Variabilidade climática

O planeta Terra vive em constante alteração climática, ocorrendo em escalas temporais de meses, anos ou talvez muitos milênios. As causas naturais que alteram o clima estão associadas às variações na quantidade de radiação solar incidente na Terra, erupções vulcânicas que injetam gases e aerossóis na atmosfera, variações nas correntes oceânicas e variações na circulação da atmosfera, entre outras.

O aumento na concentração de gases de efeitos estufa e aerossóis na atmosfera e em conjunto com as profundas alterações no uso do solo evidenciam que as mudanças ambientais observadas nos últimos 100 anos são resultados de uma complexa interação entre ações humanas e causas naturais. Com base em dados científicos de credibilidade e de qualidade consolidada, o Painel Intergovernamental de Mudanças Climática (IPCC, 2007) considera que a ação do homem na variação das concentrações de gases de efeito estufa na atmosfera e do clima na Terra é sem dúvida evidente.

A Figura 2.12 mostra a importância da forçante antropogênica nos valores da temperatura do planeta nos últimos 100 anos. A nuvem vermelha representa as simulações de 14 modelos matemáticos que considera ambas forçantes, as naturais e as antropogênicas e, em azul, os processos naturais na variação da temperatura do planeta. Dependendo do cenário de emissão e das alterações importantes no regime e distribuição das chuvas, estas simulações projetam para o século 21 um aumento da ordem de 3 a 4°C na temperatura média da superfície terrestre.

Figura 2.12 – Temperatura observada na superfície da Terra, em escala continental e global, comparadas com resultados de simulações matemáticas (azul e vermelha). As médias decenais de temperatura são relativas à média apresentadas para o período de 1906 a 2005 (linha preta)

Fonte: IPCC WGI SPM, 2007.

Segundo Arnell, (2004) e Garcia Vargas (1997), a diminuição drástica na precipitação da região do semiárido brasileiro e aumento na frequência de eventos intensos e de precipitação para a região sul do país trazem incertezas quanto à disponibilidade de água para agricultura e população bem como para a geração de energia elétrica e capacidade estrutural das hidroelétricas a eventos de grandes precipitações. Para o sul da América do Sul, o IPCC (2001) mostra tendências de aquecimento de 0,6 a 0,8°C no período de 1976 a 2000 e de 0,4 a 0,6°C no período de 1940 a 1975. O relatório do IPCC (2007) mostra tendências de aquecimento de 0,5°C no período de 1950 a 2000.

Para as 27 estações no sul do Brasil, entre 1940 e 2002, Marengo e Camargo (2008) constataram tendências de aquecimento na maioria das estações das temperaturas mínimas e máximas e nas amplitudes diurnas, em torno de 0,5 a 0,8°C por decênio nas temperaturas mínimas e de 0,4°C por decênio nas máximas. Também constataram um aumento na frequência dos dias quentes no verão e no inverno.

A seguir, comentam-se os principais fenômenos cíclicos que podem contribuir para as mudanças climáticas e as possíveis implicações na geração de energia elétrica em sistemas alternativos como o solar-eólico.

2.4.1 Os aerossóis e nebulosidade

As forçantes radiativas podem ser de origem antrópica ou natural. Em geral, os aerossóis são de origem antrópica com exceção dos de origem vulcânica ou das poeiras do solo. Os de origem antrópica podem ser emitidos através do desmatamento florestal e da queima de biomassa, emissões industriais, entre outros. Inclui-se entre os principais vetores da poluição e da radiatividade atmosféricas, os aerossóis que participam em vários fenômenos naturais abrangendo o balanço radiativo da atmosfera, a formação de nuvens e de precipitação, a visibilidade, as trocas térmicas entre o oceano e a troposfera e as eventuais modificações na camada de ozônio (Alves C., 2005).

As forçantes radiativas representadas pelas partículas em suspensão influenciam fortemente o balanço radiativo da atmosfera e do clima, a química da atmosfera e a visibilidade, desde a escala local até as escalas regional e global (Artaxo et al., 2006). O efeito direto ocorre a partir da absorção ou espalhamento de radiação solar pelas partículas suspensas na atmosfera sendo que, parte da radiação é refletida de volta para o espaço a partir do espalhamento, o que resulta na redução da quantidade de radiação disponível no sistema. Já o efeito indireto é o resultado das partículas de aerossol atuando como núcleos de condensação das nuvens alterando desta forma, suas propriedades físicas e óticas, Figura 2.13.

Segundo Liepert e Lukla (1997), é esperada uma redução da radiação solar que chega à superfície pela presença de aerossóis visto que a radiação solar pode

sofrer influências diretas e indiretas com a concentração de aerossóis. A principal causa para diminuição da radiação solar para Liang e Xia, (2005) é a variabilidade da carga dos aerossóis na atmosfera.

As forçantes de origem natural podem ser de origem solar ou vulcânicas e elas podem contribuir fortemente para as mudanças climáticas do planeta. As forçantes de origem vulcânica como os aerossóis vulcânicos são de origens transitórias e ocorrem quando existem erupções. Todavia, a quantidade de material que é injetado na atmosfera mesmo sendo transitório, pode trazer mudanças significativas no clima da Terra (Shindell et al., 2004). Calcula-se que as erupções vulcânicas de décadas passadas tenham provocado um arrefecimento global de 0,1 -0,5°C (Salstein D., 1995).

Figura 2.13 – Representação dos mecanismos de formação do aerossol atmosférico

Fonte: Alves C., 2005.

As forçantes de origem solar relacionam-se com qualquer efeito da atividade solar que atinja a atmosfera terrestre. A atividade solar em sua superfície pode gerar

partículas energéticas que eventualmente se deslocam em direção a Terra. Estas partículas energéticas podem causar mudanças significativas na dinâmica da estratosfera e da troposfera, cobertura de nuvens e fluxo líquido radiativo (Marsh e Svensmark, 2000).

A nebulosidade é vista como a cobertura de nuvens em um determinado local atuando como uma barreira para a radiação solar que chega à atmosfera e consequentemente influenciando no aproveitamento desta energia para geração fotovoltaica e para aquecimento em coletores solares. Segundo, Lestrade et al, (1990), num céu sem a presença de nuvens, a radiação direta corresponde a algo entre 60 e 87% da radiação global e seu albedo planetário é em torno de 30%, sendo que 50% são devido às nuvens. Sem a presença de nuvens na atmosfera, o albedo da Terra apresentaria um albedo médio de mais 15% elevando-o para 30%.

As nuvens refletem e transmitem a radiação térmica infravermelha emitida na superfície e na atmosfera. Ao mesmo tempo, de acordo com a estrutura no interior da nuvem, pode haver emissão de radiação infravermelha influenciando no balanço da radiação na superfície relacionada com a variação térmica de um determinado local e seu regime pluviométrico (Liou, 1992).

No artigo de Custódio et. al, (2009), utilizando dados de insolação (brilho solar), no período de 1960 a 2005 para avaliar o índice de nebulosidade diurna (IND) no estado do Rio Grande do Sul, foi constatado que, em média, os meses de junho, julho, agosto e setembro apresentam os maiores valores de IND. Os meses com menor índice de nebulosidade diurna ocorrem em janeiro e dezembro sendo que, o IND no estado apresenta uma tendência significativa de aumento na nebulosidade para o ano, no outono e no verão.