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O clima está mudando?

Vários cientistas estão estudando a mudança do clima no planeta.

Se há uma pergunta que não sai da cabeça dos meteorologistas e cidadãos comuns atualmente, é: o que acontecerá com o clima do planeta no próximo século? Haverá um superaquecimento da Terra? Ou um destempero total, com calor no inverno e frio no verão? A seguir, alguns dos fatos que sugerem o início dessas mudanças, e os dados básicos, cruciais para se entender o mundo do clima.

No começo do ano no Rio de Janeiro, quando o calor costuma ser sufocante, uma cena inusitada virou notícia na imprensa carioca. É que o dono do restaurante Vice Rey, na Barra da Tijuca, teve que tirar as teias de aranha da lareira, construída para acalentar uma eventual noite de inverno, e acendê-la pela primeira vez em 18 anos porque fazia frio na cidade. Moderados 17°C, é verdade, mas o fato chamou a atenção porque, afinal, era pleno verão no Rio. Ao mesmo tempo, em São Joaquim, Santa Catarina, termômetros instalados no solo marcavam abaixo de 0°C, na pior onda de frio fora de época desde 1971.

Destemperos desse tipo ocorreram em todo o mundo. A região de Medina, no interior da Arábia Saudita, onde os invernos são geralmente suaves, enfrentou inéditos graus negativos e neve, nos dois últimos anos. Nos Estados Unidos, caíram os recordes históricos de temperatura em nada menos que seis cidades. Há 119 anos Nova York não via a marca de -20°C, e a de Washington (-22°C) foi a menor desde o início do século. Outros recordes: Columbus, Pittsburgh e Louisville (-30°C) e Indianápolis (-33°C). Diante disso, é natural perguntar se o tempo não estaria ficando louco. Há mesmo quem pense que as instabilidades são o prenúncio de um novo mundo: a Terra do século XXI, cujo clima seria radicalmente diferente do de hoje.

A possibilidade de uma transição climática é assunto freqüente nos jornais e na televisão, mas muito pouco se sabe sobre ela. E seria prematuro afirmar que já estaria começando. Primeiro, porque não é claro se está sendo causada por problemas bem conhecidos: emissão de gases tóxicos pela indústria; desnudamento do solo após o corte das matas; a redução das próprias matas; o endurecimento do solo devido ao plantio; além de muitas outras práticas canhestras da civilização. Embora tudo isso seja perigoso para o planeta, não se sabe exatamente até que ponto pode alterar o regime climático. A verdade é que não se conhece bem os mecanismos do clima: é difícil determinar se uma temperatura mais alta é uma anomalia “normal”, ou se é indício de uma transformação geral. É o que previu, há pouco, um supercomputator Cray YMP8/864, do Centro Metereológico de Bracknell, em Londres. Com capacidade de análise um milhão de vezes maior que a humana, ele pintou um quadro apocalíptico para depois da virada do milênio. O superaquecimento do globo irá realmente acontecer, com secas no sul da Europa e centro dos Estados Unidos; deslocamento das chuvas para os pólos; as calotas polares, desprendendo-se e descongelando-se, elevarão o nível e a temperatura dos oceanos. Onde há frio e chuva, hoje, haverá calor e seca, ou vice-versa. Será? Talvez, diz o pesquisador Paulo Nobre, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), de São José dos Campos, SP. Ele acredita que, hoje, os fenômenos apresentam mudanças mais bruscas que em passado recente. “Saímos de calor intenso para frio rigoroso em pouquíssimo tempo.” E oscilações súbitas são suspeitas, concorda Prakky Satyamurti, também do INPE. “Embora não esteja confirmado que viveremos um novo modelo de clima, a possibilidade me assusta.” Esses pesquisadores colocam bem o problema. Em resumo, é certo que, se houver transição, ela será precedida de oscilações no clima; também há sinais de atribulações nos fenômenos, atualmente; o problema é que não há garantia de que estas últimas sejam prenúncio de um novo regime no planeta. A cidade de São Paulo fornece um bom exemplo.

Há 50 anos, a cidade era bem mais fria. A temperatura média mínima do inverno, por exemplo, ficava perto de 9,7ºC. Mas ficou em 12,1ºC no ano passado, quando praticamente não houve frio. No dia 4 de julho, apesar de ser inverno, a capital alcançou 28,9ºC — 1,8ºC a mais que no verão propriamente dito, em dezembro de 1993. E essa mudança não começou agora. Nos últimos dez anos constata-se um aumento de até 2°C na cidade. “A alteração parece mínima, mas não é”, ensina Neide Oliveira, do 7.º Distrito do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), em São Paulo. O aumento é maior que o da média da Terra, que desde 1942 subiu de 0.5ºC a 1ºC, conforme o World Climate Research Program, dos Estados Unidos. Apesar disso, não se pode dizer que a alteração em São Paulo tenha maior significado. Seria preciso observar as mudanças ao longo de muitos anos para se ter certeza, afirma o meteorologista Luís Cavalcanti, do INMET de Brasília.

“O clima não muda em menos de 200 anos.” A atmosfera é um corpo que se auto-regula, acrescenta Cavalcanti. Por isso ,quedas ou aumentos de temperatura em alguns lugares são normais. “O panorama desenhado pelo supercomputador londrino é pura ficção científica. Embora calcado em um modelo matemático, o resultado não é confiável.”

Nem todos os cientistas e meteorologistas pensam da mesma maneira. Na dúvida, é melhor ter cautela e, acima de tudo, disposição para estudar e conhecer melhor o clima.

Quem sabe um dia, quando vier a conhecer melhor a atmosfera, o homem possa manipular o clima, em vez de apenas falar sobre ele. Essa ironia do escritor americano Isaac Asimov não é inteiramente justa. Muito já se aprendeu e a muito custo sobre o sistema incrivelmente complexo que é o envelope de gases da Terra. O problema é que, para entender o que provoca secas devastadoras ou chuvas torrenciais, ainda é preciso saber muito mais.

A atmosfera além de invisível é feita de gases, ou seja, matéria que não se pode pegar com as mãos. Mas pesa 5 500 bilhões de toneladas e, embora 90% dela esteja abaixo de 10 quilômetros, se eleva, muito rarefeita, até 1 000 quilômetros de altitude. Trata-se de uma mistura principalmente de nitrogênio, que perfaz 78,1% do volume total, e oxigênio, com 20,95% do total. Há muitos outros componentes gasosos, como argônio, neônio, hélio, criptônio, xenônio e hidrogênio, assim como diversas partículas em suspensão, como fumaça, sal, pólens, areia e cinzas vulcânicas.

Com exceção do argônio (0,9%), suas quantidades são minúsculas. Quantidade, porém, não é tudo: o dióxido de carbono tem influência decisiva sobre a saúde do planeta — é apontado como um dos principais responsáveis pelo efeito estufa que parece estar elevando a temperatura. No entanto, existe na proporção de apenas 0,03%. Ele é particularmente eficaz em reter calor (ou radiação infravermelha, mais precisamente) que o solo emite para o espaço após receber a energia da luz solar. O ozônio, por sua vez, é bom absorvedor de radiação ultravioleta, emitida pelo Sol em menor proporção que a luz, mas altamente energética e prejudicial à vida. Assim, apesar de haver bem pouco ozônio, ele confere uma proteção essencial (é difícil avaliar a concentração de ozônio: se a atmosfera fosse colocada num tubo de 8 quilômetros de comprimento, a camada de ozônio ocuparia 0,3 centímetros do tubo). Já o vapor de água tem papel decisivo nos fenômenos chuvosos. Com um detalhe curioso: sua quantidade na atmosfera não é fixa, pois quando há excesso, simplesmente chove. A chuva, de certo modo, é um meio de a atmosfera enxugar-se, livrando-se de água excedente.

Basicamente, a chuva está estreitamente ligada à temperatura — e controlar esta última é uma das mais importantes missões do envelope gasoso da Terra. É que o envelope atua como um termostato, regulando o calor que a superfície terrestre recebe e emite. A troca de calor, por sua vez, provoca o movimento das massas de ar, que podem conter maior ou menor quantidade de vapor. Assim, elas determinam, em cada região, se vai ou não haver precipitações. As mudanças térmicas são uma constante ao longo dos quase 1 000 quilômetros de espessura da atmosfera. A temperatura sobe e desce, descrevendo uma linha em ziguezague a partir da camada mais próxima da superfície, a troposfera, onde certamente nascem todas as mudanças climáticas. De modo geral, a temperatura diminui 6,4 graus a cada quilômetro de altitude. Mas quando chega ao topo da troposfera, começa a aumentar com a altura. Isso ocorre na estratosfera, no alto da qual há nova inversão. Isto é, a temperatura passa a diminuir com a altura, indicando uma nova camada, a mesosfera. Chega a cerca de 100°C negativos — apenas para elevar-se até os 500°C na termosfera. Esse zigue-zague depende da quantidade de radiação que cada camada gasosa absorve do Sol e remete à de baixo — onde se-rá filtrada ou processada por gases como ozônio, dióxido de carbono e vapor de água.

É na troposfera que esse processo influencia o clima. Perto dos pólos, essa camada tem de 8 000 a 10 000 metros de espessura, contra 15 000 a 18 000 no equador. Contém mais de 75% do peso total do ar; quase toda a umidade; e a maior parte da poeira. Assim, toda essa massa se põe em movimento sob a ação do Sol. Quando ela se aquece, o ar fica um pouco mais rarefeito e se expande. Ele sobe até as camadas mais altas e geladas da troposfera e esfria à medida que ganha altura. É possível “ler” esse fato nos barômetros, que medem a pressão do ar: geralmente, onde o ar sobe a pressão na superfície diminui. É o que muitas vezes se observa logo antes de começar uma tempestade.

Essas diferenças térmicas favorecem o deslocamento das massas de ar, tanto no sentido vertical quanto horizontal. Há por isso um intercâmbio vital entre o equador e os pólos. Em suma, a máquina do clima é fruto de um complexo trabalho de equipe. O Sol produz o combustível — a luz — que coloca em marcha a engrenagem. Parte da energia chega ao solo e volta para a atmosfera, que atua como um laboratório para os fenômenos atmosféricos.

Nem sempre a combinação é tranqüila. O tempo, às vezes, se torna violento, a ponto de fazer pensar que Deus está de mal com o mundo. A expressão maior do suposto mau humor divino, dizem os índios do Caribe, é o furacão — Hunrakén, o deus das tormentas. De fato, os furacões são comuns nas proximidades do equador, como é o caso do Caribe. No verão e no outono, massas quentes, repletas de vapor, elevam-se sobre os oceanos e liberam calor. O ar gira em espiral para formar um anel de nuvens altas. Afinal, o vapor tende a voltar ao estado líquido e se condensa. Isto é, forma blocos — que são as gotas— e já não pode manter-se no ar. A chuva, então, despenca numa torrente chamada furacão.

O centro do torvelinho chama-se olho, com um diâmetro de 6 a 40 quilô-metros. Aí, a pressão é baixa, o vento suave, o ar quente e úmido. Fora, o ciclone arrasa tudo. Gerado sobre o oceano, o furacão morre quando avança para o continente e sai dos trópicos. Ao lado de fenômenos como tormentas ou tornados, ele revela, de modo simples e impressionante, porque é tão difícil manipular essa máquina vasta e complexa a que se deu o nome de clima.

O Sol é mais uma estrela entre os milhões que queimam na Galáxia. Mas, como está comparativamente próxima, tem 1 390 473 quilômetros de diâmetro e temperatura acima de 6 000°C, na superfície, serve de motor para os movimentos que animam a face dos planetas à sua volta. Durante séculos, boa parte das relações entre a Terra e o Sol não era bem compreendida. Não foi fácil, por exemplo, explicar as estações, causadas por uma inclinação de 23,5 graus do globo terrestre (ele às vezes expõe ao Sol o Hemisfério Norte, outras vezes o Hemisfério Sul). Não se suspeitava disso até o século XVI, quando Copérnico formulou a teoria de que a Terra gira ao redor do Sol, e não o contrário. Vê-se, por aí, como foi longo o caminho para se compreender por que e como o Sol influencia o clima. Embora muito perto, comparado a outras estrelas, o Sol está muito longe da Terra — 150 milhões de quilômetros — para os padrões humanos. Além disso, devido a essa mesma distância, a Terra capta ínfima parcela de toda a energia que os astro-rei espalha em todas as direções: 2 milésimos de 1 milionésimo do total. O que vale é que isso basta para manter a casca terrestre a uma temperatura média de 14 graus. Mais ainda: se retivesse toda a energia recebida, o planeta torraria e os organismos vivos desapareceriam. Por isso, a natureza também providenciou um mecanismo para manter o necessário equilíbrio: parte dos raios solares, quando incidem na atmosfera, são refletidos para o espaço, como se batessem num espelho. Uma terça parte da energia solar, dessa forma, nunca chega a penetrar no ar. Dos dois terços restantes (cerca de 67%), parte fica retida nas diferentes camadas atmosféricas; de modo que somente 45% chegam à superfície.

Dito isto, é importante perceber que a energia sempre faz uma viagem de ida e volta: depois que chega ao planeta, este volta a irradiá-la para o espaço, em quantidade exatamente igual à que recebera. É porque devolve energia que a Terra não se aquece demais. A única diferença é que a energia caminha na forma de luz, entre o Sol e a Terra, e na forma de radiação infravermelha, da Terra para o espaço vazio (apenas a energia refletida, como num espelho, preserva a forma de luz). Isso é fundamental, pois o ar deixa entrar a luz mas tende a reter o infravermelho, contribuindo para esquentar certa região. O ar sobre os pólos, por exemplo, tem pouco vapor de água, que é bom absorvedor de infravermelho. Assim, a energia, ao ser irradiada, não encontra obstáculo: perde-se no espaço e não ajuda a elevar a temperatura.

Nas zonas equatoriais ocorre o contrário: como contêm dez vezes mais vapor que os pólos, armazenam melhor o calor. O ajuste dessa defasagem térmica é feito pela circulação geral atmosférica: as massas de ar deslocando-se de um ponto para outro transportam calor junto com elas. E esse intercâmbio se dá entre o ar quente das latitudes tropicais e o ar frio das latitudes polares.

Em princípio, para restaurar o equilíbrio, bastaria que o ar quente dos trópicos fluísse verticalmente até os pólos. Os trópicos perderiam calor —que o ar deixaria nos pólos, voltando frio ao ponto de partida. Essa proposta de circulação foi realmente feita, em 1735, pelo cientista inglês George Hadley (1685-1768). Mas provou ser inviável porque a Terra não está imóvel, ela gira. E a rotação, devido a um complicado componente da gravidade — chamada força de Coriolis — entorta os ventos, por assim dizer. Sempre que o ar tende a correr de norte para sul, por exemplo, é obrigado a dobrar na direção leste-oeste. Por isso, não há caminho direto do equador para o pólo ou vice-versa. No caso dos ventos de direção norte-sul, as trajetórias são elípticas ou concêntricas. As primeiras ocorrem nas zonas de alta pressão, ou anticiclones. As segundas ocorrem nas zonas de baixa pressão, chamadas ciclones.

O encontro entre massas de ar dos pólos e do equador é que gera frentes frias ou quentes. Dependendo de como se formam, as massas de ar são úmidas ou secas: sobre os oceanos, são úmidas; sobre os continentes, secas. Os ventos alísios, por exemplo, sopram dos trópicos para o equador, convergindo para a franja equatorial. Assim, provocam a chamada zona de convergência intertropical, uma das áreas mais chuvosas do planeta. De fato, nela se encontram as matas equato-riais e florestas chuvosas, seja na Ásia ou na América do Sul.

Numa situação inversa, nos continentes em que há pouca penetração de vento marítimo equatorial, pode haver forte carência de água. No deserto tropical, chega-se a um limite: menos de 100 milímetros anuais, comparados aos 1 500 a 2 000 milímetros de chuva carregados pelos ventos alísios. Esse sistema de circulação geral é vital para a saúde do planeta, pois influi decisivamente sobre a vida dos organismos e dos ecossistemas, que, por tabela, volta a a mexer com animais e plantas.

A maior parte da umidade da Terra, como não podia deixar de ser, encontra-se nos oceanos: eles ocupam 70,8% da superfície e respondem por 84% da água atmosférica. Os raios solares evaporam água oceânica, assim como dos mares, rios e lagos. Por ser mais leve que o ar, o vapor vai para as camadas altas da atmosfera, mas só permanece no céu enquanto houver calor. A capacidade da atmosfera não é ilimitada: se ela concentra vapor em demasia, ocorre saturação, que se traduz em ar carregado de chuva em potencial.

Pode-se avaliar o grau de umidade em números. Basta dividir a quantidade de vapor contida em certo volume de ar pelo máximo valor admissível. A regra é: quanto maior a temperatura, mais vapor pode haver. O resultado é uma porcentagem que mede a umidade relativa do ar: em Brasília, no inverno, chega-se a um limite — 12% — em que o corpo humano começa a ser prejudicado pela falta de umidade. O inverso ocorre quando o ar está saturado, com 100% de umidade. O ar, então, fica à beira de uma mudança em grande escala, pois é incapaz de admitir mais vapor. Imagine-se que, por algum motivo, haja uma pequena redução na temperatura: como a umidade já estava no máximo, parte do vapor é forçada a passar para o estado líquido, em minúsculas partículas cujo diâmetro não supera 3 centésimos de milímetro. Agrupadas em nuvens, elas constituem a chuva.

Pluviômetro é o aparelho que mede a quantidade de chuva — curiosamente, em milímetros (mm), uma unidade de comprimento. Mas quando se diz que choveu 0,5 mm, significa que esta é a profundidade de água que cobria todo o solo na região da precipitação. Considera-se chuva leve se caiu 0,5 mm em 24 horas; e forte, se a queda foi maior que 4 mm. Quando a chuva se deve ao ar frio procedente dos pólos, se diz que a chuva procede de uma frente fria. Mas a precipitação também pode ser causada por um processo oposto: quando é uma frente quente e úmida que atropela massas de ar em região fria.

Há ainda chuvas produzidas por propagação. É que as massas de ar quente sempre sobem e esfriam à medida que sobem. Assim, o vapor de água contido no ar esfria e se precipita. É fácil identificar esse tipo de chuva, pois decorre de nuvens brancas, densas e algodoadas, chamadas cúmulos. Quando há muita umidade, o branco torna-se cinza-escuro e a nuvem ganha o nome cúmulo-nimbo, que verte sua carga de forma particularmente intensa, acompanhada de tormenta, raios e granizo. Em outras ocasiões, as chuvas são ditas “de convergência” porque as massas de ar sobem com ajuda de ventos, os alísios. Estas chuvas também geram pancadas fortes, próprias das zonas equatoriais.

Enfim, há precipitações causadas por montanhas no caminho das massas de ar. Para atravessar o obstáculo, o ar tem que subir, o que resfria o vapor — quando chega do outro lado da montanha, a nuvem está completamente vazia. A seca é um problema bem diferente: ao contrário da chuva, ela se dá pela descida de ar para a superfície. Isso impede a formação habitual de nuvens, situação que ocorre nos anticiclones. Entre os fatores que influenciam o início desse fenômeno devastador encontra-se a ausência de ventos úmidos, a oscilação dos níveis de radiação solar ou distância muito grande de uma região aos oceanos.

 

 

 

Para saber mais:

O fim da natureza
(SUPER número 2, ano 4)

Redomas de calor
(SUPER número 4, ano 6)

Secou porque não ventou
(SUPER número11, ano 8)

O que a ciência sabe
(e o que a ciência não sabe)
(SUPER número 6, ano 9)

Será que vai chover ?
(SUPER número 3, ano 11)

 

 

 

Vestígios de uma seca do passado

Acredita-se que uma erupção vulcânica e 300 anos de seca tenham levado ao declínio do império mesopotâmico, há cerca de 3 500 anos. A tese é do arqueólogo americano Harvey Weiss, da Universidade Yale, e da geóloga francesa Marie-Agnes Courty, cujo trabalho foi publicado recentemente pela revista americana Science. A erupção, comprovada pela geóloga, fez cair a temperatura. Ao mesmo tempo, diz Weiss, uma mudança climática diminuiu o nível de chuvas e trouxe a seca. Embora ainda seja fértil, a região tem hoje várias áreas desertificadas.

 

 

Microclimas

Em um bosque frondoso, a copa das árvores acumula a maior parte da radiação solar, o que significa que o chão, permanecendo quase todo o dia na penumbra, é bem mais fresco. Assim se define um microclima — ou seja, um local restrito, ou isolado da região em torno. Assim, a temperatura na região de um bosque, no verão, pode ser 5°C mais alta que a do próprio bosque. As metrópoles são outro tipo de microclima — nesse caso porque geralmente estão cobertas por massas de ar quente, situadas a cerca de 120 metros de altura, criadas pela poluição. O resultado é a criação de ilhas de calor: assim, a temperatura no centro de uma cidade, por exemplo, pode estar 6°C acima da de bairros distantes, ou mais arborizados, e da zona rural.

 

 

Tempo quente

A cada onze anos, o Sol muda de cara: em um período, não apresenta nenhum traço especial e em outro, aparece salpicado de manchas escuras. Quando elas ocorrem, o Sol mostra maior atividade e radiação. O desaparecimento das manchas causa diminuição da temperatura global em até 2 graus. O Pequeno Período Glacial entre 1450 e 1850 coincidiu com a escassa presença de manchas solares. O ciclo de onze anos de duração das manchas foi estabelecido pelos registros feitos entre 1750 e 1980. Na Antigüidade, os astrônomos chineses e gregos sabiam da existência dessas manchas escuras.

 

 

Tornados, tomentas e furacões

Os tornados têm diâmetro entre 50 e 500 metros, e velocidade superior a 75 metros por segundo. Nos Estados Unidos, são a tempestade atmosférica mais temida. Aparecem onde há diferenças extremas entre a direção das massas de ar frio e quente. As tormentas têm outra origem. Nascem no encontro de ar quente das camadas baixas da atmosfera e o ar frio das camadas mais altas. Cristais de gelo são jogados para cima e para baixo, literalmente criando eletricidade no céu: eles colidem contra gotas de água e provocam troca de elétrons em suas moléculas. As partículas eletrizadas desse modo acabam descarregando a tremenda energia acumulada na forma de relâmpagos. As descargas elétrica viajam do céu para o solo ou vice-versa, e têm até 100 milhões de volts. Furacões, enfim, nascem do ar quente sobre o mar, sobem espirais para o céu e são enormes.

 

 

A cara das nuvens muda com a altura

Os nimbos-estratos são densos, cinzentos e chuvosos, e ficam a 1 quilômetro de altura. Depois vêm os estratos, 1 000 metros acima, que produzem chuvas e neve. O cúmulo-nimbo (3 quilômetros) e o nimbo (5 quilômetros) são nuvens verticais densas, que lembram couves-flores. O primeiro é escuro, e o segundo, claro. Entre 6 e 8 quilômetros se formam os estratos-cúmulos e altos-cúmulos, de distribuição irregular e com ondulações. Entre 9 e 12 quilômetros estão, em ordem de altura, os altos-estratos, cirros-cúmulos, cirros-estratos e cirros.

 

 

Os muitos caminhos do ar

Entenda a escala de ventos (em quilômetros por hora), criada pelo almirante irlandês Francis Beaufort, em 1805:

Muito fraco: 1 a 5

Fraco: 6 a 11

Suave: 12 a 19

Brisa leve: 20 a 28

Brisa forte: 29 a 38

Rajada: 39 a 49

Vendaval: 50 a 61

Vendaval forte: 62 a 74

Temporal: 75 a 88

Tempestade: 89 a 102

Tempestade violenta: 103 a 117

Furacão: a partir de 117