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26-01-2017 : Relatório

Como o mundo passou do limite do carbono e por que isto é importante

O ano passado foi o primeiro em vários milhões de anos em que as concentrações atmosféricas de CO2 passaram de 400 partes por milhão. Pela observação de como era o clima na Terra em épocas anteriores com altos níveis de CO2, os cientistas estão compondo uma imagem preocupante do futuro que nos aguarda.

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O ano passado vai passar para a história como o ano em que a atmosfera do planeta bateu um recorde assustador: 400 partes por milhão de dióxido de carbono. A última vez que o ar do planeta esteve tão rico em CO2 foi há milhões de anos, antes de que os primeiros predecessores dos seres humanos começassem a empunhar ferramentas de pedra. Naquele tempo o mundo era alguns graus mais quente e o gelo derretido tinha colocado o nível do mar dezenas de metros mais alto.

“Estamos em uma nova era”, afirma Ralph Keeling, diretor do programa de CO2 da Scripps Institution of Oceanography em San Diego, e acrescenta: “e ela avança rápido. Vamos chegar a 410 muito em breve”.

Não há nada particularmente mágico no número 400, mas para os cientistas e os defensores ambientais que lidam com a invisível e intangível ameaça do aumento dos níveis de dióxido de carbono na atmosfera, este marco simbólico foi uma clara linha vermelha em uma zona de perigo da mudança climática.

Quando os cientistas (especialmente o pai de Ralph Keeling) começaram a medir consistentemente o CO2 atmosférico em 1958, no primitivo observatório no topo do Mauna Loa, no Havaí, o nível de CO2 era de 316 partes por milhão (ppm), um pouco mais alto que o nível pré-industrial de 280 ppm. O número 400 foi apenas o seguinte grande número redondo que pairava sobre nosso futuro.

Mas à medida que os seres humanos continuavam extraindo o carbono do solo e queimando combustível, os níveis de CO2 aproximavam-se cada vez mais rápido desta barreira. Em maio de 2013, no momento do habitual máximo anual de CO2, o ar superou brevemente a marca de 400 ppm pela primeira vez em vários milhões de anos. Mas em 2014 manteve-se acima dos 400 ppm durante todo o mês de abril. Em 2015, a média anual foi superior às 400 ppm. E em setembro de 2016, o habitual mínimo anual despontou por cima dos 400 ppm pela primeira vez, mantendo as concentrações de ar acima da simbólica linha vermelha durante todo o ano.

As concentrações de dióxido de carbono na atmosfera da Terra aumentaram rapidamente desde que começaram as medições há quase 60 anos, passando de 316 partes por milhão (ppm) em 1958 para mais de 400 ppm hoje em dia. SCRIPPS INSTITUTION OF OCEANOGRAPHY

As temperaturas globais foram aumentando em paralelo, com 2016 como o ano mais quente desde que foram iniciados os registros, em 1880: 2016 foi 1,1°C (2°F) mais quente que os níveis pré-industriais. O Acordo de Paris de 2015, o tratado climático internacional mais recente, está tratando de manter o aumento de temperatura global bem abaixo dos 2°C, com a esperança de limitá-lo a 1,5°C.

No atual ritmo de crescimento os níveis de CO2 chegarão a 500 ppm em 50 anos, o que nos levará a atingir um aumento de temperatura de talvez mais de 3°C (5,4°F), um nível que os cientistas do clima afirmam que poderia provocar fenômenos meteorológicos extremos e aumentos no nível do mar, colocar em risco o fornecimento global de alimentos, provocar incontroláveis migrações em massa e inclusive destruir a selva amazônica através de secas e incêndios.

Cada marca deu aos cientistas e ecologistas um motivo para reafirmar suas preocupações em relação ao que os seres humanos estão fazendo com o clima. “Atingir 400 ppm é uma forte lembrança de que o mundo ainda não está no caminho certo para limitar as emissões de CO2, nem, portanto, os efeitos da mudança climática”, afirmou Annmarie Eldering, cientista assistente da missão do Orbiting Carbon Observatory-2, um projeto que a NASA está realizando no Jet Propulsion Laboratory. “Ultrapassar esta marca deveria motivar-nos a defender a concentração de esforços na redução das emissões no mundo todo”, disse.

A MEDIDA MODERNA

Na década de 1950, o cientista Charles David Keeling (pai de Ralph Keeling) escolheu o vulcão Mauna Loa para medir o CO2, já que é um bom lugar para analisar grandes médias atmosféricas. Com mais de 3.400 metros (11.155 pés) de altura, no meio do oceano, o Mauna Loa permite tomar amostras de massas de ar bem misturadas pelas entradas e saídas de CO2 de alturas muito mais baixas e zonas muito longínquas. E pela localização, já que por ser um vulcão está rodeado por uma grande quantidade de lava pura, o que ajuda a eliminar oscilações nas medições pela “respiração” das plantas das proximidades.

O início do trabalho de Keeling foi muito oportuno: a década de 1950 foi também quando as emissões geradas pelo homem realmente começaram a decolar, passando de cinco bilhões de toneladas de CO2 por ano em 1950 a mais de 35 bilhões de toneladas por ano nos dias de hoje. As fontes naturais de CO2, desde incêndios florestais até a respiração e a decomposição da terra e das plantas, são muito maiores que isso –aproximadamente 30 vezes maiores que o que a humanidade produz a cada ano. Mas os depuradores naturais, como o crescimento das plantas e os oceanos, tendem a absorvê-los. O excesso produzido pela sede de energia da humanidade é o que faz com que a concentração de CO2 no ar aumente sem parar. Uma vez no ar, este gás pode permanecer lá durante milênios.

A chamada curva Keeling que marca esta subida tem uma ondulação anual porque todo o planeta inala e exala como se fosse um gigantesco ser vivo. No hemisfério Norte (onde ficam o observatório de Mauna Loa e também a maior parte da superfície terrestre e das plantas terrestres do planeta), na primavera o ar enche-se do CO2 liberado pelos micróbios terrestres com o derretimento da neve, e no outono o CO2 foi absorvido pelo grande crescimento de vida vegetal do verão, o que explica tanto o máximo anual em maio quanto o mínimo anual em setembro.

Enquanto o Mauna Loa tornou-se o padrão global dos níveis de CO2, as medições feitas em outros lugares confirmaram os resultados do Mauna Loa. A rede de estações marinhas da NOAA , e inclusive uma estação de vigilância no remoto e intocado Antártico ultrapassaram a barreira dos 400 ppm em 2016. O Orbiting Carbon Observatory-2 da NASA mostra o planeta rondando os 400 ppm, com variações de um lugar para outro, principalmente graças aos padrões da circulação atmosférica.

As concentrações atmosféricas de CO2 encontram-se agora acima de 400 ppm por ano em todo o mundo [esquerda], e no ano passado passaram de 400 ppm no Polo Sul. NOAA

VISÃO DE LONGO PRAZO

Na visão de conjunto, as 400 ppm representam uma concentração relativamente moderada de CO2 para o planeta Terra.

Há aproximadamente 500 milhões de anos, quando o número de seres vivos nos oceanos disparou e as criaturas começaram a pisar em terra firme, a antiga atmosfera era rica em dióxido de carbono, com níveis por volta de 7.000 ppm. A terra era muito diferente naquela época: o Sol era mais frio, nosso planeta encontrava-se em uma fase diferente de seus ciclos orbitais e os continentes estavam agrupados de forma diferente, alterando as correntes oceânicas e a quantidade de gelo sobre a terra. Talvez o planeta fosse uns 10°C (18°F) mais quente do que hoje, o que pode parecer surpreendentemente frio para aquele nível de gases de efeito estufa; com tantos fatores em jogo, a relação entre CO2 e temperatura nem sempre é tão evidente. Mas os pesquisadores confirmaram que o CO2 foi realmente o fator mais importante do termostato do planeta nos últimos 500 milhões de anos: a modo de exemplo, as grandes camadas de gelo continental foram formadas e os níveis do mar caíram quando as emissões atmosféricas tinham baixo teor de CO2.

Graças aos tremores de terra, forças de movimento lento como as placas tectônicas, à formação das montanhas e à erosão das rochas —que absorvem o CO2—, a concentração atmosférica de CO2 em geral diminuiu por volta de 13 ppm a cada milhão de anos, com poucas oscilações importantes. À medida que as grandes plantas evoluíram e se estenderam há por volta de 350 milhões de anos, por exemplo, suas raízes cavaram no solo e aceleraram os processos de erosão que capturam o carbono atmosférico em rochas como o calcário. Isto poderia ter desencadeado uma enorme queda nos níveis de CO2 e uma glaciação há 300 milhões de anos. Finalmente a isto se seguiu um período de intensa atividade vulcânica com a separação do supercontinente, liberando CO2 suficiente para duplicar sua concentração no ar.

Níveis de CO2 nos últimos 400 milhões de anos. A última vez que os níveis de CO2 foram tão altos quanto os de hoje foi há aproximadamente três milhões de anos. FOSTER ET AL/DESCENT INTO THE ICEHOUSE

A última vez que o planeta teve uma concentração de 300 a 400 ppm de CO2 na atmosfera foi durante o Plioceno médio, há três milhões de anos —suficientemente recente para que o planeta não seja radicalmente diferente do que é hoje. Naquela época, as temperaturas eram de 2°C a 3°C (de 3,6°F a 5,4°F) mais altas do que as temperaturas pré-industriais (mais de 10°C mais quente no Ártico), e os níveis do mar eram pelo menos de 15 a 25 metros mais altos. Os bosques cresceram no norte do Canadá e em todo o mundo abundavam as pradarias; o Saara provavelmente estivesse coberto de vegetação. O homo habilis (que significa “homem habilidoso”), a primeira espécie da linha Homo e provavelmente a primeira a utilizar ferramentas de pedra, sentiu o gostinho desse clima, já que esteve em cena há 2,8 milhões de anos (o Homo sapiens só veio a aparecer há por volta de 400 mil anos, no máximo.)

Para encontrar uma era em que o ar do planeta estivesse consistentemente acima de 400 ppm temos de olhar muito mais atrás, até a época quente do Mioceno, há 16 milhões de anos, aproximadamente, ou no início do Oligoceno, por volta de 25 milhões de anos atrás, quando a terra era um lugar muito diferente e seu clima era totalmente diferente do que podemos imaginar hoje em dia.

Há muita controvérsia sobre as temperaturas e os níveis de CO2 de milhões de anos atrás. Mas a evidência é muito mais firme para os últimos 800 mil anos, com os núcleos de gelo mostrando que as concentrações de CO2 ficaram presas entre 180 e 290 ppm, flutuando por volta de 280 ppm durante uns 10 mil anos antes do impacto da revolução industrial. (Houve oito ciclos glaciais durante os últimos 800 mil anos, impulsionados principalmente por oscilações na órbita terrestre que ocorrem em espaços de tempo de 41 mil e 100 mil anos). Este é o ponto de referência em relação ao qual os cientistas geralmente observam o aumento moderno sem precedentes de CO2.

Assustadoramente, este aumento de CO2 atual também vem acelerando em um ritmo incomum. No final da década de 1950, a taxa anual de crescimento era de aproximadamente 0,7 ppm por ano; entre 2005 e 2014 era de aproximadamente 2,1 ppm por ano.

As concentrações atmosféricas de CO2 dispararam nas últimas décadas já que os países industrializados continuaram lançando dióxido de carbono na atmosfera e as emissões aumentaram vertiginosamente nos países em vias de desenvolvimento. NOAA / SCRIPPS INSTITUTION OF OCEANOGRAPHY

Os registros do Paleolítico sugerem que em geral leva muito mais tempo mudar as concentrações de CO2 na atmosfera, ainda que os pesquisadores não consigam saber o que aconteceu em períodos curtos, como décadas, no passado remoto; os desvios mais rápidos que eles puderam observar eram de uma magnitude mais lenta em comparação com o que está acontecendo atualmente. Isto estava associado normalmente a um acontecimento importante, como uma extinção em massa, indica Dana Royer, climatologista da Universidade Wesleyana (Wesleyan University). Durante a extinção do final do Triássico há 200 milhões de anos, por exemplo, os valores de CO2 pularam de por volta de 1.300 ppm para 3.500 ppm, em decorrência de erupções vulcânicas em massa onde é hoje o Atlântico central. Isto durou entre mil e 20 mil anos. Hoje possivelmente poderíamos mudar nossa atmosfera em milhares de partes por milhão em apenas duas centenas de anos. Não há nada sequer parecido a isso nos registros dos núcleos de gelo, afirma Keeling.

CENÁRIOS DO FUTURO

Ainda que 400 pareça um número grande e assustador agora, as concentrações de CO2 poderiam facilmente passar de 500 ppm nas próximas décadas, e inclusive chegar a 2 mil no ano de 2250, se não conseguirmos controlar as emissões de CO2.

Prever os futuros níveis de CO2 na atmosfera é complicado; mesmo sabendo o que acontecerá com as emissões causadas pelo homem, que dependem de políticas internacionais e do desenvolvimento tecnológico, a rede de fontes e escoadouros naturais do planeta é enorme e está inter-relacionada. Algumas plantas crescem mais rápido em um mundo rico em carbono; o desmatamento tira algumas plantas da equação; o oceano armazena diferentes quantidades dependendo de sua temperatura e de sua circulação.

Se ignorarmos completamente as perguntas sobre o que a sociedade pode fazer para reduzir as emissões, e o que o planeta pode fazer para absorvê-las, e focarmos em observar de forma puramente matemática para onde a curva de Keeling está indo, os níveis passam de 500 ppm por volta de 2050.

O relatório mais recente do Painel Intergovernamental de Especialistas sobre a Mudança Climática (IPCC), de 2013, fez uma estimativa mais realista do que poderia ocorrer e de quais seriam as consequências para as temperaturas.

No cenário mais pessimista do IPCC, em que a população dispara, a tecnologia estanca e as emissões continuam aumentando, a atmosfera chega à inquietante quantidade de 2 mil ppm por volta de 2250. (Todos os cenários do IPCC pressupõem que o impacto do ser humano sobre a atmosfera se estabiliza em 2300). Isso nos dá uma atmosfera que foi vista pela última vez durante o Jurássico, quando os dinossauros deambulavam pela Terra, e provoca um apocalíptico aumento de temperatura de talvez 9°C (16°F).

No segundo cenário mais pessimista, as emissões chegam a seu auge por volta de 2080 e depois diminuem, o que conduz a uma atmosfera de aproximadamente 700 ppm e prováveis aumentos de temperatura de mais de 3°C.

No cenário mais otimista, onde o auge das emissões é agora (2010-2020) e elas começam a diminuir, com os seres humanos realmente absorvendo mais carbono do ar do que o que produzem por volta de 2070, a atmosfera mergulha de volta para valores abaixo de 400 ppm em algum momento entre 2100 e 2200 e o aumento da temperatura é mantido abaixo de 1°C no longo prazo.

Estes gráficos do Painel Intergovernamental sobre a Mudança Climática mostram as concentrações de CO2 projetadas [esquerda] e os aumentos de temperatura projetados em diferentes cenários de emissões, até 2500. IPCC

DESACELERAÇÃO

Se as emissões causadas pela humanidade fossem reduzidas a zero amanhã como um passe de mágica, a concentração de CO2 na atmosfera começaria a ser nivelada imediatamente –mas provavelmente levaria por volta de uma década para esta desaceleração ser observada no contexto do ciclo natural do carbono, segundo Keeling.

Mesmo com emissões zero, voltando aos níveis pré-industriais de 280 ppm, trata-se de “uma espécie de proposição de 10 mil anos”, afirma Keeling. As concentrações atmosféricas cairiam de forma relativamente rápida no início, já que a superfície dos oceanos absorveria uma grande quantidade do excesso de carbono no ar (isso aconteceria em aproximadamente 100 anos); depois certa quantidade de carbono atmosférico chegaria ao oceano profundo (dentro de aproximadamente mil anos); daí o ciclo do carbono do planeta —por exemplo, a erosão das rochas— absorveria a maior parte do resto ao longo de aproximadamente 10 mil anos.

É encorajador ver que desde 2014 as emissões totais permaneceram praticamente iguais apesar do contínuo crescimento da economia mundial, principalmente graças à redução da queima de carvão na China. Mas as constantes emissões estão muito longe da redução de emissões, emissões zero, ou mesmo “emissões negativas” (onde a humanidade utiliza a tecnologia para absorver mais do que emite).

Emissões reais traçadas segundo as projeções do IPCC sobre as emissões de CO2 e os aumentos de temperatura até 2100. Global Carbon Project

A organização sem fins lucrativos Global Carbon Project calcula que a trajetória atual das emissões do planeta está em vias de cumprir os compromissos nacionais assumidos no âmbito do Acordo de Paris para 2030, mas não cumpre o objetivo de longo prazo de estabilizar o sistema climático em menos dos 2°C acima dos níveis pré-industriais. Portanto, isto nos situa em algum lugar da zona média das projeções do IPCC; neste exato momento é difícil saber em que caminho de longo prazo estamos, ainda que o cenário mais otimista, com as emissões começando a diminuir consideravelmente nos próximos anos, esteja muito provavelmente fora do nosso alcance.

“Se a humanidade pretende preservar um planeta semelhante àquele no qual a civilização se desenvolveu e ao qual a vida na Terra está adaptada… o CO2 precisará ser reduzido… a um máximo de 350 ppm”, dissera James Hansen, guru do clima da Universidade de Columbia (Columbia University). Nós cruzamos esse limite por volta de 1990, e vai significar um esforço descomunal essa volta atrás no tempo.

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Nicola Jones
SOBRE A AUTORA Nicola Jones é uma jornalista free-lance residente em Pemberton, British Columbia, nos arredores de Vancouver. Com conhecimentos de química e oceanografia, escreve sobre as ciências da física, em grande parte para o jornal Nature. Também colaborou com meios como Scientific American, Globe and Mail e New Scientist e exerce como jornalista cientista residente da Universidade de British Columbia (University of British Columbia).