efeito estufa, camada de ozonio
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efeito estufa, camada de ozonio
Efeito Estufa, Camada de Ozônio e Mudanças Climáticas: o que significam? Vanessa Silveira Barreto Carvalho, Sâmia Regina Garcia Calheiros, Marcelo de Paula Corrêa, Roger Rodrigues Torres Temas relacionados às Ciências Atmosféricas como efeito estufa, mudanças climáticas e aquecimento global, camada de ozônio, dentre outros, têm obtido grande destaque na mídia e na sociedade como um todo. Mas o que realmente cada um destes termos significa? Porque só agora esses temas ganharam destaque? Existe realmente fundamento cientifico por trás disso? Camada de Ozônio Antes de falarmos sobre a camada de ozônio, é importante lembrarmos que o ozônio é um gás raro, isto é, as concentrações desse gás no planeta Terra representam apenas 0,0000006% de todo o volume da atmosfera. Ou seja, a cada 10 milhões de litros de ar, apenas 6 litros são de ozônio, aproximadamente. Para termos uma ideia do que isso representa, se pudéssemos concentrar todo o ozônio da atmosfera em um recipiente, de um metro por um metro de lado, a altura da camada de ozônio seria algo entre 2 a 5 milímetros. Portanto, quando falamos de ozônio, estamos falando de um gás cujas concentrações são muito pequenas. Porém, mesmo nessas quantidades, trata-se de um gás fundamental para que a vida no planeta exista na forma como a conhecemos. Mas, porque o ozônio é tão importante? Pois se trata do principal responsável pela absorção da radiação ultravio- 16 leta (R-UV) emitida pelo Sol. Em grandes quantidades, esse tipo de radiação pode ser fatal para quase todo ser vivo, sendo inclusive utilizada para esterilizar água e materiais cirúrgicos. Porém, a camada de ozônio absorve com grande eficiência a porção mais nociva da R-UV. Apenas uma pequena fração desse tipo de radiação atinge a superfície terrestre e, por esse motivo, o uso de protetores solares é recomendado pelos médicos. Afinal, é esse tipo de radiação a responsável pelo câncer de pele, queimaduras solares, dentre outras enfermidades da pele e dos olhos. Uma vez conhecidas as principais características do ozônio, voltemos à camada que leva seu nome. A camada de ozônio é o nome atribuído a uma região de alta concentração desse gás, localizada na estratosfera terrestre, isto é, entre 20 e 40 km de altitude. Entre 85 a 90% de todo o volume de ozônio presente na atmosfera terrestre está concentrado nesta região. Os outros 10 a 15% se distribuem a partir da superfície, onde o ozônio pode apresentar concentrações razoavelmente elevadas, porém, inferiores às presentes na camada de ozônio. Esta camada manteve-se praticamente inalterada durante milhares de anos, uma vez que os ciclos de produção e de destruição desse gás mantiveram-se bem equilibrados. Porém, em experiências realizadas nas regiões polares em meados da década de 1980, cientistas observaram que a camada de ozônio sofria uma forte diminuição de seu conteúdo no início da primavera, retornando aos níveis normais no início do verão. Pior ainda, dados de satélites mostravam que o ozônio sofria uma pequena diminuição em sua concentração em todo o planeta. Ou seja, uma situação que poderia expor os seres humanos a grandes quantidades de R-UV. A essa diminuição drástica e sazonal (sazonal diz respeito à variação das estações no decorrer do ano) do ozônio em regiões polares, deu-se o nome de buraco da camada de ozônio. Diversas hipóteses foram formuladas para explicar o fenômeno, mas uma das teorias mostrava que um conjunto de gases artificiais, criados e amplamente utilizados pelo homem desde os anos 1960, era o principal responsável pelo problema. Esses gases, conhecidos como CFCs (sigla para clorofluorcarbonos), quando atingem a atmosfera, se dissociam e liberam cloro (Cl) que destrói o ozônio com uma eficiência assustadora. A liberação do cloro pelo CFC depende de situações atmosféricas bem características: a) temperaturas muito baixas; b) luz solar; e, c) tempo para que a reação ocorra. Ou seja, situações comuns nas regiões polares, principalmente na primavera, pois apesar da presença de luz solar, as temperaturas da estratosfera ainda estão muito baixas. Naturale agosto/setembro - 2012 Ahrens, C. D. Essentials of Meteorology, An Invitation to the Atmosphere. Belmont: Brooks/Cole, 2000. 464 p. A situação era crítica, pois todos os refrigeradores, congeladores, aparelhos de ar-condicionado, sprays e aerossóis, dentre outros, eram produzidos com esse tipo de gás. O “buraco”, antes restrito aos polos, estava se expandindo e poderia levar o planeta a uma situação de perigo. Com a comprovação desta teoria, em 1987 um tratado internacional foi assinado por quase todos os países da Organização das Nações Unidas (ONU) e entrou em vigor em 1989. Esse tratado, denominado Protocolo de Montreal, proibiu a fabricação de CFCs e propôs a substituição por outras tecnologias. Esse exemplo de cooperação internacional possibilitou a regressão das emissões de CFCs em todo o planeta, a contenção da expansão da destruição do ozônio e, o mais importante, é que os estudos científicos mostram que os níveis de ozônio estão gradativamente voltando à situação original. Efeito Estufa A definição do termo efeito estufa está relacionada com o princípio de funcionamento de uma estufa, que seria uma estrutura desenvolvida para reter calor. O termo é utilizado desde o século XIX para descrever um fenômeno natural associado à propriedade de que alguns gases possuem de absorver radiação de onda longa, isto é, aquele tipo de radiação associada com a sensação de calor. Esses gases, denominados gases de efeito estufa (GEE), são o vapor d’água, o dióxido de carbono (CO2), o metano (CH4), o óxido nitroso (N2O), o ozônio (O3) e os clorofluorcarbonos (CFCs). Essa absorção da radiação emitida pela superfície e pela própria atmosfera é fundamental para o aquecimento do planeta. Sem o efeito estufa, a vida na Terra não seria possível, pois, sem este, a temperatura média na superfície seria de, aproximadamente, -18ºC. Portanto, esses gases são fundamentais para manter o planeta em condições de abrigar todos os seres vivos. Contudo, nas últimas décadas, o efeito estufa passou a ter uma conotação negativa, sendo associado com as mudanças climáticas e o aquecimento global. Isso se deve ao fato de que, com a intensa e crescente emissão de GEE pelas atividades humanas, o efeito estufa tem-se intensificado, fazendo com que a temperatura do planeta aumente e algumas mudanças no clima da Terra ocorram. Desde a revolução industrial (1850) até os dias atuais, a concentração dos GEE tem aumentado significativamente. Por exemplo, a concentração de CO2 aumentou em mais de 35%, enquanto que a de CH4 aumentou mais de 2,5 vezes. Naturale agosto/setembro - 2012 Mudanças Climáticas Desde a sua formação, cerca de 4,6 bilhões de anos atrás, a Terra sofreu inúmeras mudanças em seu clima, nas quais o homem não exerceu nenhuma interferência. Essas mudanças, ditas como naturais, foram devidas principalmente a variações na estrutura e composição da Terra durante sua formação, deriva dos continentes, variações nos parâmetros orbitais (por exemplo, na inclinação do seu eixo de rotação e/ou características da órbita que a Terra faz ao redor do Sol) e erupções vulcânicas, devido ao lançamento de partículas que ficam suspensas no ar por até vários meses. Tais variações, cíclicas na maioria dos casos, implicaram em grandes mudanças na temperatura do planeta, e foram responsáveis, por exemplo, pelas Eras Glaciais ou Eras do Gelo. No entanto, exceto para as erupções vulcânicas, estas mudanças ocorreram a cada dezena de milhares de anos, ou seja, muito lentas para serem percebidas durante a vida dos seres humanos. Por essa razão, as mudanças climáticas que os cientistas vêm observando nas últimas décadas são mais intensas do que aquelas observadas por algum fator natural conhecido. Com o avanço dos estudos sobre o tema nos últimos anos, a grande maioria dos cientistas ao redor do mundo dá como certo o fato de que as atividades humanas são as principais responsáveis pelas mudanças climáticas observadas. Tais mudanças são conhecidas como mudanças climáticas antropogênicas. A influência dos seres humanos nas modificações da composição da atmosfera e da superfície dos continentes (litosfera) durante os últimos séculos tornou-se tão marcante a ponto de constituir uma nova era geológica conhecida como “antropoceno”, termo criado pelo famoso químico da atmosfera Paul Crutzen, ga- 18 nhador do prêmio Nobel de Química em 1995. Com o objetivo de melhor entender e tentar projetar as mudanças climáticas para as próximas décadas, a Organização Meteorológica Mundial e o Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente criaram em 1988 o Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (da sigla em inglês, IPCC). O IPCC constitui-se de um grupo de centenas de cientistas, de diferentes origens ao redor do mundo, que se reúnem periodicamente para discutir sobre as mudanças climáticas. Nessas reuniões são avaliados o conhecimento atual sobre o tema e são elaborados relatórios técnicos sobre possíveis impactos das mudanças climáticas no homem e na biodiversidade do planeta, tentando auxiliar os políticos e tomadores de decisão no delineamento de medidas adaptativas e sustentáveis para o desenvolvimento dos países. Segundo as informações contidas no quarto e último relatório do IPCC, publicado em 2007, os cientistas concluem que, muito provavelmente, as emissões de gases de efeito estufa antropogênicos afetaram o clima da Terra no século XX e continuarão a fazê-lo de modo cada vez mais acentuado neste século. A temperatura média global nos últimos cem anos aumentou em aproximadamente 0,7ºC, estando a maior parte deste incremento situado na última metade do século, acompanhando o enorme aumento de emissões antrópicas nesse período. Segundo as projeções climáticas para o final do século XXI, contidas neste relatório, o aumento da temperatura média poderá atingir entre 1 a 4ºC, acompanhado de um aumento de precipitação em torno de 2 a 6%. Além disso, estas projeções indicam também que boa parte dessas mudanças na temperatura e precipitação ao redor do planeta virá na forma de eventos extremos mais frequentes, tais como ondas de calor, secas e chuvas intensas, que causam enormes prejuízos para a economia e população em geral. O Brasil está entre as regiões do planeta que mais poderão ser afetadas pelas mudanças climáticas projetadas para o final deste século. Esta região é vulnerável aos extremos climáticos atuais e poderá ser profundamente afetada nesta perspectiva de aquecimento global. Com uma economia fortemente baseada na exportação de produtos agrícolas, uma matriz energética dominada por energias renováveis altamente susceptíveis às variações climáticas e com inúmeros problemas socioambientais associados aos padrões de desenvolvimento e transformações do espaço, essa região sofre constantemente com eventos extremos de temperatura e precipitação que causam enormes danos econômicos e inúmeras perdas humanas. Recorrentes chuvas e deslizamentos presenciados na região sudeste, sucessão de intensas secas e enchentes na região amazônica e Nordeste, e recorrência anual de epidemias de dengue por todo o Brasil, revelam quão despreparado o país está para enfrentar os problemas decorrentes de uma possível mudança climática. Tal fato reforça a importância da discussão do tema na sociedade brasileira, de tal forma que mudanças de costume no uso dos recursos naturais do planeta e medidas adaptativas para redução de vulnerabilidade devam ser tomadas o mais rápido possível para que maiores prejuízos sejam evitados. Dra. Vanessa Silveira Barreto Carvalho, doutora em Ciências Atmosféricas pela USP; Dr. Marcelo de Paula Correa, doutor em Ciências Atmosféricas pela USP; Dra. Sâmia Garcia Calheiros, doutora em Meteorologia pelo INPE; MSC. Roger Rodrigues Torres, mestre em Meteorologia pelo INPE. Professores do Instituto de Recursos Naturais - Universidade Federal de Itajubá. Naturale agosto/setembro - 2012
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