• Começa com um estrondo

A verdade inconveniente do aquecimento global no século 21

Com base apenas em dados desde 2000, o aquecimento global ainda está ocorrendo com uma significância colossal de 7 sigma. Quão quente o planeta Terra ficará?

Principais conclusões

• No final do século 20, houve muita dissidência e discussão sobre as evidências cientificamente robustas que mostravam que a Terra está aquecendo.
• A evidência desse aquecimento é tão forte que, mesmo que comecemos no ano 2000, ele é robusto no nível 7 sigma, com menos de 1 em 100 bilhões de chances de ser um acaso estatístico.
• Estamos agora no ponto em que temos que nos perguntar quando queremos que seja o ano mais quente da Terra do 3º milênio? Somos capazes de determinar a resposta.

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Em 1990, com 110 anos de registros de temperatura atrás deles, os principais cientistas climáticos do mundo se reuniram para elaborar um relatório sobre o estado do clima da Terra. Trabalhando em colaboração, os frutos de seu trabalho se tornaram o primeiro relatório do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC). Mostrou definitivamente:

• houve um aumento global nas concentrações de dióxido de carbono desde os tempos pré-industriais de ~ 280 partes por milhão (ppm) para 354 ppm,
• isso foi combinado com um aumento da temperatura média global de 0,7 ° C (1,3 ° F),
• que o aumento da temperatura estava sendo impulsionado não pelo Sol, vulcões ou urbanização, mas sim pelas mudanças causadas pelo homem em nosso conteúdo atmosférico,
• e que esse problema continuaria a piorar a menos que as emissões de dióxido de carbono fossem contidas.

Apesar de soando o alarme , as últimas três décadas levaram a uma situação muito mais terrível. Conforme identificado em 6º relatório do IPCC de 2021 , as concentrações de dióxido de carbono agora estão em 412 ppm, a temperatura média da Terra está 1,3 ° C (2,3 ° F) acima dos níveis pré-industriais e nossas emissões globais de carbono aumentaram para um novo recorde de todos os tempos : aproximando-se de 40 bilhões de toneladas de dióxido de carbono anualmente, acima dos 22 bilhões em 1990. O melhor momento para agir foi há muito tempo, mas o segundo melhor momento para agir é agora. Aqui estão as verdades sobre o assunto que todos que estão empenhados em seguir o que a ciência mostra devem saber.

Temperatura anual da superfície em comparação com a média do século 20 de 1880 a 2021. As barras azuis indicam anos mais frios que a média; as barras vermelhas mostram anos mais quentes que a média. Os últimos 7 anos registrados ocupam os 7 primeiros lugares para o ano mais quente já registrado.

1.) A Terra realmente aqueceu desde os tempos pré-industriais, e a taxa de aquecimento está aumentando com o tempo .

A Terra, atualmente, é indiscutivelmente um planeta mais quente hoje do que em qualquer ponto de toda a história humana registrada. Isso não é por causa do Sol; não é por causa Ciclos de Milankovitch ; não é por causa da atividade vulcânica. É diretamente devido à emissão de gases de efeito estufa causada pelo homem, sendo a concentração de dióxido de carbono o fator dominante, impulsionador do aumento da temperatura da Terra.

O Sol emite energia, a Terra orbita a uma distância específica do Sol, onde absorve parte dessa luz solar e reflete o resto, e depois irradia novamente o calor absorvido de volta ao espaço. Se simplesmente levarmos em conta esses fatores e ignorarmos a atmosfera da Terra, incluindo:

• cobertura de nuvens,
• gases de efeito estufa como dióxido de carbono, metano e vapor de água,
• e as propriedades transparentes à luz visível, mas absortivas à luz infravermelha desses gases,

calcularíamos que a temperatura média da Terra deveria ser de 255 Kelvin (-18 °C / 0 °F). Em vez disso, devido a esses efeitos, a temperatura média da Terra é de 288 Kelvin (15 ° C / 59 ° F). o 33 K efeito estufa é 50% atribuível ao vapor de água, 25% devido às nuvens, 20% devido ao dióxido de carbono e 5% a outros gases. Aumentar o nível de dióxido de carbono em ~50% em relação ao seu valor pré-industrialização é o principal fator do aquecimento observado recentemente.

Usando dados publicamente disponíveis da NOAA, pode-se traçar a anomalia média global da temperatura da terra e do oceano, em comparação com a média do século 20, do ano 2000 até o presente. Os dados são tão fortemente indicativos de aquecimento que um cenário de não aquecimento pode ser descartado com mais de 7 sigma de confiança.

2.) É tão significativo que, se olharmos apenas para as temperaturas globais desde 2000, o sinal é robusto, significativo e aterrorizante .

Demorou mais de 100 anos desde o momento em que as temperaturas médias globais começaram a ser medidas em 1880 antes que um sinal robusto de 5σ (com menos de 0,0001% de chance de ser um acaso estatístico) demonstrasse que a Terra estava, de fato, aquecendo. O início do século 21 mostrou um aumento alarmante nessa taxa de aquecimento. De fato, desde o ano 2000:

• as temperaturas médias globais aumentaram 0,47 ° C (0,84 ° F),
• que é o triplo da taxa média de aquecimento do século 20,
• com um cenário de “sem aquecimento” excluído já com uma significância colossal de 7σ (1 em 300 bilhões de chances de ser um acaso).

As coisas não estão apenas piorando, mas a taxa em que estão piorando está aumentando substancialmente. Podemos ser a primeira espécie na história a perceber cientificamente como nossas atividades estão impactando, poluindo e danificando nosso meio ambiente de forma existencial. Resta saber se estamos à altura do desafio de enfrentá-lo.

As previsões de vários modelos climáticos ao longo dos anos em que eles fizeram previsões (linhas coloridas) em comparação com a temperatura média global observada em comparação com a média de 1951-1980 (linha preta e grossa). Observe quão bem esses modelos se comportaram historicamente e quão bem as observações continuam a se ajustar aos dados.

3.) As principais previsões da ciência climática de mais de 50 anos atrás - incluindo o taco de hóquei e as tendências de aquecimento - estavam todas corretas .

O gráfico acima mostra uma variedade de modelos climáticos e suas previsões de como a temperatura média global aumentaria, desde 1970 e mostrando a previsão a partir do ano em que foram feitas. A linha preta e grossa mostra a temperatura real observada ano a ano. Como você pode ver claramente com uma inspeção visual, ou como você pode encontrar com uma análise estatística mais detalhada, os modelos climáticos históricos e as projeções anteriores do IPCC previram com precisão as temperaturas do mundo real nos anos subsequentes.

É mais do que apenas as tendências de aquecimento, no entanto. O gráfico do “taco de hóquei” agora remonta a mais de 2.000 anos e mostra definitivamente o quão sem precedentes a tendência moderna de aquecimento é ; os primeiros dois séculos do terceiro milênio serão mais quentes do que qualquer período de vários séculos nos últimos 100.000 anos. Os céticos muitas vezes questionam quanto do aquecimento é devido a fatores naturais versus quanto é devido à atividade humana, e o último relatório respondeu que: aproximadamente 95-100% é causado pelo homem; aproximadamente ~0–5% é natural (devido aos efeitos solares e vulcânicos). Os seres humanos são a causa desse aquecimento sem precedentes, e cabe a nós sermos a solução também.

Os últimos 2020 anos de temperatura (esquerda) mostram claramente a natureza do taco de hóquei da temperatura global. Os últimos 170 anos (à direita) mostram as variações de temperatura observadas e os impactos simulados da variabilidade natural (azul) e impactos humanos (laranja) adicionados aos efeitos naturais. 95-100% do aquecimento é devido à atividade humana.

4.) A chave para parar ainda mais, o aquecimento futuro depende da diminuição das emissões de dióxido de carbono causadas pelo homem .

Uma das principais coisas que você precisa perceber é que o que chamamos de “efeito estufa” é um pouco impróprio; na verdade, é mais como um efeito de “cobertor”. Os gases que retêm o calor em nossa atmosfera se comportam como cobertores, mantendo o calor que nosso planeta emite aqui em nosso planeta por mais tempo do que seria mantido aqui na ausência desses gases. Quanto mais gases houver - ou seja, quanto mais 'cobertores' continuarmos a colocar em nosso planeta - mais reabsorveremos e reabsorveremos e reabsorveremos esse calor, repetidamente, antes de finalmente emiti-lo de volta para espaço para o bem.

Todas as tentativas de geoengenharia uma solução sem reduzir simultaneamente as emissões de dióxido de carbono, incluindo:

• refletindo a luz solar de volta ao espaço antes de incidir no topo da atmosfera da Terra,
• semeando nuvens para refletir a luz do sol de volta ao espaço,
• injetar aerossóis na estratosfera da Terra,
• sequestrar carbono em depósitos naturais (ou seja, árvores) ou artificiais (ou seja, carbono capturado),
• e aumentando a alcalinidade do oceano,

são, na melhor das hipóteses, medidas paliativas, onde a causa subjacente do problema continua a ser exacerbada. “Deixar de colocar novos cobertores” tem que ser parte de uma solução sustentável para as mudanças climáticas causadas pelo homem.

Os cinco cenários esperados de aquecimento/emissões e a correspondente elevação do nível do mar, conforme detalhado no 6º relatório do IPCC. Se a camada de gelo da Antártida se tornar instável, uma possibilidade nos cenários de maior emissão, os impactos serão muito mais severos, conforme indicado pela linha pontilhada.

5.) O nível do mar aumentará ao longo do 3º milênio em qualquer lugar de 2 metros a até 22 metros, dependendo de nossas ações atuais e futuras .

O maior risco, é claro, é que ocorra uma mudança abrupta e colossal: o que tradicionalmente chamamos de “ponto de inflexão”. Dois deles estão intimamente relacionados com os mares: colapso da camada de gelo e mudanças abruptas na circulação oceânica. A maioria das projeções climáticas resulta em 0,5-1,0 metros de aumento do nível do mar até 2100, com uma aceleração ocorrendo nos cenários de emissões moderadas e altas. No entanto, uma camada de gelo antártica desestabilizada (mostrada no gráfico acima como uma linha pontilhada) levará a um aumento catastrófico no nível do mar. De acordo com o IPCC :

“aumento médio global do nível do mar acima do intervalo provável —  aproximando-se de 2 m em 2100 e 5 m em 2150 sob um cenário de emissões muito alto  — não pode ser descartado devido à profunda incerteza nos processos do manto de gelo.”

Eventos de inundação costeira ocorrerão com mais frequência, particularmente ao longo das costas do Golfo e do Atlântico dos Estados Unidos. Uma combinação de elevação do nível do mar, ciclos de maré e mudanças nas correntes oceânicas poderia transformar o que eram eventos de inundação que aconteciam uma vez por século nos anos 1900 em eventos anuais até 2100. O relatório também alerta que a combinação do aquecimento do oceano profundo e da camada de gelo O derretimento provavelmente resultará, com alta confiança, em níveis elevados do mar por milênios. Se o aquecimento for limitado a 1,5°C, 2°C ou 5°C nos próximos séculos, ainda podemos esperar que o nível do mar suba em 2–3 m, 2–6 m ou 19–22 m, respectivamente, até o ano 3000.

Uma comparação das temperaturas globais projetadas para o futuro juntamente com vários cenários de emissões globais de carbono projetadas. Os cenários superior e médio-alto ainda estão em jogo; o “cenário ainda mais baixo” parece improvável, dado o estado atual das coisas.

6.) O aquecimento de 1,5 ° C (2,7 ° F) é inevitável e ocorrerá no início da década de 2030, mas não é “game over” para o clima .

O IPCC, em seu relatório mais recente , considerados 5 cenários climáticos. Cada um, individualmente, foi impulsionado por previsões para o futuro das emissões de carbono no planeta Terra.

• SSP1-1,9 foi o cenário escolhido para limitar as temperaturas em 2100 para abaixo de 1,5 ° C de aquecimento,
• SSP1-2.6 foi o cenário de emissões de baixo custo mais plausível considerado,
• O SSP2–4.5 era um cenário que assumia que as políticas adotadas na Europa da era de 2021 seriam implementadas com sucesso em todo o mundo,
• SSP3-7.0, representou um caminho de emissões de ponta onde as emissões aumentam lentamente, dobrando até o final do século,
• e SSP3–8.5 representou o cenário de emissões de alto nível mais pessimista considerado.

Nesses 5 cenários, respectivamente, estima-se que a temperatura média global da Terra no ano de 2100 será 1,4°C, 1,8°C, 2,7°C, 3,6°C e 4,4°C mais quente que a média do século XX.

Em todos os casos, passaremos a marca de 1,5°C em algum momento no início de 2030: cerca de 10 anos a partir de agora. Em todos, exceto nos dois cenários mais otimistas para as emissões, passaremos 2,0 °C de aquecimento por volta de 2050. Nada disso, no entanto, significa “game over” para o clima. As tendências de temperatura devem reverter quando as emissões se tornarem negativas em carbono. Quanto menos tempo passarmos com temperaturas extremas na Terra, mais sucesso teremos em mitigar os efeitos nocivos das mudanças climáticas; quanto mais rapidamente descarbonizarmos o setor de energia, melhores serão essas mitigações.

Emissões de carbono nos 5 cenários considerados pelo IPCC em seu 6º relatório (2021). As emissões são medidas em bilhões de toneladas de dióxido de carbono por ano (eixo y). Os cenários azuis são dependentes de descarbonização imediata e rápida, enquanto a linha laranja assume passos substanciais ocorrendo em curto prazo para reduzir as emissões. Os cenários mais vermelhos são muito mais preocupantes e possivelmente um reflexo mais realista do status quo.

7.) A escala de tempo em que descarbonizamos nossa economia energética determina a gravidade, as consequências e a longevidade do aquecimento futuro .

Quanto mais adiarmos uma ação climática significativa, mais graves serão as consequências não apenas para toda a humanidade hoje, mas para gerações e até milênios por vir. Cada vez que adicionamos mais desses gases de efeito estufa à atmosfera, eles:

• aumentar a concentração atmosférica desse gás,
• que se comporta como uma manta, aumentando as temperaturas atmosféricas e superficiais,
• onde esse gás e o calor se misturam com o topo do oceano, aumentando sua concentração química e temperatura geral,
• que se mistura com o oceano profundo, distribuindo esse produto químico e esse calor pelos oceanos,
• onde esse calor oceânico extra leva à expansão térmica do oceano, ao derretimento da calota polar e à desestabilização dos vórtices polares,

entre outros efeitos. Quanto mais tempo esse gás e esse calor permanecerem presentes aqui na Terra, mais duradouros e mais severos serão os efeitos das mudanças climáticas. A solução ideal será descarbonizar nossa economia de energia – predominantemente a principal contribuição para os gases de efeito estufa e o aumento das temperaturas – de forma rápida, completa e sustentável. Quanto pior deixarmos as coisas, e quanto mais tempo permanecerem assim, mais difícil será mitigar, lidar e, eventualmente, reverter esses efeitos a jusante.

Se as emissões zero de carbono fossem alcançadas hoje, as temperaturas se estabilizariam e permaneceriam em seus níveis elevados atuais (linha azul). O cenário de concentrações constantes, onde as temperaturas continuam a subir, não é suportado pelo conjunto completo de sistemas de interação na Terra, exigindo emissões líquidas para manter as concentrações atuais (linha vermelha).

8.) Há esperança: espera-se que o aquecimento global pare quando as emissões líquidas de dióxido de carbono chegarem a zero .

Por mais rápidas e severas que sejam nossas tendências atuais de aquecimento global – com temperaturas aumentando a uma taxa alarmante de 0,21 ° C (0,38 ° F) por década – não é uma conclusão precipitada que as coisas devem continuar a piorar muito no futuro. Se começarmos a produzir grandes quantidades de energia a partir de fontes que não emitem grandes quantidades de dióxido de carbono no processo, há motivos para otimismo. Quando chegarmos ao ponto — e todos nós presumimos que algum dia chegaremos — onde atingimos emissões líquidas de carbono zero, o aquecimento global praticamente cessará nesse momento.

Embora as temperaturas estejam abaixo das concentrações de dióxido de carbono, quando atingirmos a meta de emissões líquidas zero, podemos prever com robustez que as concentrações atmosféricas de dióxido de carbono diminuirão, levando a temperaturas aproximadamente niveladas . (E sim, as temperaturas cairão se passarmos para emissões negativas de carbono.)

O Projeto de Intercomparação do Modelo de Compromisso de Emissões Zero (ZECMIP) é discutido minuciosamente no novo relatório do IPCC e está de acordo com um importante documento de 2010 . A conclusão é que assim que atingirmos as emissões líquidas zero, a temperatura será aproximadamente congelada nesse valor, a menos/até que as emissões negativas funcionem para reverter a tendência de aquecimento.

Diagrama de balanço de energia da Terra, com radiação de entrada e saída (os valores são mostrados em W/m^2). Os instrumentos de satélite (CERES) medem os fluxos de radiação solar refletida e infravermelha emitida. O balanço energético determina o clima da Terra.

Tudo isso leva a uma enorme questão para a qual a humanidade, como coletivo, é capaz de determinar a resposta: qual será o ano mais quente do terceiro milênio? Se descarbonizarmos rapidamente o setor de energia na próxima década ou duas – refletindo o cenário delineado nos dois cenários de baixas emissões do IPCC – podemos esperar que essas temperaturas máximas ocorram em breve, na segunda metade do século XXI. Se seguirmos um caminho de descarbonização mais lento, como o cenário SSP2–4.5, o ano mais quente provavelmente ocorrerá em algum momento do século 22.

Viaje pelo Universo com o astrofísico Ethan Siegel. Os assinantes receberão a newsletter todos os sábados. Todos a bordo!

Mas se seguirmos um dos cenários de altas emissões mais preocupantes, onde as emissões da era de 2100 são maiores do que são hoje, poderíamos estar olhando para

• a temperatura global aumenta em mais de 5 ° C (8 ° F),
• o nível global do mar aumenta em mais de 6 metros (20 pés),
• concentrações globais de dióxido de carbono que ultrapassam o limite de 800 ou mesmo 1000 ppm,
• e um aumento nas temperaturas globais que continua por muitos séculos vindouros.

Cabe a todos nós, coletivamente, limpar literalmente o ato da humanidade. O preço da civilização não precisa ser o próspero e selvagem ecossistema do planeta Terra. Mas se não formos cuidadosos em como administramos este mundo em que todos confiamos para nossa sobrevivência, isso será mais um capítulo da história humana em que sabíamos o que precisava ser feito, mas falhamos em agir da maneira necessária.

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