecimento dos
oceanos implicam em aumento do
nível médio do mar.
Nos últimos 100 anos, o nível
médio do mar aumentou cerca de
10 a 20 cm.
Observações indicam um
aumento na taxa de elevação do
nível do mar nos últimos anos.
O Aumento do Nível do MarO Aumento do Nível do Mar
Kilimanjaro 1970 
Kilimanjaro (5895 m) – Norte da África 
Kilimanjaro 2000
Fotos: L. Thompson
Fotos: L. ThompsonFotos: L. Thompson
Fotos: L. Thompson
Geleiras: 12 km2 em 1900 – 2 km2 atualmente 
Ondas de calor estão aumentando
Onda de Calor:
Verão de 2003: muito provavelmente o verão Europeu 
mais quente desde 1500 – morte de 35000 pessoas
Dias frios, noites frias e geadas menos freqüentes 
Dias quentes, noites quentes e ondas de calor mais 
freqüentes (Fonte: IPCC, 2007)
O número 
global e o 
percentual de 
furacões 
intensos está 
aumentando
•Evidência observacional de um aumento de atividade de ciclones tropicais 
intensosno Atlântico Norte desde 1970, correlacionado com aumentos das 
TSMs tropicais. 
SST
(1944-2005)
Acentuado aumento após 
1994
Anomalia da Temperatura da Superfície do Mar no Caribe para Agosto 
2005 (isotermas de 0,5 Celsius em relação à média de 1961-1990)
Source: IRI, 2005
Furacão Katrina: resultado da variabilidade natural ou do
aquecimento global? 
Fonte: Greenpeace/Daniel Beltra
Barco encalhado na areia a leste de Barreirinha, perto da fronteira do 
Pará.
Seca da Amazônia em 2005
Furacão Catarina (27 de março de 2004): primeiro furacão 
observado no Atlântico Sul!
Freqüência de chuvas intensas: aumento na maior parte das 
áreas continentais. 
Atmosfera mais quente � maior quantidade de vapor d’água na atmosfera � aumento 
da ocorrência de eventos extremos
Variabilidade Natural ou 
Antropogênica? 
(Atribuição da Mudança Climática)
Atribuição das Mudanças Climáticas (Século 
XX)
O aquecimento 
continental 
mostra uma 
contribuição 
antropogênica 
significante nos 
últimos 50 anos
O que pode acontecer 
no futuro?
Cenário B1
baixo: 1,8°C 
(faixa provável:
1,1°C a 2,9°C)
Cenário A1FI: 
4,0°C (faixa 
provável : 2,4°C 
a 6,4°C).
• Para as próximas duas décadas projeta-se um aquecimento de aprox. 0.2°C por 
década (considerando cenários SRES)
• Mesmo se as concentrações de todos os gases de efeito estufa e aerossóis fossem 
mantidos constantes (níveis de 2000), um aquecimento posterior de 0,1°C por 
década seria esperado (devido a lenta resposta dos oceanos). 
As projeções de curto
prazo são insensíveis à
mudança de cenário
As projeções de longo
prazo dependem do
cenário e da sensibilidade
do modelo climático.
Precipitação aumenta muito provavelmente nas altas
latitudes e decresce provavelmente na maior parte das
regiões continentais subtropicais.
(2090-2099)
Mudanças relativas na precipitação (em porcentagem) para o período 2090-2099, relativa ao período 1980-1999. Áreas
em branco indicam regiões onde menos do que 66% dos modelos concordam com o sinal da mudança e áreas pontilhadas
onde mais do que 90% dos modelos concorda com o sinal da mudança (Fonte: IPCC 2007 WGI Fourth Assessment Report).
Quão vulnerável é o Brasil ao clima 
atual e suas variações?
(impactos do aquecimento no Brasil)
Vulnerabilitade Social a 
Secas no Nordeste do Brasil
Vulnerabilitade Social a 
Secas no Nordeste do Brasil Região Semi-árida
Agricultura de Subsistência
Baixa Renda
Falta de emprego
Falta de acesso a 
informação sobre previsão 
climática
Falta de 
Alimento
Falta de 
Alimento
Mudanças no Perfil 
Epidemiológico 
Mudanças no Perfil 
Epidemiológico 
Perda da 
colheita
Perda da 
colheita
Falta de 
Assistência
Governamental 
Falta de 
Assistência
Governamental 
MigraçãoMigração
População 
Rural
População 
Rural
SecaSeca
Falta de ÁguaFalta de Água
Higiene deficienteHigiene deficiente
Aumento da mortalidade infantil 
devido a diarréia
Má nutrição infantil
Expansão da Leishmaniose 
visceral nas cidades
Vulnerabilidade Social a Tempestades Severas 
e a Enchentes Urbanas no Rio de Janeiro
Vulnerabilidade Social a Tempestades Severas 
e a Enchentes Urbanas no Rio de Janeiro
Precipitação 
intensa
Precipitação 
intensa
Variabilidade 
Climática
Variabilidade 
Climática
BaixadaBaixada
InundaçãoInundação
Encosta de 
Morros
Encosta de 
Morros
DeslizamentosDeslizamentos
DesmatamentoDesmatamento
Acidentes
e Traumas
Aumento da 
Mortalidade
Ausência de 
resposta ao alerta 
(evacuação)
Violência 
social
falta de saneamento
ausência coleta de lixo
construções inadequadas
proliferação de roedores
Surtos da 
Leptospirose
Favela
s
Favela
s
desemprego
pobreza
ausência de 
moradias
construções 
inadequadas
invasões
migração 
rural-urbana
Favela
s
Favela
s
Impactos na Agricultura
Figura 3. Impacto do aumento da temperatura nas áreas potencialmente
favoráveis (verde) para cultivo de soja no Brasil. Quanto mais próximo
de 1,0 menor o risco de plantio. Fonte: Eduardo Assad, Embrapa. Pinto, H. S., E. D. Assad, J. Zullo Jr e O. Brunini, 2001. O Aquecimento Global e a Agricultura. ComCiência
Impactos sobre Sistemas Naturais
O projetado aumento da ocorrência de extremos climáticos irá
ocasionar aumento dos desastres naturais associados a ondas de
calor, secas, inundações, vendavais e ressacas.
Alta probabilidade de grandes impactos sobre os ecossistemas
naturais, aumento de desaparecimento de florestas tropicais e
catastrófica extinção para muitas espécies da flora e da fauna.
A combinação sinérgica das mudanças climáticas regionais
causadas pelo aquecimento global e aquelas devidas aos
desmatamentos ocorrendo nas próximas décadas podem
potencialmente levar o equilíbrio bioma-clima atual a um novo
equilíbrio estável, com “savanização” de partes da Amazônia e
“desertificação” em partes do Nordeste.
Impactos sobre as Zonas Costeiras
O aumento do nível do mar irá afetar profundamente
a extensa zona costeira do país. Apresenta um sério
risco às áreas de mangue, irá aumentar a intrusão de
sal nos recursos de água doce, aumento da frequência
e intensidade de ressacas, associadas a mudanças das
circulações atmosféricas.
Impactos sobre a Saúde Humana
O aumento das temperaturas provavelmente irá
causar o aumento das taxas de transmissão de
doenças transmissíveis por vetores tais como malaria,
dengue, porém, se climas mais secos ocorrerem em
partes da Amazônia, poderia diminuir o risco da
transmissão de malaria.
IINDICADORNDICADOR ––
TTEMPERATURAEMPERATURAMMÁXIMAÁXIMA
Definição Unidade
WSDIWSDI
Número máximo de dias consecutivos no ano 
com TX > percentil 90
dias
TMAXmeanTMAXmean Temperatura máxima anual média °C
TX10pTX10p
Porcentagem anual de dias em que
TX < percentil 10
%
TX90pTX90p
Porcentagem anual de dias em que
TX > percentil 90
%
TXnTXn Menor temperatura máxima anual ºC
TXxTXx Maior temperatura máxima anual °C
SU25SU25 Número de dias no ano em que TX > 25°C dias
DTRDTR Amplitude anual média da temperatura diurna °C
Índices de extremos climáticos de temperatura máxima
(Silva& Dereczynski, 2011)
IINDICADORNDICADOR --
PPRECIPITAÇÃORECIPITAÇÃO
Definição Unidade
CDDCDD
Número máximo de dias secos consecutivos no 
ano (PRCP < 1 mm)
dias
CWDCWD
Número máximo de dias úmidos consecutivos no 
ano (PRCP >= 1 mm)
dias
PRCPTOTPRCPTOT
Precipitação anual total dos dias com PRCP >= 1 
mm
mm
R30mmR30mm Número de dias no ano com PRCP >= 30 mm dias
R95pR95p
Precipitação anual total dos dias em que
PRCP > percentil 95
mm
R99pR99p
Precipitação anual total dos dias em que
PRCP > percentil 99
mm
RX1dayRX1day Máxima precipitação anual em 1 dia mm
RX5dayRX5day Máxima precipitação anual em 5 dias consecutivos mm
SDIISDII
Distribuição média da precipitação anual total 
(PRCPTOT/número de dias no ano com 
PRCP>=1mm)
mm/dia
Índices de extremos climáticos de precipitação calculados e analisados neste trabalho.
(Silva& Dereczynski, 2011)
IINDICADORNDICADOR ––
TTEMPERATURAEMPERATURAMMÍNIMAÍNIMA
Definição Unidade
CSDICSDI
Número máximo de dias consecutivos no ano 
com TN < percentil 10
dias
TMINmeanTMINmean Temperatura mínima anual média °C
TN10pTN10p
Porcentagem anual de dias em que
TN < percentil 10
%
TN90pTN90p
Porcentagem anual de dias em que
TN > percentil 90
%
TNnTNn Menor temperatura mínima anual °C
TNxTNx Maior temperatura mínima anual °C
TR20TR20 Número de dias no ano em que TN > 20°C dias
Índices de extremos climáticos de temperatura mínima
(Silva& Dereczynski, 2011)
TTEMPEMP. M. MÁXIMAÁXIMA Alto da Boa Vista Santa Cruz Eta-HadCM3 (Ensemble)
Percentil 10 (ºC)Percentil 10 (ºC) 20,3 23,4 21,3
Percentil 90 (ºC)Percentil 90 (ºC) 32,0 35,0 29,7
ClimaClima PresentePresente ((19611961 –– 19901990))
Temperatura Máxima
Alto B. Vista -0,20 %/ano
Sta. Cruz -0,11 %/ano
Eta-HadCM3 -0,07 %/ano
Alto B. Vista +0,15 %/ano
Sta. Cruz +0,15 %/ano
Eta-HadCM3 +0,07 %/ano
(Silva& Dereczynski, 2011)
Tendências na Velocidade do Vento – 1961-2008.
(Cardoso & Justi da Silva)
Tendências na Velocidade do Vento – 1961-2008.
(Cardoso & Justida Silva)
Variabilidade climática 
justi.meteoro@gmail.com