Dez coisas que afectam o nosso clima

Não há dúvida de que o clima da Terra mudou ao longo do tempo geológico – mesmo antes do surgimento do Homo sapiens. Ao longo da sua história de 4,6 bilhões de anos, a Terra tem sofrido vários extremos, desde períodos em que o planeta foi quase completamente coberto de gelo, até a um tempo em que o Oceano Ártico atingiu uma temperatura amena de 23°C.

Estas mudanças climáticas são o resultado de muitos mecanismos que interagem uns com os outros, variando em termos de magnitude nos seus efeitos. No entanto, ao longo do século passado, um factor tem desempenhado um papel significativo na influência do nosso clima: o consenso esmagador entre os cientistas climáticos é de que a temperatura da Terra está a aumentar em resultado das emissões de gases com efeito de estufa provenientes da actividade humana.

Para revelar a verdadeira extensão do nosso impacto, os cientistas estão a examinar a variedade de mecanismos que interagem entre eles, e que impulsionam as alterações climáticas naturais e induzidas pelo homem, tanto no passado como hoje. Aqui, exploramos dez desses mecanismos. Cada um varia na medida em que afecta o clima da Terra, de modo que a ordem em que eles são discutidos não reflecte o seu significado.

1. Sem os gases com efeito de estufa, a Terra seria uma planeta congelado

No efeito de estufa, gases na atmosfera da Terra (como o dióxido de carbono, o metano e o óxido nitroso) retêm a radiação infravermelha da Terra que de outra forma seria irradiada para o espaço. Graças a este processo natural, a superfície da Terra tem uma temperatura média de 15°C^w1. Sem estes gases, o nosso planeta seria um gelo -18°C, e a vida como a conhecemos não seria possível.

Alterações no nível dos gases com efeito de estufa podem ter impactos significativos no clima global. Por exemplo, no passado geológico da Terra, as erupções vulcânicas ou os impactos de asteroides (ver mais adiante) aumentaram o nível de dióxido de carbono na atmosfera, resultando em picos dramáticos na temperatura. Na história mais recente da Terra, os humanos ampliaram este efeito natural.

2. Os humanos estão a intensificar o efeito de estufa

Desde a Revolução Industrial, as atividades humanas aumentaram a concentração de gases com efeito estufa na atmosfera. Os níveis de dióxido de carbono aumentaram em consequência da desflorestação e da queima de combustíveis fósseis. Os níveis de metano aumentaram como resultado da criação de gado e do cultivo de arroz.

Até hoje, o efeito de estufa antropogénico conduziu a um aumento da temperatura global de aproximadamente 1.0°C acima dos níveis pré-industriais. Se o aquecimento global continuar à sua velocidade actual, poderá aumentar para um aquecimento de 3-4°C até ao final deste século. Os cientistas estão agora a salientar que o aquecimento deve ser limitado a 1.5°C – um incremento adicional não mais de 0.5°C em relação ao nível actual^w2. Para se conseguir isto, temos de reduzir drasticamente as nossas emissões de gases com efeito de estufa. No lado positivo, porém, o efeito de estufa antropogénico é um mecanismo que temos a capacidade de mudar.

3. A formação de placas de gelo está ligada à órbita da Terra

Vivemos actualmente na Era do Gelo Cenozóico, que começou há 34 milhões de anos. A última fase desta era glacial é o período Quaternário, durante o qual a Terra mudou entre períodos glaciares e interglaciares, onde as camadas de gelo continentais cresceram ou recuaram.

Acredita-se que estes períodos glaciares e interglaciares sejam impulsionados por variações na órbita da Terra, conhecidas por ciclos de Milankovitch^w3. Estes ciclos estão centrados em três parâmetros relacionados com o movimento da Terra: a sua excentricidade, obliquidade e precessão. Respectivamente, estes termos descrevem a forma da órbita da Terra (se é mais circular ou elíptica); a inclinação axial da Terra em relação à sua órbita; e a oscilação na direcção do eixo de rotação da Terra.

Por exemplo, o eixo da Terra inclina-se actualmente num ângulo de 23.5° em relação à perpendicular ao seu plano orbital, mas esta obliquidade varia entre 22° e 25° durante um período de cerva de 41000 anos. Esta alteração afecta a quantidade de radiação solar que atinge diferentes regiões da Terra, influenciando assim a a formação de placas de gelo.

4. Baixa actividade solar coincidiu com os períodos glaciares

A força do sol varia durante o seu ciclo de 11 anos de actividade. Num máximo solar – quando a activiade do sol é maior -  um número elevado de manchas solares (manchas mais escuras) e fáculas (manchas mais brilhantes) aparecem na superfície do sol. O efeito global é um aumento na radiação solar, que pode contribuir para climas mais quentes. Num mínimo solar – o período de menor actividade solar – ocorre o oposto^w4.

Um exemplo que vale a pena ser notado é o mínimo de Maunder, que descreve o período de raridade em manchas solares entre 1645 e 1715. Este mínimo solar coincidiu com o meio da "pequena era do gelo" – não uma verdadeira idade do gelo, mas o período em que a Europa e a América do Norte sofreram de um frio intenso, em que as "feiras do Gelo" eram realizadas no rio Tâmega, em Londres, Reino Unido.

5. O aumento de oxigénio causou um evento de arrefecimento

Há cerca de 2,5 bilhões de anos atrás, não existia oxigénio na atmosfera da Terra. Embora o Sol fosse menos brilhante naquela altura, o nosso planeta era habitável, em parte porque a concentração atmosférica de metano era 1000 vezes maior do que é agora. Tudo isso mudou, no entanto, com o Grande Evento de Oxigenação, que foi desencadeado pela presença de algas azul-verdes ^w5. Estes organismos microscópicos evoluíram para realizar a fotossíntese, produzindo oxigénio como um produto de desperdício.

Julga-se que oxigénio indesejado tenha reagido com o metano na atmosfera para produzir dióxido de carbono e água. O dióxido de carbono é 62 vezes menos eficaz no aquecimento do planeta do que o metano, por isso a substituição do metano pelo dióxido de carbono levou a uma diminuição drástica da temperatura, mergulhando a terra na sua primeira era glacial – a glaciação Huroniana.

6. O aquecimento pode alterar as correntes marítimas

As correntes marítimas e os sistemas de vento são componentes importantes do sistema climático. Como resultado do aquecimento diferencial, em que o Equador é mais quente do que os pólos da Terra, as correntes de convecção nos oceanos e a atmosfera movem a energia térmica na direcção dos pólos. Esta é a força motriz por detrás da circulação atmosférica e da circulação termohalina nos oceanos.

A circulação termohalina (ou transportador oceânico, como é por vezes conhecido) é impulsionada por diferenças na temperatura e salinidade da água^w6. Através dela, as águas quentes superficiais dos trópicos são levadas até ao Atlântico Norte, que por sua vez aquece partes da Europa. Existe a preocupação de que o aquecimento global cause o degelo das camadas de gelo da Gronelândia, diluindo a salinidade do Oceano Atlântico Norte e reduzindo a densidade das suas águas. Se a água não for densa o suficiente para afundar, a circulação termohalina seria interrompida.

7. Os impactos dos asteroides causaram catástrofes climáticas

Há cerca de 66 milhões de anos, o asteróide Chicxulub de 10 km de diâmetro colidiu com a Terra, resultando no desaparecimento dos dinossauros^w7. O impacto lançou poeira para a estratosfera, que acredita-se ter bloqueado 50% da luz solar que alcançava a Terra. Isto teria comprometido a fotossíntese e levado ao colapso das cadeias alimentares. Também teria resultado numa queda dramática das temperaturas globais, mergulhando a Terra num "Inverno de impacto" que iria persistir por uma década.

No entanto, quando a poeira finalmente assentou, pensa-se que a Terra tenha experimentado um aquecimento global extremamente rápido. Este foi um resultado das massas de dióxido de carbono libertadas através do impacto em si (acredita-se que o asteroide tenha quebrado rochas carbonatadas) e os incêndios subsequentes que se espalharam pela Terra.

Acredita-se que outras extinções em massa (como os eventos de extinção do Permiano-Triássico e do Triássico-Jurássico) também tivessem sido causadas por eventos de impacto, embora não tenham sido encontradas crateras.

8. As placas tectónicas podem aquecer ou arrefecer o planeta

A cordilheira dos Himalaias - formada como resultado da colisão entre as placas tectónicas indiana e euroasiática – é um excelente exemplo de como a tectónica de placas pode ter um impacto no clima. Nos últimos 50 milhões de anos, a subida lenta dos Himalaias expôs rochas novas ao intemperismo químico. Neste processo, o dióxido de carbono da atmosfera liga-se a certos minerais na rocha, reduzindo a quantidade de dióxido de carbono atmosférico e arrefecendo o planeta.

O movimento das placas tectónicas também pode ter uma influência importante nas correntes oceânicas. Por exemplo, a criação do Portal Tasmânico e da passagem Drake – quando os continentes da Australásia e da América do Sul se separaram da Antártica – levou à formação da corrente circumpolar Antártica há mais de 30 milhões de anos. A corrente trouxe água profunda e fria da Antártica para a superfície. Acredita-se que esta actividade tectónica – combinada com o enterro do dióxido de carbono atmosférico da formação dos Himalaias - tenha desencadeado a Idade do Gelo Cenozóico tardio. Os cientistas podem prever onde as placas se moverão nos próximos 250 milhões de anos^w8.

9. As erupções vulcânicas possuem efeitos mistos

Um outro efeito da tectónica de placas são as erupções vulcânicas, que podem afectar o clima da Terra por períodos que variam de dias a décadas. As grandes quantidades de dióxido de carbono que os vulcões emitem podem aquecer o planeta a longo prazo, mas a poeira e o dióxido de enxofre que eles lançam na atmosfera podem bloquear a entrada de radiação solar, levando a um arrefecimento global a curto prazo^w9.

A erupção do Monte Pinatubo nas Filipinas em 1991 lançou 17 milhões de toneladas de dióxido de enxofre para a estratosfera. Isto causou uma névoa de gotas de ácido sulfúrico que bloqueou a luz solar e reduziu as temperaturas globais em cerca de 0,4°C por dois anos.

10. A cobertura de nuves complica o aquecimento global

As nuvens têm consequências importantes para o clima da Terra. As nuvens baixas e espessas arrefecem a superfície da Terra, enquanto as nuvens altas e finas aquecem o clima. A chave para a formação das nuvens são os aerossóis – partículas minúsculas que estão suspensas na atmosfera. Eles agem como pequenas 'sementes' em que o vapor de água condensa^w10. Os aerossóis são muito mais do que simplesmente o que se pode encontrar numa lata de laca. Eles podem ser naturais (como a poeira ou o sal marinho) ou antropogénicos (como poluentes ou fumaça). Um aumento nos aerossóis antropogénicos poderia, portanto, resultar em mais formação de nuvens, o que (dependendo da altura da nuvem) poderia potencialmente compensar toda a extensão do aquecimento global.

A experiência CLOUD no CERN está a melhorar a nossa compreensão dos aerossóis e das nuvens e está a investigar a possível influência dos raios cósmicos na formação das nuvens^w11. Estes raios são formados por partículas subatómicas com origem nas supernovas fora do sistema Solar, e acredita-se que influenciem a cobertura das nuvens através da formação de novos aerossóis.

Agradecimento

O autor e os editores gostariam de agradecer ao Dr Anwar Khan fo grupo de química atmosférica da Universidade de Bristol, Reino Unido, pela sua ajuda neste artigo.