Mudanças climáticas constituem-se em flutuações do clima predominante de uma determinada região, que po- dem estender-se de algumas dezenas de anos (mais de 30- 35 anos, segundo (AYOADE, 2002) até dezenas de milha- res de anos (SUGUIO, 2008). A variação espacial e a flutu- ação temporal são características marcantes do tempo e do clima. A flutuação temporal do clima é uma característica que deve ser pesquisada e discutida com maiores detalhes, desde o passado longínquo (paleoclima), o passado recen- te e como o é no presente, permitindo a construção de modelos e a simulação de cenários climáticos futuros.
Para um melhor entendimento do estudo das flutuações climáticas, é necessário o entendimento dos con- ceitos de variabilidade, de anomalia e de mudança climáti- ca. Define-se a variabilidade climática como uma variação das condições climáticas em torno da média climatológica. Já anomalia climática refere-se a uma flutuação extrema de um elemento em uma série climatológica, com desvios acentuados do padrão observado de variabilidade. Já mu- dança climática é um termo que designa uma tendência de alteração da média no tempo.
Com os resultados dos estudos da paleoclimatolo- gia, verifica-se que, ao longo da história da Terra, o cli- ma apresentou variações em diferentes escalas de tempo e espaço. Tais escalas de tempo são correspondentes a períodos geológicos (na ordem de milhões de anos), períodos de registros históricos (na ordem de milhares de anos) e seculares ou instrumentais (períodos de 100 a 150 anos).
AYOADE (2002) classifica as teorias sobre os meca- nismos que originam as mudanças climáticas em três ca- tegorias: terrestres, astronômicas e extraterrestres.
As terrestres são: deriva continental; vulcanismo; ter- remotos; maremotos; mudanças na topografia da Terra; variações na composição atmosférica; mudanças na dis- tribuição das superfícies continentais e hídricas; variações na cobertura de neve e gelo. A essas causas naturais que envolveram fatores geológicos e geográficos, somam-se alguns exemplos, tais como:
1. A carência de grandes massas continentais antes de 2,5 G.a. ou bilhões de anos atrás, permitindo um transporte de calor mais eficiente e impedindo, assim, o crescimento de capas de gelo polar (ENDAL e SCHAT- TEN, 1982).
2. A semelhança da paleogeografia global do final do Pré-Cambriano, (cerca de 542 M.a. ou milhões de anos atrás) Permiano (cerca de 251 M.a.) e Pleistoceno (cerca de 11,7 AP Antes do Presente ou mil anos atrás), com grande massa continental nas regiões polares:
• Tais massas de terra serviam como plataforma de gelo (por exemplo, Groenlândia, 60º N). Esse tipo de ambiente favorece o não-derretimento durante o verão; uma alta reflexão da radiação solar (taxa de albedo eleva- da) pela neve e gelo reduzindo ainda mais a temperatura;
redução do nível do mar com exposição da plataforma continental.
• O baixo calor específico da Terra em relação à água faz com que as massas de terra se resfriem mais rapida- mente que as massas de água nos pólos.
• Bacias fechadas promovem acumulações de gelo marinho.
3. A geografia continental influenciando na circula- ção oceânica:
• Paleoceno (cerca de 65,5 a 55,8 M.a.): no seu fi- nal, ocorreu a abertura dos mares da Noruega e Labrador favoreceu a passagem de correntes de água fria para o Atlântico norte (Figura 11.1).
•
Eoceno-Mioceno Inferior (cerca de 49 a 24 M.a.):Apesar das incertezas quanto a sua cronologia, houve uma circulação circumpolar antes da formação da pasagem do Drake, que separou Antártica da América do Sul, e permi- tiu um acúmulo de geleiras na Antártica; este evento oca-
sionou um grande declínio do CO2 na atmosfera.
• Plioceno (cerca de 5,3 a 2,6 M.a.): o fechamento do Panamá (Bolivar Trench) a cerca de 3 M.a. precedeu a um resfriamento global semelhante ao do Permiano, quan- do a Pangéia formada no equador forçou uma circulação oceânica N-S. O fechamento do mar da Indonésia prece- deu à desertificação africana (CAIN e MOLNAR, 2001).
4. Espalhamento do piso oceânico controlando o CO2
atmosférico (BERNER et al., 1983). WORSLEY et al. (1986) sugerem que um ciclo de mudança climática de 0,5 G.a. seria resultado de ciclos de tectonismo, espalhamento do
piso oceânico e mudança atmosférica. Efeitos do CO2 at-
mosférico e Ca, Mg e HCO3 no oceano:
• Espalhamento do piso oceânico: subducção em mar- gem de placas resulta em metamorfismo de carbonatos.
Vulcanismos injetam C subductado como CO2 na atmos-
fera.
• Feedback negativo: acúmulo de CO2 atmosférico
aumenta a temperatura e acelera o intemperismo. Atualmente, visto que 71% da superfície do nosso planeta são compostos por oceanos, uma das principais componentes do sistema climático da Terra é representa- da pela interação entre a superfície desses mares e a baixa atmosfera adjacente a ela. Os processos de troca de ener- gia e umidade entre esses meios determinam o comporta- mento do clima; quaisquer alterações desses processos podem afetar o clima regional e global.
Um típico exemplo se refere às variações anormais de temperaturas superficiais das águas oceânicas e seus efei- tos. Na última década, dois importantes fenômenos dessa natureza foram fortemente difundidos pela mídia, com origem específica no oceano Pacífico: O El Niño, quando se refere ao aquecimento anormal dessas águas, e o La Niña, de características opostas, referente ao esfriamento superficial das águas.
Informações obtidas no sítio da CPTEC/INPE, com base no livro de Oliveira (1999), consideram que o evento de El Niño e La Niña tem uma tendência a se alternar a cada 3-7
Figura 11.1 – – – – – Passagem das correntes no Atlântico norte e a corrente equatorial. anos. Porém, de um evento ao seguinte, o intervalo pode
mudar de 1 a 10 anos, representando uma alteração do sistema oceano-atmosfera no oceano Pacífico tropical, com conseqüências no tempo e no clima em todo o planeta. No caso do aquecimento do oceano e com o enfraquecimento dos ventos, mudanças da circulação da atmosfera nos ní- veis baixos e altos determinam mudanças nos padrões de transporte de umidade; portanto, variações na distribuição das chuvas em regiões tropicais e de latitudes médias e altas. Em algumas regiões do globo também são observa- dos aumento ou queda de temperatura. Por outro lado, com o resfriamento superficial das águas, os ventos alíseos se tornam mais intensos e um maior volume de água fica “represado” no Pacífico Equatorial Oeste, ocasionando um desnível entre o Pacífico Ocidental e Oriental. Essas águas “represadas” e mais quentes geram maior evaporação e movimentos ascendentes, que, por sua vez, aumentam a concentração de nuvens de chuva, ao passo que no Pacífi- co Equatorial Oriental os processos de ressurgência se in- tensificam (Figuras 11.2 e 11.3).
As causas extraterrestres seriam as variações na quan- tidade de radiação solar (output solar) e na absorção da radiação solar exterior à atmosfera terrestre.
As principais causas astronômicas são: variações da excentricidade da órbita da Terra em torno do Sol, poden- do ser mais elíptica ou mais circular; obliqüidade, que é a alteração do ângulo entre o eixo da Terra e o plano da elíptica – segundo Henderson-SELLERS e ROBINSON (1999),
esse ângulo varia de 22 a 24,5º, com um período de 40.000 anos; precessão da localização do periélio (ponto na órbita da Terra no qual o planeta passa mais próximo ao Sol), ou seja, devido à atração gravitacional de outros planetas, o ponto do periélio muda de posição causando a precessão dos equinócios.
Alguns impactos de corpos celestes (meteoritos) re- gistrados ao longo da história terrestre podem ter sido responsáveis por alterações climáticas, que causaram epi- sódios de extinções em massa de diversas espécies, tanto animais quanto vegetais. Dentre esses episódios, o mais famoso, que supostamente teria ocasionado a extinção dos dinossauros, marcando o fim do Cretáceo a cerca de 65,5 M.a., tem como principal teoria um “bombardea- mento” de asteróides na superfície da Terra (HECHT, 1993). Há evidências de que as erupções vulcânicas afetam o comportamento do clima em curtos períodos de tempo e, possivelmente, influenciam as alterações de longa du- ração. Esse processo se dá pela liberação de gases vulcâ-
nicos constituídos principalmente por cinzas e SO2. Esse
gás interage com o vapor de água da estratosfera, for- mando aerossóis que, ao interceptarem a luz solar, dimi- nuem a temperatura da superfície terrestre e da própria atmosfera.
SELF et al. (1996) relataram que a erupção do monte Pinatubo, nas Filipinas, em 1991, formou uma nuvem com
cerca de 22 milhões de toneladas de SO2 com sensível
guintes. Um similar fenômeno ocorreu em abril de 1815 com a erupção do vulcão Tambora (Indonésia), a mais poderosa erupção registrada na história, responsável pelo resfriamento global da temperatura em 3º C. Em algumas partes da Europa e América do Norte, o ano de 1816 foi conhecido como “o ano sem verão” (KIOUS e TILLING, 1996). Invernos mais quentes e verões mais frios que a média, sobre áreas continentais do hemisfério Norte, têm sido registrados e modelados após diversas erupções vul- cânicas (GROISMAN, 1992; ROBOCK e LIU, 1994).
A Terra, desde sua origem, há aproximadamente 4,6 bilhões de anos, sempre esteve em constantes mudanças de temperatura, alternando longos períodos de aqueci- mento e glaciação causados por fenômenos naturais.
Em recente trabalho efetuado por BRANCO e MAR- QUES (2008) são apresentadas abaixo as principais mu- danças geológicas e climáticas ocorridas na Terra:
Proterozóico (2500 a 542 M.a.): extinção das bacté- rias anaeróbicas e extensa glaciação há 1,5 bilhões de anos, intensa atividade orogenética.
Paleozóico/Cambriano (542 a 488 M.a.): explosão evolutiva dos animais.
Paleozóico/Permiano Superior (260 a 251 M.a.): extinção de 95% das espécies e formação do Pangea no seu final.
Mesozóico/Triássico (251 a 199,6 M.a.): no sul do Brasil o clima foi árido, originando um vasto deserto;
Mesozóico/Jurássico (199,6 a 145,5 M.a.): a Terra “rachou ao meio”, com intenso vulcanismo basáltico e separação dos continentes.
Mesozóico/Cretáceo (145,5 a 65,5 M.a.): no seu fi- nal, houve a extinção em massa de grandes répteis (dinossauros), tendo duas hipóteses: mudanças climáti- cas e/ou colisão na Terra de um imenso meteorito.
Cenozóico/ Neógeno/Mioceno (23 a 5 M.a.): climas mais áridos no interior dos continentes, favoráveis a ex- pansão de campos e cerrados; início da formação de ge- leiras na Antártica.
Cenozóico/Neógeno/Plioceno (5 a 1,8 M.a.): grande diversificação dos campos e savanas, o clima passa de tropical para mais frio, com vastas áreas glaciais, provo- cando um esfriamento global; 75% das espécies sobrevi- vem até o presente.
Cenozóico/Quaternário/Pleistoceno (1,8 M.a. a 11,7 AP): na época máxima de glaciação do Hemisfério Norte, quase 30% de toda a superfície dos continentes estavam cobertas por uma camada de gelo e ocorria gelo no mar em ambas regiões polares. Como conseqüência desta gran- de remoção de água livre no sistema global, houve uma queda acentuada do nível do mar e de pluviosidade; exis- tem evidências mostrando que existiram quatro períodos de muito frio no Hemisfério Norte no Pleistoceno, o pri- meiro deles há 600 k.a.; em todas estas épocas, as gelei- ras do Ártico expandiram-se para as regiões de latitudes
Figura 11.2 – – – – Variações no clima decorrente do fenômeno El Niño. –
mais baixas da Eurásia e América do Norte e, nas épocas mais quentes, as geleiras retraíram para o Norte; no He- misfério Sul, a glaciação foi muito mais limitada e, na maioria das vezes, confinada às altitudes maiores, como por exemplo nos Andes; há 20 AP, o planeta vivia o ápice de uma era glacial; durante este período a plataforma con- tinental brasileira estava quase completamente exposta, dado a quantidade de gelo retida nas calotas polares o que fez o nível do mar recuar mais de 100 metros vertical- mente (ou 100 km em relação à linha de costa atual) for- mando uma extensa planície costeira; embora o domínio glacial não tenha atingido o Brasil, o clima desta época era consideravelmente mais seco.
Cenozóico/Quaternário/Holoceno (11,7 AP): no Pri- meiro Ótimo Climático (8.000 AP), o clima transformou- se em quente e úmido, havendo subida do nível do mar de até 5 metros. O Segundo Ótimo Climático (200-1000 DC Depois de Cristo), originou um clima ameno no he- misfério norte. Dentre as mudanças climáticas mais re- centes tem-se a Pequena Idade do Gelo, quando a tempe- ratura média era inferior à atual, que se estendeu de 1540 até 1890. Neste intervalo de tempo o recrudescimento do frio ocorreu em três etapas: de 1540 a 1680, de 1740 a 1770 e entre 1800 a 1890. Os limites do fenômeno de resfriamento foram diferenciados de local para local, mas acredita-se que a temperatura média durante a Pequena Idade do Gelo tenha chegado a ser 2º C inferior a atual.
A partir do final do século XVIII, com o advento da Revolução Industrial, o planeta passou a enfrentar uma nova realidade: a utilização intensiva de combustíveis fós- seis para gerar energia para indústrias e veículos, a des- truição das florestas pelo desmatamento e queimadas, a expansão das atividades agropecuárias de forma não sus- tentável, são apenas alguns itens que contribuem para a
imensa quantidade de dióxido de carbono (CO2), metano
(CH4) e outros gases lançados na atmosfera. Esses gases
passaram a interferir nas condições naturais, constituin- do-se em agentes preponderantes para o aumento da tem- peratura do planeta.
Dentre as possíveis causas de mudanças climáticas geradas pela ação do homem em conseqüência de altera- ções na concentração de componentes atmosféricos, po- dem ser citados: