Urbanização, desenvolvimento e desigualdade regional

12/04/2012
As Quatro Grandes Esferas
Conceito de desenvolvimento
sustentável
Uma percepção integrada
As quatro grandes esferas
As Quatro Esferas Principais: os sistemas naturais (para fins de
análise e facilidade de compreensão) operam em quatro grandes
esferas, ou domínios, da Terra. A saber: atmosfera, litosfera,
hidrosfera e biosfera.
Atmosfera – a camada gasosa que circunda a Terra. Ela recebe calor e umidade
da superfície e os redistribui, retornando parte do calor e toda a umidade para
a superfície. Ela fornece elementos vitais para a manutenção das formas de
vida.
Litosfera – é a camada sólida mais externa da Terra que fornece uma
“plataforma” para a maioria dos seres vivos. A camada sólida de rochas
mantém uma fina camada de solo no qual nutrientes ficam disponíveis para
os organismos. A superfície da litosfera é esculpida em diversas formas de
terreno que fornecem habitats para plantas, animais e seres humanos.
As Quatro Grandes Esferas
As Quatro Grandes Esferas
Hidrosfera – a camada líquida da Terra. É formada, principalmente,
pela massa de água dos oceanos. Mas também inclui as
camadas de gelo das montanhas e das geleiras continentais. A
água ocorre na forma de vapor gasoso, gotas líquidas e cristais
de gelo. Na litosfera a água é encontrada nas camadas mais
superficiais do solo e nos reservatórios de água subterrânea.
Biosfera – a maior parte da biosfera está contida na zona fina da
superfície chamada de camada da vida. Ela inclui a superfície
dos continentes e os primeiros 100 metros dos oceanos. Nos
continentes, a camada da vida é a zona de interação entre a
biosfera, a litosfera e a atmosfera.
Litosfera – todos os processos associados com a parte sólida da Terra
Hidrosfera – todos os processos associados com a água
Atmosfera – todos os processos associados com os gases que envolvem a Terra
Biosfera – todos os processos que envolvem os organismos vivos
Os Sistemas da Superfície Terrestre
Sistema de Fluxo

Um sistema é um conjunto de objetos estruturados que estão
relacionados entre si de forma a produzir alguma
função.
Os componentes de um sistema estão relacionados por fluxos
de energia, matéria e informação.
Todos os sistemas apresentam algum nível de integração.
Os sistemas são simplificações da totalidade que forma a Terra
e que nos permite estudar as relações por meio de
porções menores da totalidade.
É um sistema no qual matéria, energia, ou ambos, se
movem de um local para outro.
 Caminhos
– a estrutura de um sistema de fluxo
que permite a movimentação.
 Estrutura – o padrão de caminhos e as
interconexões entre eles.
 Entradas e Saídas – possuem matéria, energia
ou ambos entrando e saindo do sistema.
 Fonte de energia – todo sistema de fluxo
necessita de uma fonte de energia. Os sistemas
naturais são quase todos abastecidos por fontes
naturais de energia.
1
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Sistema de Fluxo

Exemplos de Sistemas de Fluxo:
A
Sistemas Abertos e Fechados

Sistemas de Fluxo Abertos – sistemas de fluxo onde ocorre a
entrada e a saída de matéria e energia

Sistemas de Fluxo Fechados – sistemas de fluxo onde não há
entrada nem saída de matéria e energia

O fluxo de matéria em um sistema se move indefinidamente em
uma série de caminhos interconectados e loops. É também
chamado de Ciclo de Matéria. Todo o sistema de fluxo de
matéria no planeta tem que ser fechado. Apenas uma pequena
porção de matéria se move para fora do planeta ou do espaço
para o planeta. Os ciclos globais de carbono, nitrogênio e
oxigênio são todos fluxos fechados de matéria.

Os fluxos de energia são sempre abertos. Todos os objetos que
são mais quentes que o espaço (fora da Terra) emitem radiação
(energia) e uma parte desta energia eventualemnte deixa o
planeta.
rede hidrográfica de uma região
A
cadeia trófica de um ecossistema
O
Sistema Global de Balanço de Energia
Feedback e Equilíbrio
Exemplo de Sistema de Fluxo Fechado

Feedback – ocorre quando o fluxo em um
caminho age de forma a reduzir ou
aumentar o fluxo em outro caminho.
Feedback Positivo – quando o feedback reforça
o fluxo de matéria ou energia no sistema.
 Feedback Negativo - quando o feedback reduz
o fluxo de matéria ou energia no sistema
Equilíbrio – é um estado de permanência no qual
as taxas dos fluxos nos diversos caminhos do
sistema se mantém quase as mesmas.


O Ciclo Hidrológico
Ciclos Temporais



Qualquer sistema pode sofrer mudanças nas taxas de
fluxo de matéria e energia em quaisquer de seus
caminhos.
As taxas podem aumentar ou diminuir rapidamente.
Estas mudanças na atividade dos sistemas pode ser
revertidas em certos intervalos de tempo.


A Ecosfera
Segundo Huggett et al. (2004).
A Ecosfera é formada pela Biosfera, Atmosfera, Hidrosfera e
Pedosfera (pode incluir também a Criosfera).
Uma taxa pode acelerar ou diminuir alternadamente
durante um ciclo de tempo.
Em vários sistemas naturais existe um ritmo de
aceleração e desaceleração dos fluxos.

A translação anual da Terra ao redor do Sol produz ciclos
temporais em muitos sistemas naturais.
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Os Ciclos do Sistema Terrestre
Principais Ciclos Terrestres
• Ciclos de Energia
Radiação
Solar
Atmosfera
Ciclagem
de Água
Ciclagem
de Gases
Hidrosfera
Ciclagem de
Água
Lixiviação e
Ciclagem de
Poeira
Pedosfera
Ciclagem de
Água e Minerais
Ciclagem de
água, minerais e
nutrientes
• Ciclo da Água
• Ciclos de Sedimentos
• Ciclos Geoquímicos (e.g. C, O, N)
Biosfera
Ciclo do Carbono
Ciclo do Nitrogênio
Ciclo do Fósforo
Eutrofização
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Ciclos Verticais
Eutrofização >> Plantas Aquáticas
“Capitubas”
Atmosfera
Radiação solar
Ondas curtas
O2
Co2
Vegetação
Padrão anual de absorção pelo
planeta da radiação solar em 1987.
Atmosfera
Precipitação
Ondas longas
Superfície
Evaporação
Oceanos
Transferências Horizontais
Oceanos
aquecidos
Oceanos
Frios
Terras Altas
Terras Baixas
Água
Sedimentos
Minerais Dissolvidos
Correntes Oceânicas
Ciência do Sistema Terrestre


Em inglês Earth System Science (ESS)
É um termo abrangente aplicado às ciências
relacionadas com o estudo do planeta Terra.
Existem abordagens reducionistas e holísticas
relativamente às ciências da Terra.
 As principais disciplinas historicamente aplicam
conhecimentos de física, geografia, matemática,
química e biologia de modo a construir um
conhecimento quantitativo das principais áreas ou
esferas do sistema Terra.

4
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Ciência do Sistema Terrestre



Escalas da CST
A CST trata das relações entre os sistemas
físicos e biológicos invés dos sistemas por si
sós.
A CST utiliza abordagens holísticas ao invés de
reducionistas.
A CST é interdisciplinar incluindo diversas
disciplinas acadêmicas.

Nenhuma disciplina pode, individualmente,
abranger todo o escopo da CST.
Diagrama de Bretherton - Complexo
Diagrama de Bretherton Simplificado
A Antroposfera
Mudanças Globais

É a parte do ambiente que é criada ou
modificada pelo ser humano para uso em
atividades humanas e para criação de
habitats humanos.
 Quanto
mais a tecnologia evolui mais tem
aumentado o impacto do ser humano sobre
o meio ambiente.
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Antropoceno
“A influência da humanidade no
Planeta Terra nos últimos
séculos
tornou-se
tão
significativa a ponto de
constituir-se numa nova era
geológica”
Dimensões Humanas

Estudos sobre Mudanças Globais têm como foco a
natureza e as conseqüências das perturbações
antropogênicas na interação dos sistemas físicos,
químicos, biológicos e sociais que regulam o meioambiente que, por sua vez, sustentam a vida humana e
influenciam a qualidade de vida no planeta Terra.

Prof. Paul Crutzen
Prêmio Nobel de Química 1995

Diagrama dos Processos Sociais
Dimensões Humanas



No início o foco se restringia aos sistemas físicos e biológicos,
mas nos últimos anos houve o reconhecimento das dimensões
humanas e o papel essencial que as ciências sociais tem para
resolver os problemas ambientais do planeta.
Três problemas centrais (mudanças climáticas, perda da
camada de ozônio e perda de biodiversidade) possuem todos
origem antropogênica.
As dimensões humanas estão contempladas no Diagrama de
Bretherton, mas apenas como uma caixa-preta.
Para se compreender as mudanças ambientais em larga escala
é preciso uma visão integrada de como as esferas e os seres
humanos interagem mutuamente dentro do Sistema
Terrestre.
Para se estudar as interações humanas com as mudanças
globais e a sustentabilidade, é preciso visualizar um diagrama
parecido com o de Bretherton que ilustre as interconexões
entre as diversidade de fenômenos culturais, econômicos,
políticos, sociais e institucionais, para podermos estabelecer
relações teóricas entre eles.
Papel do Sensoriamento Remoto


Satélites Geoestacionários
As observações feitas por satélites sobre as diversas
esferas do sistema terrestre foi um dos principais
fatores de evolução da capacidade humana de
compreender como a Terra “funciona”.
Hoje existem entre 4.000 e 5.000 satélites em órbita
na Terra. Além dos satélites de observação (fins de
pesquisa), parte são usados para:
Comunicação
Posicionamento (GPS)
 Defesa


•
•
•
•
•
Orbitam no plano do Equador
Completam uma órbita em 24 horas
Rodam na mesma velocidade da Terra (pairam sobre o mesmo ponto todo o tempo
Ficam a aproximadamente 35.000 km acima da Terra
São necessários 5 satélites para cobrir todo o planeta
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Exemplo: GOES
Satélites de Órbita Polar
• Orbitam sobre os
polos
• Completam várias
órbitas por dia
• Rodam muito
rápido com uma
inclinação que
permite recobrir a
Terra mais
rapidamente
Órbita do Satélite Landsat 7 ETM
• Ficam a mais de
500 km acima da
Terra
• Existem dezenas de
satélites em operação
Desmatamento
Desmatamento
Cobertura da Terra
Monitorando o Verde a partir do
Espaço
floresta boreal
campos
savanas
florestas tropicais
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Monitorando a Atmosfera
Monitorando os Oceanos
Anomalia Termal dos Oceanos
Monitorando o Gelo
Monitorando o Gelo
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