Os cenários futuros de mudanças climáticas são representações que descrevem como o clima do planeta poderá ser modificado em decorrência de uma determinada alteração da composição da atmosfera, resultante das atividades humanas e condições naturais (CAMILLONI e BIDEGAIN, 2005). Essas representações do clima futuro são baseadas em um conjunto de suposições, que incluem tendências futuras de demanda energética, emissões de gases de efeito estufa, mudanças no uso do solo e aproximações nas leis que regem o comportamento do sistema climático sobre grandes períodos de tempo.
Devido à natureza caótica da dinâmica da atmosfera e dos mecanismos de retroalimentação entre o oceano e a atmosfera, há muitas incertezas quanto aos resultados dos modelos que simulam os cenários futuros do clima. Cada modelo gera cenários futuros de acordo com suas premissas físicas e matemáticas, sendo que para cada cenário são atribuídas diferentes concentrações de gases de efeito estufa, avanços tecnológicos, desenvolvimento social e demográfico, gerando cenários próprios, com suas divergências e incertezas (IPCC, 2007).
Os modelos climáticos são ferramentas de planejamento para projeções de mudanças do clima, em consequência de cenários futuros de forçantes climáticas, causadas por gases de efeito estufa e aerossóis (MARENGO e SOARES, 2003). Segundo MARENGO (2001), são modelos de clima de baixa resolução espacial e de alta qualidade, em que os processos atmosféricos, oceânicos e terrestres são representados da melhor forma possível, dado o conhecimento científico atual e os meios computacionais existentes.
Modelos climáticos globais (GCMs) são as ferramentas principais para estudar a variabilidade climática de longo prazo. Estes modelos têm resolução espacial baixa, e a técnica mais aceita para transpor a baixa resolução espacial dos modelos climáticos globais para escalas mais refinadas é a regionalização (downscaling) das projeções dos modelos globais utilizando modelos climáticos regionais (RCMs) de alta resolução espacial sobre a área de interesse, tendo, como condições de contorno, dados provenientes de um modelo climático global (AMBRIZZI et al., 2007).
O desenvolvimento de cenários de mudanças climáticas em escala regional talvez seja o primeiro passo para compreensão dos impactos do aquecimento global, os quais fornecem informações úteis para avaliação da vulnerabilidade e concepção de medidas e estratégias para adaptação das mudanças do clima. Além disso, a mudança climática pode mostrar variabilidade regional, o que poderia sugerir diferentes distribuições geográficas dos impactos climáticos dentro de um país (MARENGO et al., 2011).
Há vários modelos de área limitada adaptados ou desenvolvidos para estudos de mudanças climáticas. As principais limitações teóricas dessas técnicas são erros sistemáticos oriundos dos modelos globais, que são comuns em toda a metodologia que utiliza os resultados desses modelos. No Brasil, há disponível, até o momento, três modelos regionais:
ETA - a letra grega eta (η) dá o nome ao modelo desenvolvido pela Universidade de Belgrado e Instituto Hidrometeorológico da antiga Iugoslávia, posteriormente operacionalizado pelo National Center for Environmental Prediction (NCEP) (MESINGER et al., 1988; BLACK, 1994), instalado no Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (CPTEC/INPE) em 1996 (CHOU, 1996);
BRAMS (Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modelling System) - é um projeto originalmente desenvolvido pela ATMET, IME/USP, IAG/USP e CPTEC/INPE, com objetivo de fornecer um único modelo para centros meteorológicos regionais brasileiros. O modelo BRAMS é um modelo de previsão numérica projetado para simular circulações atmosféricas.
RegCM3 (Regional Climate Model – version 3) - originário do NCAR (National Center for Atmospheric Research) (GIORGI et al., 1993a-b); e
HadRM3P - cujas simulações regionais utilizaram as mesmas condições de contorno do modelo global HadCM3 (Hadley Centre for Climate Prediction and Research), desenvolvido no Hadley Centre, UK Meteorological Office, da Inglaterra (IPCC, 2007).
2.4.1 Modelo ETA/CPTEC
O modelo climático regional ETA/CPTEC (MESINGER et al., 1988; BLACK, 1994; CHOU, 1996), desenvolvido pela Universidade de Belgrado, Instituto Hidrometeorológico da antiga Iugoslávia e CPTEC/INPE, vem apresentando desempenho satisfatório na simulação do clima presente, mostrando-se eficiente para estudos em escalas regionais. Além disso, o modelo apresenta projeções futuras de 2011 a 2099, sendo considerado um dos modelos regionais com séries futuras mais completas (CHOU et al., 2011; MARENGO et al., 2011). O modelo ETA/CPTEC foi submetido a um downscaling, isto é, mudança de uma resolução espacial baixa para resolução espacial alta, utilizando condições de contorno fornecidas pelo modelo inglês HadCM3, que é a terceira versão do modelo acoplado do Hadley Centre (GORDON et al., 2000). O modelo apresenta uma grade espacial de 40km por 40km e as projeções são geradas para o “clima presente” (baseline) de 1961 a 1990 (CHOU et al., 2011) e para o “clima futuro” de 2011 a 2099, projetado dentro da família A1B do IPCC SRES (Special Report on Emissions Scenarios).
Os resultados deste modelo são quatro valores diários de temperatura, precipitação, evapotranspiração e umidade relativa, que são utilizados para analisar a variabilidade em várias escalas, desde mudanças nas médias anuais até ciclos diários. Segundo CHOU et al. (2011), para estudo do clima presente, a concentração de gás carbônico (CO2) do ETA/CPTEC
foi definido para um valor constante de 330 ppm. Ele também foi definido para um calendário de 360 dias por ano, a fim de acompanhar a circulação geral dos calendários dos modelos do IPCC.
Nas rodadas dos cenários climáticos futuros, o modelo oferece quatro cenários de sensibilidade: alta, média, baixa e sem perturbação. O cenário sem perturbação utiliza a concentração constante de 330ppm de CO2. Os demais cenários utilizam três concentrações
GEEs), um “mediano” (com emissões de GEEs da mesma ordem das emitidas atualmente) e um “pessimista” (com altas emissões de GEEs, acima dos níveis atuais). Cada membro do “ensemble” (conjunto) é “forçado” com concentrações diferentes de CO2. O efeito das
diferentes combinações de parâmetros pode alterar o grau e, de certa forma, os padrões das possíveis mudanças do clima (CHOU et al., 2011).
2.4.2 Mudanças Climáticas e a Cana-de-açúcar
A agricultura parece ser uma das atividades humanas mais vulneráveis às mudanças climáticas devido à sua grande dependência das condições ambientais. No entanto, a diversidade de condições ambientais brasileira pode ser de grande vantagem para adaptar o setor às novas condições climáticas. No Brasil, estudos simulando o impacto das mudanças climáticas em culturas agrícolas como milho, trigo, soja, café, arroz, batata, algodão concluíram que todas essas culturas poderão apresentar perdas consideráveis de área e produção nos diferentes cenários de mudanças climáticas (ASSAD et al., 2004; ZULLO JR et al., 2006; STRECK e ALBERTO, 2006; FAGUNDES et al., 2010; ZULLO JR et al., 2011; SILVA et al., 2012; COLTRI, 2012). Por outro lado, culturas como cana-de-açúcar e mandioca poderão ser beneficiadas pelas altas temperaturas (PINTO e ASSAD, 2008). Muitas culturas poderão apresentar perdas em área de plantio e na produção já na primeira metade deste século (ASSAD et al., 2004; PINTO e ASSAD, 2008; COLTRI, 2012), podendo ocasionar migração de locais de plantios e modificações na geografia da produção brasileira (PINTO e ASSAD, 2008).
MARIN et al. (2012) avaliaram os efeitos das mudanças climáticas sobre o rendimento da cana-de-açúcar, do uso eficiente da água e da necessidade de irrigação no centro-sul do Brasil, com base em modelos de circulação geral e de crescimento da cana-de- açúcar. Desse modo, as perspectivas para expansão da área cultivada de cana-de-açúcar são muito favoráveis nos próximos anos e devem ser devidamente planejadas, pois, diferentemente de outras épocas na história do Brasil, ela não poderá ocorrer se não forem consideradas as condições ambientais, energéticas, econômicas, sociais, políticas, culturais e demográficas diretamente associadas a ela. Uma expansão desordenada e mal planejada poderá ser desastrosa, possivelmente gerando competição com culturas alimentícias, levando a
impactos negativos no Brasil e no mundo.
Os impactos sobre a agricultura têm uma importância especial para o país, uma vez que quase 30% do produto nacional bruto brasileiro está relacionado ao agronegócio (BARROS, 2009). Um dos estudos, coordenado pelo Centro de Pesquisas Meteorológicas e Climáticas Aplicadas à Agricultura (Cepagri/Unicamp) e Embrapa Informática Agropecuária, afirma que o aumento das temperaturas poderá provocar perdas nas safras de grãos no valor de R$ 7,4 bilhões já em 2020 – quebra que poderá saltar para R$ 14 bilhões em 2070 – e alterar profundamente a geografia da produção agrícola no país (PINTO E ASSAD, 2008), ou seja, poderá haver uma nova distribuição das culturas agrícolas do Brasil até o fim do Século XXI. Dentre as culturas mais prejudicadas está o café, sendo que uma das únicas que poderá se beneficiar com o aumento das temperaturas é a cana-de-açúcar. Nas avaliações feitas até o momento, a elevação das temperaturas prevista nos relatórios do IPCC poderá ampliar as áreas com baixo risco climático para a cana-de-açúcar.