O efeito estufa foi descoberto por Joseph Fourier em 1824 e investigado quantitativamente pela primeira vez por Svante Arrhenius em 1896. Consiste no processo de absorção e emissão de radiação infravermelha pelos gases atmosféricos de um planeta, resultando no aquecimento de sua superfície e atmosfera. Os gases estufa criam um efeito estufa natural, sem o qual a temperatura média da Terra seria cerca de 30°C mais baixa, tornando-a inabitável para a vida como a conhecemos[31]. Portanto, os cientistas não “acreditam” ou “se opõem” ao efeito estufa; o debate consiste na discussão de quais gases contribuem para este efeito, através de mecanismos de retroalimentação positiva ou negativa. Na Terra, os gases que mais contribuem para o efeito estufa são o vapor de água, que causa de 36 a 70% do efeito natural (não incluindo nuvens); O dióxido de carbono (CO2), que causa de 9 a 26%; o metano (CH4), causando entre 4 e 9%; e o ozônio, que causa entre 3 e 7%.[32][33] A questão que se coloca é saber como a intensidade do efeito estufa varia quando a atividade humana aumenta as concentrações atmosféricas de alguns gases de efeito estufa.
As concentrações atmosféricas de CO2 e CH4 aumentaram em 31% e 149%, respectivamente, acima dos níveis pré-industriais, desde 1750. Estes níveis são consideravelmente mais altos do que em qualquer período nos últimos 650.000 anos, o período em que é possível extrair informações confiáveis dos testemunhos de gelo.[34] Utilizando-se de evidências geológicas menos diretas, acredita-se que níveis tão altos de CO2 só estiveram presentes na atmosfera há 20 milhões de anos.[35]
Aproximadamente três quartos das emissões antropogênicas de CO2 para a atmosfera durante os últimos 20 anos são devidas à queima de combustíveis fósseis. O resto das emissões são devidas predominantemente às mudanças no uso da terra, especialmente o desmatamento.[36] A atual concentração de gás carbônico na atmosfera é de aproximadamente 383 partes por milhão (ppm) em volume.[37] Os níveis futuros de CO2 devem ser ainda maiores devido à ocorrência contínua dos motivos mencionados anteriormente. A taxa de aumento irá depender de fatores econômicos, sociológicos, tecnológicos e naturais incertos, mas está limitada, em última análise, pela disponibilidade total de combustíveis fósseis. O “Relatório Especial de Cenários de Emissão” (Special Report on Emissions Scenarios, originalmente), do IPCC, prevê vários cenários futuros possíveis para a concentração de CO2, variando entre 541 e 970ppm para o ano de 2100[38]. As reservas de combustível fóssil são suficientes para alcançar este patamar e continuar as emissões além de 2100, se carvão, areias betuminosas ou hidratos de metano forem extensivamente utilizados[39]. Efeitos como a liberação de metano, devido ao derretimento do permafrost (possíveis 70 biliões de toneladas só na Sibéria ocidental), podem levar a uma intensificação adicional do efeito estufa[40], não incluída no modelo climático do IPCC.
Gases de efeito estufa na atmosfera
O efeito estufa foi descoberto por Joseph Fourier em 1824 e investigado quantitativamente pela primeira vez por Svante Arrhenius em 1896. Consiste no processo de absorção e emissão de radiação infravermelha pelos gases atmosféricos de um planeta, resultando no aquecimento de sua superfície e atmosfera. Os gases estufa criam um efeito estufa natural, sem o qual a temperatura média da Terra seria cerca de 30°C mais baixa, tornando-a inabitável para a vida como a conhecemos[31]. Portanto, os cientistas não “acreditam” ou “se opõem” ao efeito estufa; o debate consiste na discussão de quais gases contribuem para este efeito, através de mecanismos de retroalimentação positiva ou negativa. Na Terra, os gases que mais contribuem para o efeito estufa são o vapor de água, que causa de 36 a 70% do efeito natural (não incluindo nuvens); O dióxido de carbono (CO2), que causa de 9 a 26%; o metano (CH4), causando entre 4 e 9%; e o ozônio, que causa entre 3 e 7%.[32][33] A questão que se coloca é saber como a intensidade do efeito estufa varia quando a atividade humana aumenta as concentrações atmosféricas de alguns gases de efeito estufa.
As concentrações atmosféricas de CO2 e CH4 aumentaram em 31% e 149%, respectivamente, acima dos níveis pré-industriais, desde 1750. Estes níveis são consideravelmente mais altos do que em qualquer período nos últimos 650.000 anos, o período em que é possível extrair informações confiáveis dos testemunhos de gelo.[34] Utilizando-se de evidências geológicas menos diretas, acredita-se que níveis tão altos de CO2 só estiveram presentes na atmosfera há 20 milhões de anos.[35]
Aproximadamente três quartos das emissões antropogênicas de CO2 para a atmosfera durante os últimos 20 anos são devidas à queima de combustíveis fósseis. O resto das emissões são devidas predominantemente às mudanças no uso da terra, especialmente o desmatamento.[36] A atual concentração de gás carbônico na atmosfera é de aproximadamente 383 partes por milhão (ppm) em volume.[37] Os níveis futuros de CO2 devem ser ainda maiores devido à ocorrência contínua dos motivos mencionados anteriormente. A taxa de aumento irá depender de fatores econômicos, sociológicos, tecnológicos e naturais incertos, mas está limitada, em última análise, pela disponibilidade total de combustíveis fósseis. O “Relatório Especial de Cenários de Emissão” (Special Report on Emissions Scenarios, originalmente), do IPCC, prevê vários cenários futuros possíveis para a concentração de CO2, variando entre 541 e 970ppm para o ano de 2100[38]. As reservas de combustível fóssil são suficientes para alcançar este patamar e continuar as emissões além de 2100, se carvão, areias betuminosas ou hidratos de metano forem extensivamente utilizados[39]. Efeitos como a liberação de metano, devido ao derretimento do permafrost (possíveis 70 biliões de toneladas só na Sibéria ocidental), podem levar a uma intensificação adicional do efeito estufa[40], não incluída no modelo climático do IPCC.
Feedbacks
Os efeitos de agentes externos no clima são complicados por vários processos cíclicos e auto-alimentados, chamados de Feedbacks. Um dos mais pronunciados desses processos está relacionado com a evaporação da água. O CO2 injetado na atmosfera ocasiona o aquecimento da mesma e da superfície da Terra. O aquecimento leva a mais evaporação de água, e, como o vapor d’água é um gás estufa, isso leva a mais aquecimento, o que por sua vez causa mais evaporação de água, e assim por diante, até ser alcançado um novo equilíbrio dinâmico, com aumento da umidade e da concentração de vapor d’água, levando a um aumento no efeito estufa muito maior do que aquele devido apenas ao aumento da concentração de CO2. Esse efeito só pode ser revertido muito lentamente, visto que o CO2 tem um tempo médio de vida na atmosfera muito longo.Um feedback ainda sujeito a pesquisa e debate é o ocasionado pelas nuvens. Vistas de baixo, as nuvens emitem radiação infravermelha de volta à superfície, aquecendo a mesma[41]. Vistas de cima, elas refletem a luz do sol e emitem radiação infravermelha para o espaço, resfriando o planeta. O aumento da concentração global de vapor d’água pode ou não causar um aumento na cobertura de nuvens mundial média. Portanto, o papel efetivo das nuvens ainda não está bem definido; no entanto, seus efeitos são menos relevantes apenas que os do vapor d’água, e, nos modelos do IPCC, elas contribuem para o aquecimento<. Outro feedback relevante é a relação gelo-albedo[42]. A taxa aumentada de CO2 na atmosfera eleva a temperatura da Terra e leva ao derretimento do gelo próximo aos pólos. Com o derretimento do gelo, terra ou mar aberto ocupam seu lugar. Ambos são, em média, substratos com menor capacidade de reflexão que o gelo, e, portanto, absorvem mais radiação solar. Isso causa ainda mais aquecimento, gerando mais derretimento de gelo, e o ciclo continua. O feedback positivo (pró-aquecimento) devido à liberação de CO2 e CH4 com o derretimento do permafrost é mais um mecanismo que contribui para o aquecimento. Além disso, a liberação de metano devido ao descongelamento de fundos oceânicos é mais um mecanismo a ser considerado. A capacidade oceânica de absorção de carbono diminui com o aquecimento, porque os baixos níveis de nutrientes na zona mesopelágica limitam o crescimento de algas, favorecendo o desenvolvimento de espécies fitoplânctonicas menores, que não são tão boas absorventes de carbono[43].
Variação Solar
Estudos recentes parecem indicar que a variação da radiação solar, potencialmente ampliada pela ação do feedback das nuvens, poderá ter contribuído em cerca de 45–50% para o aquecimento global ocorrido entre 1900 e 2000, e em 25-35% entre 1980 e 2000. Foram publicados artigos de autoria de dois pesquisadores da universidade Duke, nos EUA, segundo os quais os modelos climáticos vigentes superestimam o efeito relativo dos gases estufa, comparados com o efeito da luz solar; eles dizem ainda que os efeitos de cinzas vulcânicas e aerossóis foram subestimados[44]. Ainda assim, eles concluem que, mesmo considerando o fator solar, a maior parte do aquecimento global nas últimas décadas é atribuível aos gases estufa. Outros pesquisadores são mais radicais, diminuindo fortemente a importância de fatores antropogênicos no aquecimento global. Os defensores da teoria da responsabilidade das emissões antropogênicas, durante a era industrial, afirmam que a variação da radiação foi de 2,4W/m², dos quais, como foi indicado pelo IPCC 2001, 0,6W/m² durante os últimos 20 anos. Ora, (1) entre 2000 e 2004, a variação da radiação solar, estimada por satélites de órbita baixa, foi de 2,06W/m² - Wielicki et al.: (2)Pincker et al. registraram, entre 1983 e 2001, que a variação da radiação solar absorvida pela Terra foi de 2,7W/m²; (3)Wild et al. registraram, por medições terrestres, que a variação da radiação absorvida foi de 4,4W/m²! Embora haja desencontros nos números apresentados, pode-se admitir o valor mais baixo para as variações entre 1983 e 2001 de 2,7W/m². Admitindo-se uma variação média obtida entre 2000 e 2004 no valor de 1,5W/m², atinge-se o valor de 4,2W/m². Tal valor é muito alto quando comparado com os números do IPCC, de 0,6W/m² nos últimos 20 anos. Dessa forma, a influência do efeito estufa no aquecimento global deixa de ser significativa e, da mesma forma, as contramedidas para combatê-lo (Protocolo de Quioto) tornam-se desnecessárias e danosas ao desenvolvimento humano.
Para além da variação da irradiação solar, a variação do campo magnético solar poderá estar na origem de aquecimento à superfície da Terra pela sua influência na quantidade de radição cósmica que atinge o planeta. Uma equipa do Centro Espacial Nacional Dinamarquês encontrou evidência experimental de que a radiação cósmica proveniente da explosão de estrelas pode promover a formação de nuvens na baixa atmosfera[45]. Como, durante o século XX, o campo magnético do Sol, que protege a Terra da radiação cósmica, mais do que duplicou em intensidade, o fluxo de radiação cósmica foi menor. Isso poderá ter reduzido o número de nuvens de baixa altitude na Terra, que promovem um arrefecimento da atmosfera. Os electrões libertados no ar pela passagem da radiação cósmica, composta por partículas atómicas que vêm da explosão das estrelas, ajudam à formação dos núcleos de condensação sobre os quais o vapor de água condensa para fazer nuvens. Este pode ser um factor muito importante, e até agora descurado, na explicação do aquecimento global durante o último século. Foi durante o período quente da Idade Média, quando o Sol estava tão activo como hoje, que os Viking começaram a colonizar a Groenlândia. Nessa altura, a Grã-Bretanha era um país produtor de vinho. No século XVII, quando se deu a Pequena Idade do Gelo, a actividade magnética solar diminuiu muito e as manchas solares quase desapareceram completamente, durante cerca de 150 anos. E, nessa altura, os Vikings abandonaram a Groenlândia, cuja vegetação passou de verdejante a tundra. A Finlândia perdeu um terço da sua população e a Islândia metade. O porto de Nova Iorque gelou e podia-se ir a pé da ilha de Manhattan à de Staten Island. No início do século XIX, houve uma diminuição menor da actividade magnética solar que foi acompanhada também de um arrefecimento que durou só 30 anos. O carbono-14 radioactivo e outros átomos raros produzidos na atmosfera pelas partículas cósmicas fornecem um registo de como as suas intensidades variaram no passado e explicam a alternância entre períodos frios e quentes durante os últimos 12000 anos. Sempre que o Sol era fraco e a radiação cósmica forte, seguiram-se condições frias, como a mais recente, na Pequena Idade do Gelo de há 300 anos. Considerando escalas de tempo mais longas, encontra-se uma explicação credível para as variações de maior amplitude do clima da Terra.
Recuperação do planeta depois da Pequena Era Glacial
A recessão dos glaciares e da calote polar do Ártico não são fenómenos recentes. Já ocorrem desde 1800, ou mesmo antes disso. E data da mesma altura o aumento de temperatura global a uma taxa quase constante (de cerca de +0.5°C/100 anos), que começou por isso antes do rápido aumento de CO², iniciado por volta de 1940. Isso pode significar que este aquecimento quase linear é natural, podendo ser apenas a recuperação do planeta depois da Pequena Era Glacial, que ocorreu entre o século XIII e XVII.[46].
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