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3ª série · Biologia
Ecologia e sustentabilidade · Sustentabilidade e alteração global

As mudanças climáticas

Sem o efeito estufa, a temperatura média da Terra seria de cerca de $-18\ \text{°C}$: um planeta congelado e inabitável para a vida como a conhecemos. O problema não é o efeito estufa existir, e sim o fato de a ação humana estar intensificando esse efeito muito mais depressa do que os ecossistemas conseguem acompanhar. Ao final da página, você vai usar o que aprendeu para avaliar propostas de ação, da sua cidade à escala mundial.

O efeito estufa natural

A Lua está à mesma distância do Sol que a Terra, mas não tem atmosfera: sua temperatura média é de cerca de $-20\ \text{°C}$, enquanto a da Terra gira em torno de $+15\ \text{°C}$. Que mecanismo da atmosfera retém o calor e impede que a superfície terrestre seja um deserto congelado?

Esquema do efeito estufa natural: a radiação solar visível chega à superfície terrestre, que emite infravermelho para o espaço, e os gases de efeito estufa da atmosfera devolvem parte desse calor à superfície. Sol atmosfera (com GEE) superfície terrestre 1. radiação solar visível 2. infravermelho emitido 3. parte volta para a superfície

Os principais gases de efeito estufa

Gás Fonte principal Observação
Dióxido de carbono ($\text{CO}_2$) Queima de combustíveis fósseis (petróleo, carvão, gás), desmatamento e queimadas É o que mais contribui para o aquecimento atual: é emitido em quantidades enormes e permanece na atmosfera por séculos.
Metano ($\text{CH}_4$) Pecuária (fermentação no rúmen do gado), arrozais alagados, lixões e aterros, zonas úmidas Por molécula, retém muito mais calor que o $\text{CO}_2$, mas dura bem menos tempo na atmosfera.
Óxido nitroso ($\text{N}_2\text{O}$) Fertilizantes nitrogenados na agricultura, esterco, certos processos industriais Muito potente e de vida longa, mas emitido em quantidade pequena.
Vapor de água Evaporação natural Amplifica o aquecimento: ar mais quente carrega mais vapor. Não é a causa inicial.
Pratica★☆☆Por começar
Observe o esquema do efeito estufa. Explique o que representa cada seta numerada (1, 2 e 3), por que o efeito estufa natural é imprescindível para a vida na Terra e em…

Observe o esquema do efeito estufa. Explique o que representa cada seta numerada (1, 2 e 3), por que o efeito estufa natural é imprescindível para a vida na Terra e em que consiste a sua intensificação por ação humana.

atmosfera (com GEE) superfície terrestre 1 2 3
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Pratica★☆☆Por começar
Indique três gases do efeito estufa, cite a fonte principal de cada um e aponte qual deles contribui mais para o aquecimento atual e por quê.

Indique três gases do efeito estufa, cite a fonte principal de cada um e aponte qual deles contribui mais para o aquecimento atual e por quê.

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Tempo atmosférico, clima e evidências do aquecimento

Gráfico comparativo: as oscilações de curto prazo do tempo atmosférico aparecem sobre uma linha de tendência ascendente contínua, que representa o aquecimento do clima no longo prazo. tendência climática os dados diários oscilam muito; a tendência de longo prazo sobe

Evidências observadas

O que é uma onda de calor

Uma onda de calor é um período de alguns dias seguidos (em geral, três ou mais) em que as temperaturas máximas ficam muito acima de um limiar definido para a região, como o valor típico dos 10% dias mais quentes do clima local. Os serviços meteorológicos, como o INMET, usam critérios desse tipo.

Duas curvas de distribuição de temperaturas: o clima mais quente está deslocado para a direita, e a parte da curva acima do limiar de onda de calor é bem maior. limiar de onda de calor clima atual clima mais quente temperatura → calor extremo (cauda da curva)

Deslocar a curva um ou dois graus para a direita muda pouco o valor médio, mas multiplica os dias que passam do limiar, porque os extremos ficam na «cauda» da distribuição, onde pequenas mudanças alteram muito a área. Além disso, um ar mais quente e solos mais secos aquecem ainda mais, o que alonga e intensifica os episódios.

Pratica★☆☆Por começar
Distinga tempo atmosférico de clima e explique por que uma semana de frio intenso no inverno não contraria a tendência de aquecimento global, apoiando-se na diferença…

Distinga tempo atmosférico de clima e explique por que uma semana de frio intenso no inverno não contraria a tendência de aquecimento global, apoiando-se na diferença entre um dado pontual e uma média de longo prazo.

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Pratica★☆☆Por começar
O que é uma onda de calor e como ela é definida meteorologicamente? Explique por que, em um clima mais quente, se prevê que as ondas de calor sejam mais frequentes, mais…

O que é uma onda de calor e como ela é definida meteorologicamente? Explique por que, em um clima mais quente, se prevê que as ondas de calor sejam mais frequentes, mais longas e mais intensas, mesmo que a temperatura média aumente apenas um ou dois graus.

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Pratica★☆☆Por começar
Cite duas evidências das mudanças climáticas observadas na Península Ibérica (recuo das geleiras pirenaicas, antecipação das floradas, aumento das ondas de calor,…

Cite duas evidências das mudanças climáticas observadas na Península Ibérica (recuo das geleiras pirenaicas, antecipação das floradas, aumento das ondas de calor, elevação do nível médio do mar no litoral) e explique em que consiste cada uma delas.

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Pratica★★☆Por começar
Descreva duas consequências das mudanças climáticas já observáveis nos ecossistemas da Península Ibérica e explique o mecanismo físico ou biológico que lhes dá origem.

Descreva duas consequências das mudanças climáticas já observáveis nos ecossistemas da Península Ibérica e explique o mecanismo físico ou biológico que lhes dá origem.

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O aumento do CO₂ e sua causa antrópica

O $\text{CO}_2$ faz parte do ciclo do carbono: a fotossíntese o retira do ar, a respiração, a decomposição e a combustão o devolvem. Por milhares de anos esse ciclo esteve em equilíbrio. Desde a Revolução Industrial, porém, os humanos tiram da terra carbono armazenado por milhões de anos (petróleo, carvão, gás) e o lançam na atmosfera. Dois processos antrópicos dominam: a queima de combustíveis fósseis e o desmatamento e as queimadas, que liberam o carbono da vegetação e ainda eliminam árvores que o absorveriam.

Gráfico da concentração de CO₂ atmosférico: sobe de 280 ppm na época pré-industrial (por volta de 1750) para 420 ppm atualmente, com aumento cada vez mais rápido. Tempo CO₂ (ppm) 280 ppm (época pré-industrial) 420 ppm (hoje) ≈ 1750 Hoje +140 ppm ≈ +50%
Pratica★☆☆Por começar
Relacione o ciclo do carbono com o aumento de $\text{CO}2$ atmosférico desde a Revolução Industrial, indicando os dois processos antrópicos que mais contribuem para esse…

Relacione o ciclo do carbono com o aumento de $\text{CO}_2$ atmosférico desde a Revolução Industrial, indicando os dois processos antrópicos que mais contribuem para esse aumento.

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Pratica★★☆Por começar
A concentração de $\text{CO}2$ atmosférico passou de cerca de $280\ \text{ppm}$ na época pré-industrial para cerca de $420\ \text{ppm}$ na atualidade. Calcule o aumento…

A concentração de $\text{CO}_2$ atmosférico passou de cerca de $280\ \text{ppm}$ na época pré-industrial para cerca de $420\ \text{ppm}$ na atualidade. Calcule o aumento percentual e discuta o que teria acontecido com os ecossistemas se esse aumento tivesse ocorrido ao longo de séculos, em vez de em menos de dois séculos.

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Sequestro e sumidouros de carbono

Sumidouro Como armazena o carbono Por quanto tempo
Florestas A fotossíntese incorpora o carbono em troncos, galhos e raízes Décadas a séculos, enquanto a árvore viver e a floresta não queimar
Solos Matéria orgânica de folhas e raízes mortas, com decomposição lenta Décadas a milênios, conforme o clima e o manejo
Oceanos O $\text{CO}_2$ se dissolve na água; o fitoplâncton o fixa e parte afunda como sedimento Séculos a milênios no fundo
Turfeiras e áreas alagadas Matéria orgânica acumulada em solo encharcado, sem oxigênio Milênios

O carbono armazenado volta à atmosfera se o sumidouro for destruído: queimada, desmatamento, drenagem de áreas alagadas.

Pratica★☆☆Por começar
Explique o que é o sequestro de carbono e indique dois sumidouros naturais de carbono (florestas, solos, oceanos, turfeiras), mencionando de que forma armazenam o…

Explique o que é o sequestro de carbono e indique dois sumidouros naturais de carbono (florestas, solos, oceanos, turfeiras), mencionando de que forma armazenam o carbono e por quanto tempo.

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Pratica★★☆Por começar
Os manguezais e as pradarias marinhas de Posidonia armazenam grandes quantidades de carbono em seus sedimentos («carbono azul»). Explique por que razão constituem…

Os manguezais e as pradarias marinhas de Posidonia armazenam grandes quantidades de carbono em seus sedimentos («carbono azul»). Explique por que razão constituem sumidouros especialmente eficazes e duradouros, e raciocine sobre o que acontece com esse carbono quando um manguezal é drenado ou uma pradaria marinha é destruída por ancoragens e obras costeiras.

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Consequências: nível do mar, albedo e retroalimentações

Nível do mar

O nível médio do mar sobe por duas causas principais:

  1. Expansão térmica: a água, ao se aquecer, aumenta de volume. Como os oceanos absorvem a maior parte do calor extra, o volume total cresce mesmo sem entrar água nova.

  2. Água de degelo continental: a fusão de geleiras de montanha e das camadas de gelo da Groenlândia e da Antártida acrescenta água líquida que estava fora da bacia oceânica.

Albedo

Comparação do albedo: sobre o gelo marinho a maior parte da luz solar é refletida, enquanto o oceano aberto reflete pouca luz e absorve mais energia, que o aquece. radiação solar luz refletida Gelo: albedo alto reflete muita luz radiação solar pouco reflexo calor Oceano: albedo baixo absorve mais calor

Neve de montanha e vazão dos rios

Em regiões de montanha, boa parte da água do ano fica guardada na neve do inverno e escoa pelos rios na estação quente. Com o aquecimento:

  • uma parte maior da precipitação cai como chuva em vez de neve;

  • a neve acumulada derrete mais cedo.

Resultado: os rios de montanha têm mais vazão na estação fria e menos na estação quente, justamente quando a demanda por água é maior. O mesmo acontece com os rios alimentados por geleiras andinas, de que dependem cidades como La Paz e Lima.

Gráfico da vazão de um rio de montanha ao longo do ano: antes, a vazão era baixa na estação fria e atingia o pico no início da estação quente; com o aquecimento, aumenta na estação fria e o pico ocorre antes e é menor. vazão do rio estação fria estação quente antes: pico na estação quente com aquecimento: mais cedo e menor
Pratica★☆☆Por começar
Explique o que é o albedo de uma superfície, que superfícies terrestres apresentam albedo elevado e quais apresentam albedo baixo, e por que razão a fusão do gelo…

Explique o que é o albedo de uma superfície, que superfícies terrestres apresentam albedo elevado e quais apresentam albedo baixo, e por que razão a fusão do gelo marinho do Ártico reduz o albedo médio do planeta.

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Pratica★★☆Por começar
O nível médio do mar sobe devido a duas causas principais: a expansão térmica da água ao se aquecer e o aporte de água proveniente das geleiras e das camadas de gelo…

O nível médio do mar sobe devido a duas causas principais: a expansão térmica da água ao se aquecer e o aporte de água proveniente das geleiras e das camadas de gelo continentais. Explique ambos os mecanismos e fundamente, com base no princípio de Arquimedes, por que razão a fusão do gelo marinho flutuante praticamente não contribui para essa elevação.

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Pratica★★☆Por começar
A temperatura média da Península Ibérica já aumentou mais de $1{,}5\ \text{°C}$ desde a época pré-industrial. Explique quais são as consequências desse aquecimento sobre…

A temperatura média da Península Ibérica já aumentou mais de $1{,}5\ \text{°C}$ desde a época pré-industrial. Explique quais são as consequências desse aquecimento sobre a camada de neve das montanhas e de que forma se altera o regime de vazão dos rios que nelas nascem (maior vazão no inverno, menor no verão).

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Cenários climáticos e neutralidade de carbono

Por que não existe uma temperatura futura única

A ciência não prevê uma temperatura futura porque ela depende de decisões que ainda não foram tomadas: matriz energética, uso da terra, economia, crescimento populacional e políticas públicas. Além disso, há incerteza científica, como a sensibilidade exata do clima. O resultado é uma faixa: com emissões ambiciosamente reduzidas, o aquecimento fica na faixa menor; com emissões muito elevadas, na faixa maior. As decisões humanas determinam em que ponto da faixa vamos parar.

Neutralidade de carbono

Balanço de carbono: à esquerda, as emissões brutas de um país; à direita, as remoções por sumidouros. Quando as duas barras têm a mesma altura, as emissões líquidas são zero. emissões remoções fósseis, queimadas... florestas, solos... =

Os sumidouros (florestas restauradas, solos, tecnologias de captura) entram do lado das remoções. Por isso, neutralidade não equivale a parar de emitir: significa que o que ainda se emite é compensado por remoções equivalentes. Como a capacidade dos sumidouros é limitada, o caminho passa por reduzir muito as emissões primeiro e compensar só o resíduo que for difícil de eliminar. O Brasil, como outros países, assumiu a meta de neutralidade até 2050.

Pratica★★☆Por começar
O IPCC trabalha com cenários de emissões, desde o muito ambicioso até o muito elevado. Explique o que é um cenário climático, por que a ciência não pode prever uma…

O IPCC trabalha com cenários de emissões, desde o muito ambicioso até o muito elevado. Explique o que é um cenário climático, por que a ciência não pode prever uma temperatura futura única e que papel as decisões humanas (energia, economia, demografia) desempenham no intervalo de resultados.

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Pratica★★☆Por começar
Muitos países se comprometeram a alcançar a «neutralidade de carbono» até 2050. Explique o que significa atingir emissões líquidas zero, que papel desempenha a absorção…

Muitos países se comprometeram a alcançar a «neutralidade de carbono» até 2050. Explique o que significa atingir emissões líquidas zero, que papel desempenha a absorção por sumidouros nesse balanço e por que isso não equivale a deixar de emitir por completo.

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Mitigação e adaptação

Diante da crise climática, uma cidade pode comprar ônibus elétricos para reduzir emissões ou plantar árvores de sombra e construir diques contra enchentes. Por que é preciso distinguir entre atuar sobre a origem do aquecimento e preparar-se para as suas consequências que já são inevitáveis?

Ilustração em dois painéis: a mitigação atua sobre a causa (chaminé que emite CO₂, árvore que o absorve e ônibus elétrico) e a adaptação sobre o efeito (árvore de sombra contra o calor e dique contra a subida do mar). mitigação atacar a causa adaptação enfrentar o efeito CO₂ ônibus elétrico sombra dique
Mitigação Adaptação
Objetivo Reduzir emissões ou aumentar remoções Diminuir os danos e a vulnerabilidade
Exemplos Energia solar e eólica; transporte coletivo e ciclovias; combate ao desmatamento; restauração da Mata Atlântica Sistemas de alerta de enchentes; drenagem urbana; arborização; variedades de cultivo resistentes à seca; cisternas no Semiárido
Escala Global e nacional (um país sozinho não resolve), mas com ações locais Em geral, local e regional (cada lugar tem seus riscos)

As duas são complementares: sem mitigação, os danos crescem além da capacidade de adaptação; sem adaptação, os danos já inevitáveis atingem principalmente os mais vulneráveis.

Justiça climática

As mudanças climáticas afetam e são causadas de modo desigual. Em cúpulas internacionais (COP), discute-se o princípio das responsabilidades comuns, porém diferenciadas: todos os países devem agir, mas os que mais emitiram historicamente e têm mais recursos devem reduzir mais e ajudar a financiar a adaptação dos mais vulneráveis.

Pratica★★☆Por começar
Distinga as estratégias de mitigação das de adaptação diante das mudanças climáticas e apresente dois exemplos concretos de cada uma, indicando em que escala (local,…

Distinga as estratégias de mitigação das de adaptação diante das mudanças climáticas e apresente dois exemplos concretos de cada uma, indicando em que escala (local, nacional ou global) elas se aplicam.

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Pratica★★★Por começar
Delineie um plano de mitigação para a sua localidade: selecione três setores (por exemplo, energia, transportes e sumidouros de carbono) e justifique, para cada medida…

Delineie um plano de mitigação para a sua localidade: selecione três setores (por exemplo, energia, transportes e sumidouros de carbono) e justifique, para cada medida proposta, de que modo ela reduz as emissões ou aumenta as absorções e que cobenefícios proporciona.

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Pratica★★★Por começar
Analise os seguintes dados de dois países diante de uma cúpula internacional do clima:\n• País A (país desenvolvido): População: 40 milhões; emissões históricas…

Analise os seguintes dados de dois países diante de uma cúpula internacional do clima:\n• País A (país desenvolvido): População: 40 milhões; emissões históricas acumuladas (1850-2020): $18\ \%$ do total mundial; emissões atuais per capita: $12\ \text{t}$ de $\text{CO}_2$/ano; PIB per capita: $\text{R\$}\ 42\,000$.\n• País B (pequeno estado insular em desenvolvimento): População: 1 milhão; emissões históricas acumuladas: $<0{,}05\ \%$; emissões atuais per capita: $1{,}2\ \text{t}$ de $\text{CO}_2$/ano; PIB per capita: $\text{R\$}\ 3\,000$; o seu território sofre salinização de aquíferos e erosão costeira irreversível devido à elevação do nível do mar.\na) Aplique o princípio das «responsabilidades comuns, mas diferenciadas e respectivas capacidades» para justificar que obrigações concretas de financiamento e mitigação o País A deve assumir em relação ao Fundo de Perdas e Danos em benefício do País B.\nb) O País A propõe fixar um corte idêntico de $40\ \%$ nas emissões de todos os países em relação aos seus níveis atuais até 2035. Avalie, com critérios de justiça climática e desenvolvimento socioeconômico, o impacto assimétrico dessa proposta sobre o País B.\nc) Elabore um critério equitativo de divisão do esforço de mitigação que leve em conta as emissões acumuladas históricas, as emissões per capita e o índice de desenvolvimento humano, justificando por que a equidade é um requisito indispensável para a eficácia dos acordos climáticos.

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Volte ao início: sem efeito estufa a Terra seria gelada, mas o excesso de gases emitidos pela queima de combustíveis fósseis e pelo desmatamento já elevou o $\text{CO}_2$ em $50\%$. A boa notícia é que a mitigação e a adaptação estão ao alcance de decisões individuais, locais e globais.

Resumo

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