A História dos Modelos Climáticos

A ciência da modelagem climática foi desenvolvida ao longo dos últimos dois séculos devido à acontecimentos inesperados. Por um lado a criação da fotografia e seu aperfeiçoamento revolucionaram os meios da comunicação visual, e de outro lado os constantes avanços em técnicas e pesquisas militares permitiram o desenvolvimento de novas tecnologias como os satélites, radares, reatores nucleares e aeronaves, essenciais no aperfeiçoamento de estudos climáticos, possibilitando um salto significativo na modelagem do clima e na observação da terra pelo espaço.

A história da modelagem e da interpretação do clima datam de tempos antigos, onde a forma de se interpretar o clima e o tempo se dava por meio da observação empírica e a utilização de instrumentação simples como o termômetro, a mensuração da pressão e da umidade relativa do ar. No princípio a meteorologia e a climatologia estavam divididas, sendo que a primeira buscava a previsão dos fenômenos climáticos de curto prazo e pouco precisa, e a segunda preocupava-se com a análise lenta, apurada e a longo prazo. De certa forma essas ciências continuaram a exercer tais papéis, entretanto agora fundem-se contribuindo de forma simultânea nos estudos do clima.

Se buscarmos no passado, as origens dos estudos sobre o clima no cerne das teorias básicas de circulação atmosférica, nos depararemos com Ptolomeu (cidadão romano do Egito). Ptolomeu era conhecedor da astronomia e de outras ciências físicas, e descreveu o movimento das massas de ar e a divisão climática latitudinal do planeta terra. Muitos anos depois o equilíbrio dinâmico das massas de ar foi explicado por Halley que propôs o afluxo de ar quente das áreas tropicais para os polos, originando a teoria dos ventos alísios (EDWARDS, 2010).

Já Hadley contribuiu com a inclusão do efeito Coriolis de rotação do planeta e suas influências nas massas de ar. Posteriormente em 1817 Humboldt contribuiu com a divisão das isolinhas de contorno transformando-as em linhas isotérmicas sobre mapas, as quais demarcam as áreas de temperatura semelhantes em cartas sinóticas. Em 1920 Milankovich

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foi capaz de explicar a periodicidade recorrente de mudanças climáticas em larga-escala como a era do gelo. A descoberta se deu por meio de 3 grandes ciclos astronômicos: a fase de excentricidade da órbita da Terra a cada 100.000 anos, a fase de inclinação do eixo da terra no período de 41.000 anos e a fase da precessão que ocorre a cada 26.000 anos. Essas variações causam mudanças de até 30% do total de energia solar que é recebida pela superfície do planeta.

Com o passar dos séculos outros cientistas acumularam conhecimentos fragmentados em um núcleo único de análise da ciência do clima. Esse núcleo possibilitou observar a terra de uma forma mais íntegra influenciando pesquisadores a buscar respostas fora de seus limites territoriais e nações, contribuindo significativamente para o intercambio de dados climáticos mundiais.

Até a década de 1950 os estudos de mudanças climáticas tinham maior foco na paleoclimatologia, ciência que possibilita a leitura de arquivos climáticos naturais históricos, como as capas de gelo no Ártico e na Antártida, os glaciais, os anéis de árvores (dendroclimatologia) e análise do pólen (palinologia) e de animais fossilizados (paleontologia). Entretanto, quando buscamos dados de registros históricos confeccionados pelo homem existe pouca informação confiável e disponível. Entre as informações mais antigas citam-se frequentemente os dados dos diários de bordo da navegação marítima. Nesse sentido, a modelagem climática se deu a princípio a partir de análises climáticas regionais.

O acoplamento de modelos globais somente foi possível a partir do final da década de 1960 e início da década de 1970, quando os modelos obtiveram maior aceitação devido ao reconhecimento e consenso nas previsões de aquecimento global causado por gases de efeito estufa (GEEs). Atualmente a ciência da modelagem climática é uma das mais avançadas e caras do mundo (supercomputadores), atrás apenas de investimentos em pesquisas médicas e de armamento nuclear. Devido a sua alta complexidade matemática e física, esta ciência é intrinsecamente dependente de avanços na área da informática e computação espacial estatística.

Para que hoje tenhamos modelos climáticos que se assemelhem à realidade, foram necessários esforços por décadas de formatação e tradução dos dados observados por diversas fontes, almejando uma linguagem matemática, estatística e computacional compreensível. Vilhem Bjerknes, cientista norueguês, foi um dos responsáveis por esse sucesso. Vilhem criou equações primitivas de movimento e estado, que permitiram espacializar dados em sistemas complexos. Para cada parcela individual de ar certos elementos são conservados, no momento que essas parcelas interagem com parcelas vizinhas ocasiona-se a troca de momentum e de elementos físicos. A partir desse conhecimento foi possível trilhar o caminho das pedras nas análises do tempo/clima por

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meio dos números. Lembramos que Vilhem só obteve sucesso no melhoramento de suas técnicas e na posterior construção de equipamento de análise, devido ao patrocínio proporcionado pela segunda guerra mundial.

Os modelos climáticos atuais utilizados pelo IPCC (Painel Intergovernamental para as Mudanças Climáticas) são o resultado de um esforço coletivo de milhares de cientistas (físicos, químicos, climatologistas, meteorologistas, matemáticos, estatísticos, militares e cidadãos comuns interessados na observação do clima por décadas) (IPCC, 2007). A partir desses esforços, promoveu-se o compartilhamento das bases de dados, um trabalho efetuado inicialmente graças a criação do sistema de telégrafos. Dentre os esforços gerados no sentido de gestão de pesquisa de dados climáticos podemos citar a criação de acordos políticos mundiais, e o aprimoramento de diversas redes de acumulação e gestão de intercambio mundial de conhecimento, e distribuição de dados sobre o clima como vemos na tabela a seguir:

Tabela 1 – Redes de Conferências Globais sobre o clima, seu período de atuação e objetivos específicos: Redes e Conferências globais Período Objetivo *Réseau Mondial 1870- 1900

Estabelecer uma rede de intercâmbio de dados mundiais.

*World Meteorological

Organization (WMO)

1950 Direcionou sinergias e estandartes políticos e técnicos para a rede mundial do clima.

*World Climate Conference (WCC)

1979 Conferência mundial do clima. *World Climate

Program (WCP)

1980- 1992

Tentou consolidar uma rede global sobre o clima após a conferência de 1979.

*Painel Intergovernamental

para as mudanças climáticas (IPCC)

1988 Compilar dados mundiais de forma a alimentar os modelos climáticos e criar subsídios políticos para as

discussões sobre políticas de mudança do clima no mundo. *Global Climate Observing System (GCOS) 1992 - presente

Dar suporte e continuidade ao Programa Mundial do Clima de 1992 para o Quadro da Convenção das Mudanças Climáticas (Framework Convention on

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Os conflitos armados foram responsáveis pela transformação da meteorologia. A nomenclatura da guerra está presente todavia nos mapas sinóticos e análises meteorológicas (EDWARDS, 2010). Apesar de existirem fundos específicos que patrocinem o desenvolvimento da ciência do clima, a área militar continua relevante na criação de tecnologias que poderão ser úteis para a sociedade em que pese a sua utilização para propósitos bélicos.

Esforços mundiais especialmente no Hemisfério Norte foram cruciais pois possibilitaram a padronização e o equacionamento de documentos de diversas fontes de dados climáticos. O avanço das tecnologias produziram informações compostas por metodologias distintas as quais não poderiam ser cruzadas ou aglutinadas automaticamente. Hoje, graças aos esforços para compatibilizar as mais diversas fontes (estações meteorológicas, observações de navegações, balões meteorológicos, satélites, entre outros) podemos correlacionar dados sobre o clima por meio de modelos físicos e matemáticos embasados em décadas de aprimoramento científico na arte da modelagem computacional espacial (EDWARDS, 2010).

Muitas dessas redes estão ativas até hoje enquanto outras contribuíram na construção do arcabouço técnico e científico necessário na construção de modelos climáticos complexos.