1 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil ∗

Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil *
1 Carlos A. Nobre SUMÁRIO EXECUTIVO O aumento das concentrações dos gases causadores do efeito estufa na atmosfera, como resultado das atividades humanas, é um fato comprovado e com o potencial de provocar mudanças climáticas globais. As modificações climáticas resultantes das mudanças globais com potencial de causar maior impacto no Brasil poderiam ser as seguintes: • Aumento de alguns graus na temperatura de superfície, com pouca variação sazonal. Este aumento poderia implicar numa maior ocorrência de dias "quentes" e menor ocorrência de noites "frias". Poderia haver uma diminuição dos episódios de geada nas Regiões Sul e Sudeste, porém, há menos confiança nesta previsão. • Devido ao aumento da temperatura poderia haver aumento da demanda evaporativa e redução da água disponível no solo até mesmo em áreas que experimentassem aumento das chuvas, o que poderia ter impacto nas atividades agrícolas. • Os resultados dos modelos não permitem ainda se dizer algo conclusivo sobre as mudanças na precipitação sobre a América do Sul. Haveria um aumento do nível do Oceano Atlântico de magnitude ainda incerta (da ordem de 20 cm em 2030 e 65 cm até o final do século, mas que causaria impacto considerável nas cidades costeiras. Paralelamente às mudanças ocasionadas pelo efeito estufa as alterações da vegetação na Amazônia apresentam também o potencial de modificar o clima, pelo menos o clima regional. Desmatamentos de grande escala da vegetação na Amazônia poderiam resultar em: • Emissões de CO2 para a atmosfera devido à queima da biomassa; cálculos baseados em taxas de desmatamentos registrados durante a década de 80 (aproximadamente 21000 km2 anuais na Amazônia brasileira) indicam que a contribuição anual máxima seria entre 0,24 e 0.40 TgC (ou 12% a 21% das emissões estimadas por desmatamento tropical em todo planeta). • Impactos climáticos na Amazônia iguais ou maiores do que aqueles esperados ao se dobrar a concentração de CO2 atmosférico. • Redução da precipitação da ordem de 20% ou 30% e da evapotranspiração da ordem de 30% a 40%. e aumento da temperatura do ar à superfície de 2 a 3 graus, se os desmatamentos forem de grande escala e substituídos por vegetação de baixo porte. • Tendência a aumento da duração da estação seca nos limites da floresta tropical da Amazônia após desmatamentos de grande escala e, consequentemente, expansão para o norte dos cerrados do Brasil Central. • Não foram detectadas. até o momento. variações no ciclo hidrológico na Amazônia que pudessem ser atribuídas inequivocamente a desmatamentos, o que, de certo modo, era de se esperar já que somente em torno de 10% da área de florestas da Amazônia brasileira foi alterada até o presente. Será, provavelmente, difícil diferenciar os efeitos no clima da Amazônia destas duas perturbações climáticas. pois tanto modificações climáticas induzidas pelo efeito estufa como aquelas decorrentes do desmatamento da Amazônia estariam ocorrendo aproximadamente na mesma escala temporal, isto é. na escala de décadas. Ambos estariam provocando aquecimento da superfície, apesar de que o desmatamento tenderia a causar uma diminuição da precipitação e evapotranspiração, enquanto não se sabe se estas variáveis iriam aumentar ou diminuir sobre a Amazônia devido ao efeito estufa. Também se desconhece se poderia haver efeitos sinergísticos entre estas duas fontes de mudança no clima da Amazônia. Entretanto, há uma diferença fundamental entre as escalas de tempo de ajustamento do sistema climático a estas duas perturbações (efeito estufa e desmatamento tropical). Os impactos climáticos do desmatamento estão ligados a modificações dos balanços de energia à superfície. O tempo de ajustamento da atmosfera é bastante rápido, não mais do que alguns anos. Este não é o caso
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1 Contribuição ao Relatório Nacional para ECO­92 Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos ­ CPTEC / Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais ­ INPE
1 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil para o efeito estufa. Como a maioria dos gases que causam efeito estufa tem vida média longa (décadas a séculos) e o sistema climático global tem inércia térmica também longa, mesmo que se estabilizassem as emissões agora, a tendência a aquecimento ainda iria perdurar por muitas e muitas décadas. Isto traz, obviamente. implicações sobre as políticas de estabilização das emissões: se nenhuma ação for tomada até que se tenha confirmação indubitável da existência e magnitude do aquecimento global causado pelo aumento do efeito estufa, o que provavelmente acontecerá em 10 a 20 anos, já estaremos comprometidos a um aquecimento maior devido às emissões deste período, e os cortes das emissões terão que ser ainda mais radicais, caso seja desejável atingir estabilização das emissões. O reflorestamento de áreas degradadas seria benéfico sob o ponto de vista climático. • Retiraria CO2 da atmosfera na fase de crescimento das florestas. Se 10.000 km2 de áreas degradadas no país forem reflorestadas anualmente por um período de 40 anos, isto poderia absorver cerca de O,1 TgC por ano, o que representa entre 25% e 50% da contribuição atual brasileira devido ao desmatamento. • O reflorestamento de áreas degradadas na Amazônia contribuiria para manter a estabilidade do ciclo hidrológico regional. • Reflorestamento na região semi­árida no Nordeste possivelmente não alteraria fundamentalmente o clima, porém poderia servir para atenuar as condições semi­áridas. Há necessidade premente de melhorarmos a capacidade de previsão climática em escala regional existente no país. capacidade esta enormemente insuficiente para atender à demanda de todos os setores da sociedade por informações con8áveis sobre mudanças climáticas e seus impactos no Brasil. Algumas ações devem ser contempladas: • Aprofundar o conhecimento dos vários fatores determinantes do clima e da variabilidade climática no Brasil, de modo a poder interpretar as previsões dos modelos climáticos globais. • Desenvolver no país a capacidade de realizar estudos de simulação climática, seja através da capacitação de pessoal nas técnicas de modelagem climática ou através da instalação de facilidades para a realização de simulações climáticas (centros de supercomputação). • Melhorar significativamente a rede observacional de variáveis relacionadas com o clima e recuperar séries hisfóricas dessas variáveis. • Aumentar o intercâmbio, a nível nacional e internacional. de dados climáticos. 1. INTRODUÇÃO O efeito estufa é uma característica natural de várias atmosferas planetárias: quanto maior a quantidade de gases que retém a radiação térmica emitida pela superfície e pela atmosfera, tanto maior a temperatura de superfície. Em Vênus, onde mais de 95% da atmosfera é constituída de CO , a temperatura da superfície é de 477°­ C, mas seria de ­ 46° C na ausência de CO2. Na atmosfera terrestre os gases principais que causam efeito estufa (Hz0 e CO2) são minoritários, as concentrações atmosféricas de CO2 e H20 são aproximadamente 0,04% e 1%. respectivamente. Entretanto, é exatamente devido a esses gases que a Terra apresenta uma temperatura média à superfície de 15°C. Sem os gases esta temperatura seria de 18 graus negativos, isto é, este efeito estufa natural causa um aquecimento de 33°C e torna o planeta habitável. É fato comprovado, no entanto. que emissões resultantes da atividade humana estão ocasionando considerável aumento na concentração de vários gases "estufa": CO2, metano. clorofluorcarbonos (CFCs) e óxido nitroso. Estes aumentos podem ocasionar um aquecimento adicional da superfície, o que faria aumentar a concentração do principal gás "estufa". o vapor d'água, multiplicando ainda mais este efeito de aquecimento. Se nenhuma ação for tomada para estabilizar ou reduzir as emissões de origem antropogênica, o efeito estufa combinado desses gases será equivalente a dobrar a concentração de CO2 atmosférico em torno do ano 2035. ou seja daqui a somente 40 anos. A temperatura média global à superfície aumentou de 0,3°C a 0,6°C nos últimos 100 anos e os 5 anos mais quentes ocorreram na década de 80. Neste mesmo período o nível médio do mar elevou­se de 10 a 20 cm, mas estes aumentos não aconteceram de maneira uniforme. Estes aumentos observados da temperatura média global e do nível médio do mar são consistentes com os valores esperados em virtude das emissões desde o início da era industrial. porém não se pode atribuir causa e efeito. pois estas magnitudes de aumento estão dentro da faixa de variabilidade natural do sistema climático. Por outro lado, é igualmente possível que avariabilidade climática natural esteja causando um esfriamento.
2 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil impedindo, assim, que o aquecimento devido ao efeito estufa seja maior. Não se espera a deteção inequívoca do efeito estufa por mais 1 ou 2 décadas. Respondendo à possibilidade concreta de uma mudança climática global sem precedentes na história recente do planeta. centenas de cientistas de todas as partes do globo produziram recentemente uma "Avaliação Científica de Mudanças Climáticas" (IPCC 1990). Entre as conclusões principais desta avaliação destacamos as seguintes previsões baseadas em resultados de modelos: "A continuarem os padrões atuais de emissões de gases estufa, ocorrerá uma taxa de aumento da temperatura média global de 0,3°C por década (com uma faixa de incerteza de 0,2°C a 0,5°C por década); este aumento é maior do que o observado nos últimos 10.000 anos. Isto irá resultar num prováuel aumento da temperatura média global de aproximadamente I ° C sobre o valor presente em torno de 2025 e de 3 °C até o final do século. Este aumento não se dará de modo uniforme devido a outros ,fatores. A superfície terrestre irá se aquecer mais rapidamente que os oceanos e as altas latitudes do hemisfério norte irão se aquecer mais rapidamente do que a média global durante o inverno. O clima regional se modificará de maneira diferente da média global e a confiança na previsão dos detalhes das mudanças regionais é baixa. As previsões para os Trópicos e para o Hemisfério Sul são menos consistentes A continuarem os padrões atuais de emissões de gases estufa, uma taxa média de aumento do nível médio global do mar de 6 cm por década no próximo século é esperada (com um grau de incerteza de 3 a 10 cm por década), principalmente devido a expansão térmica dos oceanos e ao derretimento de parte das geleiras de montanhas. A elevação prevista é de 20 cm em 2030 e 65 cm até o final do século. Haverá substanciais variações regionais." Colocado. assim, tal cenário que vislumbra profundas modificações no clima do planeta num horizonte de décadas, cabe a pergunta de quais seriam os impactos no clima do Brasil resultantes das mudanças climáticas globais provocadas pelo aumento do efeito estufa. Este artigo abordará de forma resumida esta questão. Uma questão igualmente relevante para o Brasil diz respeito aos possíveis impactos climáticos advindos das modificações na cobertura vegetal, em particular, os desmatamentos na Amazônia. Neste sentido, as queimadas naquela região contribuem para o aumento do CO2 atmosférico. Procurar­ seáquanti8car essa contribuição à luz de avaliações quantitativas mais precisas das taxas de desmatamento. Também discutir­se­á o papel que o reflorestamento poderia desempenhar em termos de modificações do clima e como maneira de remover carbono da atmosfera e fixá­lo na biomassa. contribuindo assim para a estabilização dos níveis de emissão. Os efeitos das mudanças climáticas globais sobre os ecossistemas no Brasil, assim como a diminuição da camada de ozônio na estratosfera e seus efeitos, assuntos da mais alta relevâncla não serão aqui abordados. porém outras contribuições ao Relatório Nacional para a ECO­92 discutem estes aspectos. 2­ POSSÍVEIS MODIFICAÇÕES NO CLIMA DO BRASII DEVIDO AO EFEITO ESTUFA 2.1­ A contribuição do desmatamento na Amazônia brasileira à emissão de CO2 O desmatamento das florestas tropicais está aumentando rapidamente na Amazônia devido às atividades humanas na região. As principais atividades econômicas associadas aos processos de ocupação são (Salati et al. 1989): pecuária extensiva, extração de madeira, culturas perenes (por exemplo. cacau. seringueiras e florestas homogêneas para papel e celulose), culturas anuais (milho, arroz, cana de açúcar e arroz), produção de carvão vegetal para a indústria de ferro­guza, construção de grandes reservatórios de usinas hidroelétricas, garimpo de ouro e mineração, exploração de petróleo e crescimento urbano. Pecuária extensiva tem sido apontada como a principal causa do desmatamento. com resultados desastrosos tanto do ponto de vista econômico como ecológico (Fearnside 1988). A Figura 1 mostra estimativas de desmatamento na Amazônia brasileira baseadas em diversas fontes (Brasil 1989, Brasil 1991, Fearnside 1990, e Fearnside et al. 1990, Skole et al. 1990): áreas com ativo desenvolvimento como Rondônia estão associadas às mais altas taxas de desmatamento (Malingreau e Tucker 1988, Fearnside 1987). As taxas de desmatamento também são altas nos demais países amazônicos como Peru (Gentry e Lopes Parody 1980), Colômbia, Venezuela e Bolívia (Myers 1982). As Tabelas 1 e 2, adaptadas de Brasil (1991), mostram estimativas de área total desmatada e taxas anuais de desmatamento, respectivamente, na Amazônia brasileira, baseadas em análises de imagens do satélite Landsat. A estimativa da área total desmatada até 1990 é de aproximadamente 415 mil km2 e registrou­se um decréscimo da taxa anual de desmatamento de 1989 (19 mil km2) para 1990 (14 mil km2). A continuar as taxas de desmatamento registradas na década de 80, a maioria das
3 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil florestas na Amazônia terão desaparecido em menos de 150 anos. Dado este cenário, uma questão que pode ser levantada é se o desmatamento de grande­escala na Amazônia poderia afetar o clima regional com conseqüências para a biota da região. Uma vez conhecida a área total desmatada e a taxa anual de desmatamento pode­se, em princípio, estimar a quantidade de CO2 emitido para a atmosfera pela queima da biomassa. Victória et al (1990) discutiram as dificuldades ao se fazer tal estimativa dado o alto grau de incerteza nas estimativas da quantidade de biomassa por unidade de área, da fração de carbono da biomassa que efetivamente se transforma em CO2. da quantidade de biomassa no solo e seu decaimento com o tempo após o desmatamento e da quantidade de carbono que é retirado da atmosfera através do crescimento secundário. As estimativas de biomassa acima do solo variam de 230 a 400 ton/ha (Victória 1990). Para se transformar a biomassa total em quantidade de carbono estocado, comumente utiliza­se um fator empírico que varia de 0.45 a 0,50 (Brown e Lugo 1984). Tomando o valor de 0,50 temos que a quantidade de carbono estocada na biomassa varia de ll5 a 200 ton/ha. Portanto. tomando um desmatamento médio na Amazônia brasileira de 21000 km2/ano na década de 80, a quantidade máxima possível de carbono liberado na atmosfera variaria de 0,24 a 0,42 TgC (Tera (109) gramas de carbono) por ano e o total liberado até 1990. de 4,7 a 8,3 TgC, assumindo que todo o carbono na biomassa é convertido em C02. A quantidade estimada da emissão anual de carbono devido ao desmatamento de florestas tropicais em todo mundo é de cerca 2 TgC (IPCC 1990). Portanto, a contribuição máxima anual das queimadas na Amazônia seria de 12% a 21% da contribuição mundial. quando se considera que as queimadas não apresentam eficiência total de combustão e que uma parte do carbono da biomassa ou permanece na forma orgânica ou transforma­se em carvão vegetal, além da fixação de carbono pelo crescimento secundário, esta contribuição seria ainda menor. 2.2 ­ Modificações do clima no Brasil As Figuras 2 a 5 (IPCC 1990) mostram os resultados principais das simulações para dezembro­ janeiro­fevereiro ( DJF) e para junho­julho­agosto (JJA) do efeito no clima ao se dobrar a quantidade de CO2 na atmosfera. Três diferentes Modelos de Circulação Geral da Atmosfera (MCGA) de alta resolução horizontal, acoplados a modelos simplificados da camada superior dos oceanos, foram utilizados e os resultados são apresentados como diferença entre a simulação com o dobro de CO2 (2 X COL) e a simulação de controle (1 X CO2). Vamos nos deter na comparação das diferenças na temperatura à superfície. precipitação e umidade no solo sobre a América do Sul. particularmente sobre o Brasil. Os três modelos mostram aumentos de temperatura entre 2°C e 3°C para a maior parte do continente durante DJF e JJA (Figura 2). O modelo UKHI mostra aquecimento superior a 4°C no norte do continente em DJF e o modelo GFHL, aquecimento dessa magnitude no sul do continente, enquanto que os modelos CCC e GFHI mostram regiões com aquecimento superior a 4°C no sul do Brasil em JJA. De um modo geral, os três modelos concordam no tocante à temperatura de superfície, isto é, um aumento moderado da ordem de 2°C e com pouca variação sazonal. Este resultado é o mais confiável, pois é causado primordialmente pelo formamento radiativo devido ao aumento do efeito estufa, que é o aspecto mais solidamente estabelecido até o momento. A concordância no que tange às temperaturas desaparece quando se compara as simulações de precipitação entre os três modelos (Figura 3). 0 modelo CCC mostra um padrão complexo de mudanças sobre a América do Sul. porém com predominância de diminuição de precipitação tanto em DJF como em JJA. Diferentemente do primeiro, o modelo GFHI mostra, tanto em DJF como em JJA, uma tendência a aumento da precipitação na América do Sul tropical, porém com diminuição numa faixa subtropical leste­oeste. Por último, o modelo UKHI mostra um padrão diferente: diminuição da precipitação no norte­nordeste e aumento no restante do continente em DJF e um padrão espacial complexo em JJA. Todos os modelos simulam uma atmosfera com maior quantidade de vapor d'água. As discrepâncias entre as previsões de precipitação dos diversos modelos para escalas subcontinentais indicam que a previsão desta variável é bem menos confiável. Uma grande parte da precipitação no Brasil é de origem convectiva e ocorre em regiões preferenciais onde há convergência de umidade no escoamento próximo à superfície (chamadas "zonas de convergência", tais como a Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) e a Zona de Convergência Intertropical(ZCITT). A maior parte da variabilidade interanual e intrasazonal das chuvas no país deve­se a pequenas variações na posição destas zonas de convergência (por exemplo, as secas do norte do Nordeste são quase sempre causadas por mínimas variações da posição da ZCIT no Atlântico Equatorial). O posicionamento e intensidade destas zonas de convergência não são bem simuladas com os modelos atuais ( 1 X C02) e, portanto, a simulação destas zonas para os cenários de 2 X CO2 não são confiáveis.
4 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil As diferenças em umidade no solo (Figura 4) respondem diretamente às diferenças na quantidade de precipitação, mas indiretamente também à temperatura e umidade do ar que, através dos balanços de energia à superfície, controlam a evaporação. Com o aumento da temperatura à superfície, deve­se esperar um aumento na demanda evaporativa. Mesmo em regiões onde os modelos indicavam aumento na precipitação, a umidade no solo pode decrescer, caso o aumento da evaporação seja maior do que o aumento da precipitação. Para DJF os três modelos mostram em geral uma diminuição na umidade do solo na porção tropical e leste da América do Sul. Esta diminuição é maior em CCC e UKHI porque também a precipitação diminuiu nestas áreas para estes modelos. No caso de JJA o modelo CCC mostra uma grande diminuição no centro do continente, enquanto os outros dois modelos mostram ou um pequeno aumento ou pequeno decréscimo. Apesar dos resultados apresentarem menor variabilidade entre os diferentes modelos do que os campos de precipitação, apontando para uma ligeira tendência à diminuição de umidade no solo. não é possível concluir com confiança que seria este o padrão de mudança na umidade do solo, principalmente porque a representação física da hidrologia de superfície é extremamente simplificada e a maioria os modelos não levam em conta os diferentes tipos de solo e/ou vegetação. Estes resultados mostram as diferenças entre o clima simulado de equilíbrio atual e o clima de equilíbrio simulado para 2 X CO2. Na verdade. o aumento da concentração dos gases causadores de efeito estufa na atmosfera se dá de modo gradual. A resposta climática transiente pode ser bastante diferente da resposta de equilíbrio por várias razões. principalmente pelo lento tempo de resposta dos oceanos ao aquecimento atmosférico. Simulações transientes foram realizadas nas quais a concentração de CO, aumentava 1% por ano. A Figura 5 mostra o resultado de uma simulação transiente para o campo de temperatura à superfície. A época em que as concentrações CO2, o aquecimento foi menor em geral e nos oceanos extratropicais do Hemisfério Sul o aquecimento é apenas 20% a 40% do que para o caso de equilíbrio. Para a maior parte da América do Sul, o aquecimento transiente foi 60% a 80% do valor calculado na simulação de equilíbrio. As simulações também indicam algumas mudanças importantes na pressão ao nível do mar nas imediações da América do Sul. As Altas Subtropicais do Atlântico Sul e do Pacífico Sul tornam­se mais fracas. Este resultado está ligado à diminuição do gradiente de temperatura equador­pólo devido a um maior aquecimento da Antártica. Tal diminuição do gradiente de temperatura implica em redução do gradiente norte­sul de pressão à superfície e conseqüente diminuição da intensidade dos ventos de oeste das latitudes médias. O efeito que isso poderá ter sobre o clima do Brasil, principalmente no que concerne à freqüência e intensidade dos sistemas frontais que atingem o país, não é conhecido. O enfraquecimento da Alta Subtropical do Atlântico Sul causaria uma diminuição na intensidade dos ventos alísios de sudeste, o que poderia ocasionar modificações nas chuvas de inverno do litoral leste do Nordeste: quanto mais (menos) intensos e com direção normal (paralela) à costa forem os ventos alísios maior (menor) é a precipitação naquela região. Tão importante quanto saber como será o novo clima. é também prever se haverá aumento da variabilidade dos fenômenos causadores do tempo e da freqüência dos extremos, isto é, se haverá um aumento ou diminuição dos extremos. De início pode­se dizer que, dado o aumento da temperatura global esperado, mesmo sem mudança da variabilidade, haverá maior freqüência de dias "quentes" e menor freqüência de noites "frias". Em termos globais. espera­se que o número de dias com temperaturas abaixo de 0° C irá diminuir. Como as previsões em escalas regionais são ainda precárias, não se pode afirmar que a freqüência das geadas no sul e sudeste do país será reduzida, porém esta é uma probabilidade palpável. visto que, embora nada se possa dizer sobre mudanças na freqüência das incursões de ar polar durante a penetração de frentes frias, é bastante provável que a temperatura das massas de ar polar seja maior, principalmente durante o inverno. As simulações realizadas não são conclusivas quanto a mudanças na variabilidade interanual. de extrema importância para o Brasil. Os modelos utilizados não conseguem reproduzir o fenômeno El Nino­Oscilação Sul, que está intimamente ligado a flutuações climáticas no Brasil (secas e inundações na Amazônia Oriental, Nordeste e extremo sul do país). 2.3­ Variações do nível do mar Como mencionado na Introdução, o aumento da temperatura globais à superfície causada pelo aumento do efeito estufa, poderá ocasionar uma elevação do nível do mar. Os fatores principais responsáveis por esse aumento seriam a expansão térmica dos oceanos e o derretimento das geleiras de montanhas. A projeções do IPCC (IPCC 1990) são de que o nível do mar subiu a uma taxa média de 1 a 2 mm/ano durante os últimos 100 anos. A continuar o padrão de emissões de gases causadores do efeito estufa observado atualmente. prevê­se que no ano 2030 o nível médio do mar será de 9 a 29 cm mais alto do que hoje (a melhor estimativa é 18 cm) e no ano 2070, de 21 a 71 cm (a melhor estimativa é 44 cm).
5 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil A perspectiva de um aumento do nível do mar desta magnitude deve ser motivo de preocupação em muitas áreas costeiras no Brasil com grandes contingentes populacionais, tais como Santos, Rio de Janeiro, Porto Alegre, ' Recife. as zonas mais baixas de Salvador e Belém. Tais regiões poderiam ; ficar sujeitas a inundações temporárias ou permanentes, intrusões salinas, erosão de praias, mudanças na dinâmica das circulações costeiras que podem afetar o funcionamento de portos e alterar a produtividade de estuários e manguezais (Salati 1990). , 3. MUDANÇAS CLIMÁTICAS NO BRASIL DEVIDO AO DESMATAMENTO E AO REFLORESTAMENTO 2 3.1­ Possíveis impactos climáticos do desmatamento O pensamento tradicional em bioclimatologia reza que a distribuição global de vegetação é determinada por fatores climáticos locais, principalmente precipitação, radiação, temperatura e pelas propriedades do solo. em particular a capacidade de retenção de água. Por exemplo, a idéia dominante em bioclimatologia diz que as florestas pluviais ocorrem em áreas tropicais com altos índices pluviométricos e com estação seca de curta duração ou inexistente, onde as propriedades dos solos garantem altos níveis de umidade no solo durante todo o ano. Por outro lado. pensava­se que os mecanismos responsáveis pelas altas e quase­contínuas taxas de precipitação para aquelas regiões eram ligados à circulação geral da atmosfera e não dependiam da vegetação. Esta visão tem sido modificada nos últimos 15 anos, a medida que experimentos com modelos complexos da atmosfera têm mostrado que a presença ou ausência de vegetação pode influenciar o clima regional. Uma implicação destes resultados é que o clima atual e a vegetação coexistem num equilíbrio dinâmico que pode ser alterado por perturbações em qualquer dos dois componentes. O clima de equilíbrio é determinado por complexas interações entre os processos dinâmicos na atmosfera e os processos termodinâmicos na interface superficie terrestre­atmosfera. Decorre daí que estimativas quantitativas dos efeitos que grandes modificações nos ecossistemas terrestres podem ter na temperatura, circulação e precipitação têm­se revelado uma difícil tarefa. Modelos realísticos da biosfera que podem ser acoplados a modelos realísticos da atmosfera global foram desenvolvidos recentemente (Dickinson et al. 1986, Sellers et al. 1986). Dickinson e Henderson­Sellers (1988) realizaram o trabalho pioneiro de avaliar os impactos climáticos do desmatamento tropical utilizando estas versões aperfeiçoadas de modelos acoplados biosfera­ atmosfera. Neste estudo o Modelo Climático Comunitário ICCM) do Centro Nacional de Pesquisas Atmosféricas (NCAR), dos EUA. acoplado ao Modelo de Transferência Biosfera­Atmosfera (BATS), foi utilizado numa resolução horizontal de 7,5° longitude x 4,5° latitude (tamanho da "célula" do modelo de aproximadamente 800 km x 500 km) para estudar os Impactos do desmatamento amazônico. guando as florestas tropicais no modelo foram substituídas por pastagem degradada, as temperaturas à superfície aumentaram e a evapotranspiração diminuiu sobre região. O aumento em temperatura à superfície foi atribuído principalmente ao decréscimo da rugosidade da pastagem em comparação àquela da floresta (com a redução da rugosidade os transportes turbulentos de calor sensível são menos eficientes para remover o calor de próximo da superfície) e a redução da evapotranspiração, à diminuição na quantidade de radiação solar para a pastagem, uma conseqüência de seu maior valor de albedo (refletividade da superfície). Por outro lado, a precipitação calculada diminuiu em algumas partes da Amazônia, mas aumentou em outras. Recentemente duas outras simulações de desmatamento tropical foram realizadas. A primeira no Escritório de Meteorologia do Reino Unido (Lean e Warrllow 1989) e a outra no Centro de Interações Oceano­TerraAtmosfera (COLA), da Universidade de Maryland (Nobre et al. 1991). Em Lean e Warrilow (1989) a resolução horizontal do modelo foi 4,5° longitude x 3,5° latitude (aproximadamente 500 km x 400 km) e toda a vegetação no modelo ao norte de 30 S na América do Sul foi substituída por pastagem. Os resultados foram similares aos encontrados em Dickinson e HendersonSellers (1988): a temperatura da superfície aumentou 2,5° C e a evapotranspiração diminuiu para o cenário de pastagem em comparação ao cenário de floresta. Adicionalmente, a precipitação diminuiu sobre a Amazônia nesta simulação. No estudo de Nobre et al. (1991) o Modelo de Circulação Geral da Atmosfera (MCGA) do COLA, acoplado ao Modelo Simplificado da Biosfera (SiB) de Sellers et al. (1986), foi utilizado com uma resolução de 2,8° longitude x 1,8° latitude (aproximadamente 300 km x 200 Km, isto é, a simulação com a mais alta resolução entre os 3 estudos e toda a floresta amazônica no modelo foi substituída por pastagem degradada. Alguns resultados deste estudo são apresentados a seguir (Figura 6). As 2 Esta seção foi baseada extensivamente em Salati and Nobre (1991) e Nobre et. al, (1991)
6 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil temperaturas à superfície (e também do solo) foram de 1 a 3° C mais altas no caso com desmatamento comparado ao caso com florestas (Figura 6a e 6b). Este aquecimento estende­se por toda camada limite planetária (o primeiro quilômetro ou quilômetro e meio próximo à superfície) e houve um decréscimo da quantidade de vapor d'água na camada limite para o caso com pastagens. Um aumento em temperatura e um decréscimo em umidade implica que a umidade relativa irá decrescer na camada limite. A precipitação foi reduzida em 400 a 800 mm/ano (Figura 6c) enquanto os fluxos de calor latente da superfície (evapotranspiração) foram reduzidos de 30 a 50 W/m2 (equivalente a aproximadamente 350 a 650 mm/ano), mostrados na Figura 6d. O aumento relativo da temperatura e albedo à superfície para o caso com pastagem causa diferenças no balanço de energia à superfície (Figura 7). A radiação solar absorvida à superfície é reduzida no caso com desmatamento porque o albedo superficial é maior para pastagem comparado com florestas. A maior temperatura à superfície no caso com desmatamnento implica num valor maior da emissão de radiação térmica pela superfície (pela Lei de Plauck a emissão radiativa é proporcional à quarta potência da temperatura). portanto a energia radiativa disponível à superfície para os processos de evapotranspiração (fluxo de calor latente ) e aquecimento do ar (fluxo de calor sensível) é consideravelmente menor para o caso com pastagem. Adicionalmente, o menor valor de área total foliar e a redução da capacidade de armazenamento de umidade no solo para o caso com pastagem teve como conseqüência uma redução da taxa de transpiração. A redução nas taxas de evapotranspiração no caso com pastagem significa que uma proporção maior da energia radiativa disponível é utilizada para aquecer o ar em comparação com o caso com floresta. A Figura 7 mostra a média anual do balanço de energia à superfície. A magnitude das mudanças no balanço de energia é bem maior para a estação seca. Por exemplo, a diferença de temperatura entre as duas simulações é mais alta para a estação seca(3.3 C) do que para a média anual (2,5 C). Há importantes conseqüências bioclimáticas pelo fato dos impactos climáticos serem maiores durante a estação seca. Um resultado interessante mostra que a redução na precipitação anual calculada foi maior que a redução na evapotranspiração. Isto sugere que modificações na circulação atmosférica agem no sentido de reduzir a convergência do fluxo de umidade na região, resultado este que não poderia ser antecipado sem o uso de um modelo dinâmico da atmosfera. Isto implica que o escoamento superficial (runoff) decresceu para o caso de pastagem, uma vez que a redução na precipitação foi maior que a redução na evapotranspiração. Evapotranspiração da floresta é uma das importantes fontes de vapor d'água alimentando a precipitação na Amazônia. Uma redução em evapotranspiração deve, portanto, ocasionar redução na precipitação. Entretanto, devido à complexidade do sistema atmosfera­biosfera e às contínuas interações dos processos hidrológicos e dinâmicos, uma redução em evapotranspiração poderia ser compensada por um aumento na convergência de umidade (por exemplo, se houvesse um relativo abaixamento da pressão na Amazônia em relação as regiões oceânicas adjacentes e um maior fluxo de umidade para a região). O resultado destas simulações parecem indicar que tal compensação não ocorreria para a Amazônia e que haveria um decréscimo adicional da convergência de umidade de grande escala. Somente com a realização de experimentos adicionais e comparação entre modelos será possível esclarecer se este resultado é real ou dependente do modelo. As modificações nas propriedades físicas do solo devido a usos da terra após o desmatamento, primariamente o decréscimo na condutividade hidráulica, implicam que o escoamento superficial irá aumentar para a pastagem, notadamente após tempestades intensas. Na verdade, há alguma evidência observacional, ainda que limitada, mostrando que o escoamento superficial é maior para pastagens degradadas na Amazônia em comparação com o escoamento superficial de áreas com florestas (Fearnside 1988). É provável que o escoamento superficial iria aumentar para uma área localizada na qual a floresta primária fosse substituída por vegetação de baixo porte. É também provável que o escoamento superficial iria aumentar após desmatamento de grande escala se pudesse ser afirmado com confiança que a precipitação iria permanecer inalterada ou aumentar. Como mencionado anteriormente, os resultados das simulações sugerem que poderia haver uma redução no escoamento superficial, ao invés de aumento, pois a redução nas taxas de precipitação para a Amazônia coberta com pastagens foram maiores que a redução na evapotranspiração. Os resultados destes estudos tomados conjuntamente parecem indicar a existência de uma sensitividade significativa do clima regional à remoção das florestas tropicais. Entretanto, o período relativamente curto de integração nos estudos mencionados acima, além do fato de considerarem desmatamento de toda a Amazônia. impedem que se tirem conclusões sobre a significância de mudanças no clima global ou mesmo sobre o clima de regiões adjacentes à Amazônia. Há necessidade que se realizem estudos dos impactos climáticos transientes em que o desmatamento acontece ao longo do tempo nas simulações, assim como estudos com modelos de alta resolução para simular o efeito de desmatamentos em sub­regiões da Amazônia.
7 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil Os mecanismos que explicam a distribuição geográfica e sazonal das chuvas na Amazônia (veja uma revisão destes mecanismos em Salati e Nobre, 1991) estão aparentemente associados à circulação geral da atmosfera ou a fenômenos localizados (chuvas orográficas devidas à elevação forçada do escoamento pelos Andes: chuvas provocadas pelo contraste de temperatura diurno entre o continente e o oceano na costa atlântica) e não parecem ser dependentes da vegetação. É provável que a disposição geográfica dos máximos de precipitação iria existir nas regiões onde hoje ocorrem mesmo na ausência das florestas tropicais. O registro paleoclimático para a Amazônia sugere que durante os períodos glaciais a maior parte da região era coberta por savanas e a floresta tropical retraiu­se para áreas que aproximadamente coincidem com a ocorrência espacial dos máximos de precipitação (Dickinson and Virji 1987; Whitmore and Prance 1987: Salo 1987: Colinvaux 1987 and 1989). A associação de áreas para onde a floresta se retraiu (refúgios) e alta precipitação parece ser razoável uma vez que as florestas tropicais pluviais ocorrem somente em arcas com altas taxas de precipitação e curta estação seca (Prance 1986). Esta linha de raciocínio poderia sugerir que a vegetação amazônica desempenha um papel secundário como fator de formação do clima. No entanto, há um grande número de evidências observacionais apontando na direção oposta: na escala da Bacia Amazônica, um grande número de cálculos independentes da evapotranspiração real (veja uma revisão desses cálculos em Salati e Nobre 1991) mostram que a evapotranspiração é responsável por mais de 50% da precipitação. A quantidade de umidade na atmosfera na Amazônia ocidental é maior do que próximo à costa, o que indica que há uma umidificação do ar próximo a superfície à medida que este flui sobre a floresta, provavelmente causado por reciclagem do vapor d'água pela vegetação. guando tomadas em conjunto, todas evidências observacionais indicam que a floresta Amazônica é muito eficiente na reciclagem da água das chuvas de volta à atmosfera. Os resultados das simulações e as poucas observações disponíveis mostram que as pastagens não poderiam manter estas mesmas altas taxas de evapotranspiração. Os registros meteorológicos e hidrológicos para a Amazônia mostram alguma mudança que possa ser atribuída ao desmatamento. O escoamento do Rio Amazonas integra o efeito das chuvas de uma imensa região recoberta por florestas e, portanto, poderia mostrar os efeitos de modificações de origem antrópica no ciclo hidrológico. Até o presente, quase 90 anos de dados de escoamento para um ponto próximo a Manaus (Manacapuru no Rio Solimões) mostram somente o que pode ser considerado como variabilidade natural (Richey et al. 1989). Mesmo a tendência a níveis (cotas) mais altos ; no Rio Amazonas de 1964 a 1976, que levou Gentry e Lopes­Parody ( 1981) a concluir ser causada por desmatamento, pode ser explicada como resultado de variações das chuvas na escala da Bacia Amazônica e em escalas de tempo de décadas (Rocha et al. 1989). Recentemente, D'Angelo (1991) detectou uma tendência de diminuição nas vazões de alguns rios na ; Bacia do Rio Trombetas. porção norte da Bacia ao longo dos últimos 30 anos. Entretanto, as taxas de desmatamento nessa região foram muito pequenas neste período e não poderiam explicar a tendência observada das vazões. O escoamento de ar próximo à superfície sobre a América do Sul tropical a leste dos Andes mostra que o fluxo de umidade é predominantemente da Amazônia em direção ao Brasil Central. Deste modo o vapor d'agua disponível para precipitação no Brasil Central e mesmo na Região Sudeste provêm em grande parte da Amazônia; qualquer variação no transporte de vapor d'água poderiam afetar a precipitação naquelas regiões, mesmo lembrando­se que os mecanismos dominantes na geração de precipitação naquela área são devidos a sistemas frontais (frentes frias) movendo­se das latitudes médias do Hemisfério Sul. Apesar de que as simulações de desmatamento na Amazônia realizadas até o momento mostram uma diminuição na quantidade de vapor d'água na troposfera amazônica quando se substitui floresta por pastagens, a resolução dos modelos utilizados nas simulações não é apropriada para se estudar os detalhes das mudanças dos fluxos de umidade ao sul da Amazônia. Como mencionado anteriormente, a reconstrução do registro paleoclimático mostra evidências de períodos com clima mais seco e frio na Amazônia, tais como durante o pico da última glaciação cerca de 18.000 anos atrás. Houve uma grande retração da floresta tropical e uma considerável porção da Amazônia era coberta por savanas, o que mostra que a interface floresta­cerrado responde a ações externas advindas da circulação geral da atmosfera em escalas temporais de milhares de anos. No entanto. a floresta pluvial possui algumas características únicas com respeito a suas interações com a atmosfera, tais como baixo albedo, altas taxas de evapotranspiração e reciclagem de nutrientes. alto valor de rugosidade ao escoamento superficial e grande capacidade de retenção de água no solo. Estas características combinam­se para manter. em princípio, uma taxa mais alta de precipitação do que existiria com um diferente tipo de vegetação, por exemplo, savana. Considerando que. as florestas pluviais existem somente em locais onde a precipitação não é menor que 100 mm no mês mais seco (Prance 1986), então estas características agem como feedback positivo para maximizar as chances de sobrevivência da floresta, isto é. as interações entre a floresta e a atmosfera agem na direção de perpetuar a existência da floresta. Obviamente, há limites quanto ao alcance deste efeito. A
8 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil manutenção da floresta está sob o controle primário da circulação geral da atmosfera uma vez que deve existir um limite máximo ao aumento de precipitação que pode ser auto­induzido devido à própria existência da floresta. Os resultados dos estudos de simulação indicam que tal limite é da ordem de 20% a 30% quando comparado a uma vegetação de pastagens. As áreas de transição (floresta a savana/cerrado) a leste, sul e norte da Amazônia, onde a estação seca é mais longa e mais pronunciada, seriam as primeiras a serem afetadas pela possibilidade de um clima mais seco resultante de desmatamentos de grande escala. Estas são as áreas onde as taxas de desmatamento são as mais altas. Uma discussão sobre as implicações ecológicas das previsões de impactos climáticos do desmatamento da Amazônia é apropriada. O possível decréscimo da precipitação, evapotranspiração, umidade relativa e o aumento da temperatura da superfície e do solo, acompanhados por um aumento na duração da estação seca, poderia implicar que um tipo diferente de vegetação estaria em equilíbrio com o novo clima. Provavelmente esta nova vegetação seria como uma savana ou cerrado. Duas características desta vegetação a tornam particularmente adaptada ao novo clima previsto: ela resiste a uma estação seca de 6 ou mais meses e é adaptada à ocorrência de fogo (na verdade, o fogo desempenha um importante papel na ecologia do cerrado do Brasil Central. assim como na vegetação de savana ao norte da floresta, a Gran Sabana, na Venezuela (Sanford et al. 1985; Sternberg 1987). Nobre et al. (1991) especularam que tipo de vegetação natural iria substituir as pastagens degradadas caso as pressões antropogênicas , cessassem. A fronteira sul floresta­cerrado é provavelmente determinada pelos déficits de umidade no solo e pela freqüência de incêndios. Eles , assumiram que a duração e intensidade da estação seca é o fator principal na determinação da fronteira floresta­cerrado através de uma série de fatores que interagem, tais como competição ecológica. freqüência de , incêndios, sobrevivência de vetores de polinização. entre outros. Como a vegetação responde a mudanças na umidade do solo, ao invés de diretamente a mudanças nos regimes de precipitação ou evapotranspiração, calcularam um índice de estresse hídrico que serviu de base para definir uma nova fronteira bioclimatológica entre o cerrado e a floresta. A Figura 8 mostra que esta fronteira moveu­se para o norte de 500 a 1000 km na porção sul da Amazônia A implicação deste resultado é que, em seqüência a desmatamento e de grande escala, a floresta não iria se restabelecer nestas regiões, mesmo quando não mais houvesse a pressão antropogênica, isto é. o desmatamento poderia ser efetivamente irreversível numa grande área da Amazônia. A n regeneração iria depender da presença de florestas na porção norte da Bacia Amazônica e haveria um gradual movimento para o sul da fronteira cerrados floresta à medida que todo o sistema climatológico­hidrológico­ecológico u migrasse lentamente de volta a sua posição de equilíbrio anterior ao v desmatamento. A escala temporal para tal processo seria limitada pela escala temporal da sucessão ecológica, isto é, séculos a milênios. p Medições comparativas do ciclo diurno das temperaturas do ar no nível dossel e temperaturas subsuperficiais em áreas com florestas e desmatadas e, em Ibadan, Nigéria(Lawson et al. 1981 e no Suriname (Shulz 1960) mostram p um grande aumento na temperatura do solo (5°C) e do ar (3°C) para as áreas, desmatadas em comparação àquelas com florestas. Por não estar na sombra de dossel de grande porte, as flutuações da temperatura do solo e da umidade relativa do ar à superfície também foram muito maiores nas áreas em desmatadas nestes dois locais. Estas modificações terão um efeito profundo nos processos básicos: químicos e biológicos na camada superior do solo. Plantas, animais e microorganismos vivendo nesta camada experimentarão condições de temperatura, umidade do ar e estresses hídricos ausentes no quase que constante microclima do solo sob a floresta. O número de estudos observacionais comparativos entre o microclima da floresta tropical e aquele de vegetações que a substituam é claramente insuficiente. Para sanar esta lacuna no caso da Amazônia e, também, para verificar as previsões de modelos numéricos e calibrar tais modelos, foi estabelecido recentemente um ambicioso estudo sobre o clima amazônico, resultante de uma cooperação anglo­brasilelra (Projeto ABRACOS: Estudo Observacional Anglo­Brasilelro sobre o Clima Amazônico). Alguns resultados iniciais (Figuras 9 e 10) da primeira campanha de campo realizada em áreas cobertas por florestas e por pastagens próximas a Manaus mostram importantes modificações no clima próximo à superfície (Abracos 1991 ). A pastagem reflete 35% mais radiação solar que a floresta natural. Este fato, somado à menor temperatura durante o dia da floresta, significa que mais energia é captada pela superfície desta. A média durante todo o dia do balanço de energia mostra que há mais energia radiativa disponível para a floresta, e esta energia pode ser utilizada para os processos de evapotranspiração ou para aquecer o ar. É importante mencionar que esta diferença de aquecimento devido à modificação de vegetação é igual ou maior do que é esperado surgir. Devido ao aquecimento provocado pelo aumento do efeito estufa no caso de se dobrar a concentração de dióxido de carbono na atmosfera. No fim da estação seca a evaporação da pastagem reduziu­se rapidamente: a grama com sistema radicular mais raso já se encontrava em situação de estresse hídrico. Também a variação diurna
9 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil de temperatura e déficit de umidade do ar é praticamente duas vezes maior sobre a pastagem do que sobre a floresta. Os impactos climáticos devidos a alterações na vegetação serão mais marcantes nas áreas tropicais do país, onde os mecanismos de geração de chuvas estão mais ligados aos balanços de energia à superfície e de água no solo, balanços estes que dependem do tipo de vegetação e dos padrões de usos da terra. Fora das regiões tropicais é improvável que modificações na vegetação tenham impacto significativo no clima regional, uma vez que os fatores climáticos principais estão ligados à circulação geral da atmosfera. Por exemplo, apesar de ter havido uma alteração quase que total na vegetação da Região Sudeste, que era recoberta originalmente por florestas em sua maioria, não há registros de mudanças no macroclima, isto é, nos padrões regionais de temperatura e precipitação. Nas Regiões Sul, Sudeste, sul do Centro­Oeste e sul do Nordeste o principal mecanismo causador de chuvas está associado à passagem de sistemas frontais (frentes frias), que devem sua existência, em primeira instância, ao contraste térmico do equador ao pólo. Também uma fonte importante de vapor d'agua para as chuvas destas regiões é o Oceano Atlântico. Por outro lado, há evidências observacionais de que em alguns episódios de chuvas intensas na Região Sudeste o fluxo principal de umidade para as chuvas provinha da Amazônia: portanto se o desmatamento da Amazônia provocar diminuição nesses fluxos, o efeito poderia ser sentido até mesmo na Região Sudeste. 3.2­ Possíveis impactos climáticos do reflorestamento Uma questão que freqüentemente se coloca é se o reflorestamento pode modificar o clima a ponto de aumentar as chuvas locais. Pelas razões mencionadas anteriormente, não é provável que isto aconteça nas áreas não tropicais do país. Nas áreas tropicais do Brasil Central e do Nordeste a resposta a esta questão não é conhecida. É sabido que a longa estação seca no Brasil Central e o clima semi­ árido de grande parte do Nordeste tem suas origens na circulação geral da atmosfera: em média há movimento descendente do ar sobre estas regiões, o que impede a formação de nuvens e chuvas. Portanto, parece difícil que o reflorestamento, por si só, seria capaz de reverter este quadro imposto pela circulação atmosférica de grande escala. No caso do Nordeste. entretanto, o reflorestamento poderia ter um efeito positivo ao diminuir o albedo e aumentar a rugosidade da superfície criando condições para aumento de chuvas, principalmente pelo fato de que a atmosfera sobre o Nordeste tem uma quantidade relativamente alta de vapor d'água. Um outra conseqüência importante do reflorestamento no Nordeste seria o aumento da retenção de água no solo. Entretanto, não se deve esperar uma reversão, mas possivelmente somente uma atenuação, das condições semi­áridas. Reflorestamento de grande escala. com o objetivo de retirar CO2 da atmosfera e fixá­lo na biomassa, poderia ocorrer em áreas degradadas na Amazônia e em muitas outras partes do Brasil. Na Amazônia estima­se que mais da metade da área total desmatada já se encontre degradada. isto é, mais de 200 mil km2. É plausível que se imagine reflorestar 10 mil km2 por ano em todo Brasil durante 40 anos. Isto significaria que em torno de 2030 aproximadamente 0,1 TgC por ano seria absorvido anualmente até que as florestas atinjam maturidade, o que aconteceria entre 40 e 100 anos. Isto poderia significar quanto às emissões uma absorção de carbono entre 2 a mais de 50% da contribuição atual brasileira devido ao desmatamento Amazônia. 4­ CONCLUSÓES O aumento das concentrações dos gases causadores do efeito estufa na atmosfera. como resultado das atividades humanas. é um fato comprovado e com o potencial de provocar mudanças climáticas globais. Para o Brasil, as modificações climáticas resultantes das mudanças globais poderiam ser as seguintes: • Aumento de alguns graus na temperatura de superfície, com pouca variação sazonal. Este aumento poderia implicar numa maior ocorrência de dias "quentes" e menor ocorrência de noites "frias". Poderia haver uma diminuição dos episódios de geada nas Regiões Sul e Sudeste. No entanto, há menor confiança nesta última previsão. • Devido ao aumento da temperatura poderia haver aumento da demanda evaporativa e redução da água disponível no solo até mesmo em áreas que experimentassem aumento das chuvas, com impacto nas atividades agrícolas. • Os resultados dos modelos não permitem ainda se dizer algo conclusivo sobre as mudanças na precipitação sobre a América do Sul. • Haveria um aumento do nível do Oceano Atlântico de magnitude ainda incerta (da ordem de 20 cm em 2030 e 65 cm até o final do século). mas que causaria impacto considerável nas cidades costeiras.
10 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil Paralelamente a mudanças ocasionadas pelo efeito estufa, as alterações da vegetação apresentam também o potencial de modificar o clima, pelo menos o clima dos locais onde esta alteração esteja ocorrendo, notadamente na Amazônia. Estas modificações da vegetação na Amazônia poderiam resultar em: • Emissões de CO2 para a atmosfera devido à queima da biomassa; cálculos baseados em taxas de desmatamentos da década de 80 indicam que a contribuição anual máxima seria entre 0.24 e O,40 TgC (ou 12% a 21% das emissões estimadas por desmatamento tropical em todo planeta). Como nem todo o carbono da biomassa é convertido em CO2 durante a queima, esta contribuição seria provavelmente um pouco menor. • Impactos climáticos na região iguais ou maiores do que aqueles esperados ao se dobrar a concentração de CO2 atmosférica. • Devido principalmente a uma tendência de aumento da duração da estação seca nos limites da floresta atropical da Amazônia após desmatamentos de grande escala. poderia haver expansão para o norte dos cerrados do Brasil Central. • Redução da precipitação da ordem de 20% ou 30% e da evapotranspiração da ordem de 30% a 40% e aumento da temperatura do ar à superfície de 2 a 3 graus, se os desmatamentos forem de grande escala e substituídos por vegetação de baixo porte. As análises observacionais relaxadas até agora não mostraram nenhuma variação no ciclo hidrológico na Amazônia que pudesse ser atribuída inequivocamente a desmatamentos, o que. de certo modo, era de se esperar Já que somente em torno de 10% da área de florestas da Amazônia brasileira foi alterada até o presente. Tanto os efeitos climáticos resultantes do efeito estufa como aqueles decorrentes do desmatamento da Amazônia estralam ocorrendo aproximadamente na mesma escala temporal, isto é, na escala de décadas. Seria, talvez difícil diferenciar estes dois efeitos no clima da Amazônia: ambos estariam provocando aquecimento da superfície, apesar de que o desmatamento tenderia a causar uma diminuição da precipitação e evapotranspiração, enquanto não se sabe se estas variáveis iriam aumentar ou diminuir sobre a Amazônia devido ao efeito estufa. Também se desconhece se poderia haver efeitos sinergísticos entre estas duas fontes de mudança no clima da Amazônia. Entretanto, há uma diferença fundamental entre as escalas de tempo de ajustamento do sistema climático a estas duas perturbações (efeito estufa e desmatamento tropical). Os impactos climáticos do desmatamento estão ligadas às modificações dos balanços de energia à superfície. O tempo de ajustamento (da atmosfera é bastante rápido, não mais do que alguns anos. Este não é o caso para o efeito estufa. Como os gases estufa têm vida média longa e o sistema climático global tem inércia térmica também longa, mesmo que se estabilizassem as emissões agora. a tendência a aquecimento ainda iria perdurar por muitas e muitas décadas. Isto traz, obviamente, implicações quanto às políticas de estabilização das emissões: se nenhuma ação for tomada até que se tenha confirmação indubitável da existência e magnitude do aquecimento global causado pelo aumento do efeito estufa, o que provavelmente acontecerá em 1 O a 20 anos, já estaremos comprometidos a um aquecimento ainda maior devido às emissões deste período, e os cortes das emissões terão que ser ainda mais radicais, caso seja desejável atingir estabilização. O reflorestamento de áreas degradadas seria benéfico sob o ponto de vista climático. • Retiraria CO2 da atmosfera na fase de crescimento das florestas. Se 10.000 km2 de áreas degradadas forem reflorestadas anualmente por um período de 40 anos, isto poderia absorver cerca de 0,1 TgC por ano. o que representa entre 25% e 50% da contribuição atual brasileira devido ao desmatamento. • O reflorestamento de áreas degradadas na Amazônia contribuiria para manter a estabilidade do ciclo hidrológico. • Reflorestamento na região semi­árida no Nordeste possivelmente não alteraria fundamentalmente o clima, porém poderia servir para atenuar as condições semi­áridas. Finalizando, vale dizer que uma questão fundamental merecedora da máxima atenção é a necessidade premente de melhorarmos a capacidade de previsão climática em escala regional existente no país, capacidade esta enormemente insuficiente para atender à demanda de todos os setores da sociedade por informações confiáveis sobre mudanças climáticas e seus impactos no Brasil. Algumas ações devem ser contempladas:
11 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil • Aprofundar o conhecimento das vários fatores determinantes do clima e da variabilidade climática no Brasil, de modo a poder interpretar as previsões dos modelos climáticos globais. • Desenvolver no país a capacidade de realizar estudos de simulação climática, seja através da capacitação de pessoal nas técnicas de modelagem climática ou através da instalação de facilidades para a realização de simulações climáticas (centros de supercomputação). • Melhorar significativamente a rede observacional de variáveis relacionadas com o clima e recuperar séries históricas dessas variáveis. • Aumentar o intercâmbio, a nível nacional e internacional, de dados REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS • BRASIL. Instituto de Pesquisas Espaciais, 1989: Avaliação da cobertura Florestal na Amazônia Legal utilizando Sensoreamento Remoto Orbital. INPE, São José dos Campos. SP, Brasil. • BRASIL. Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, 1991: Extensão dos desflorestamentos na Amazônia Legal: Levantamentos Landsat na Escala 1:250000. INPE, São José dos Campos, Brasil. • BROWN, S. and LUGO, A. E. Biomass of tropical forests: a new estimate based on forest volumes. Science 233: 1290­1293. 1984. • COLINVAUX, P. A. The past and future Amazon. Scientific American, 260, 102­109. 1989. • COLINVAUX, P. A. Amazon diversity in light of the paleoecological record. Quatern. Sci. Rev., 6, 93­114. 1987. • D'ANGELO, A.G. Modelagem hidrológica unidimensional para um local da Amazônia. Tese de Mestrado. COPPE, UFRJ. Maio de 1991, Rio de Janeiro. 74pp. 1991. • DICKINSON, R.E.; HENDERSON­SELLERS, A.; KENNEDY, P. J. and WILSON, M. F. Biosphere­atmosphere transfer scheme (BATS) for the NCAR Community Climate Model. Tech. Note TN­ 275 + STR. National Center for Atmospheric Research. Boulder, CO. 1986. • DICKINSON, R.E., and VIRJI. H. Climate change in the humid tropics. especially Amazonia, over the last thousand years. In: Dickinson. R.E. (Ed J. The Geophysiology of Amazonia. Wiley, 91­105. 1987. • DICKINSON, R.E., and HENDERSON­SELLERS, A. Modelling tropical deforestation: a study of GCM land­surface parameterizations. Q.J.R. Meteorol. Soc. 114, 439­462. 1988. • FEARNSIDE. P.M. Causes of deforestation in the Brazilian Amazon. In: Dickinson, R.E. (Ed.). The Geophysiology of Amozonia, Wiley. 37­61. 1987a. • FEARNSIDE, P.M. An ecological analysis of predominant land uses in the Brazilian Amazonia. The Environmentalist, 8. 1988. • FEARNSIDE, P.M. The rate and extent of deforestation in Brazilian Amazonia. Environmental Conservation (in press). 1990. • FEARNSIDE. P.M., TARDIN, A. T. and MEIRA FILHO. L. G. Deforestation rate In Brazilian Amazonia. INPE, São José dos Campos. SP, Brazil. 1990. • GENTRY A. H., and LOPES­PARODY, J. Deforestation and increased flooding in the upper Amazon. Science. 210: 1354­ 1356. 1980. • IPCC Climate Change: The IPCC Scientific Assessment. HOUGHTON, J.T.; JENKINS, G.J. and EPHRAUMS. J.J. (eds). Cambridge. University Press. 365pp. 1991. • LAWSON, T.L; LAL. R. and ODURO­AFRIYIE, K. Rainfall redistribution and microclimatic changes over a cleared watershed. In: Lal, R., and E.W. Russel (Eds.), Troptcal Agriculture Hydrology. John Wiley & Sons, 141­ 151. 1981. • LEAN. J., and WARRILOW. D. A. Climatic impact of Amazon deforestation. Nature, 342,311­ 313.1989. • MALINGREAU. J.P.. and TUCKER, C. J. Large­scale deforestation in the southern Amazon Basin of Brazil. Amblo, 17. 49­55. 1988. • MYERS, N. Depletion of tropical moist forests: A comparative review of rates and causes in the three main regions. Acta Amazónica. 12, 745­758. 1982. • NOBRE, C.A.; SELLERS, and SHUKLA, J. Amazônian deforestation and regional climate change. Accepted for publication in J. of Climate. 1991. • PRANCE, G.T. Tropical rain forests and the world atmosphere. AAAS Setected Symposium Series, 101. Pub. by AAAS, Washington, D.C. 1986. • RICHEY, J.E.; NOBRE, C. A. and DESER, C. Amazon River discharge and climate variability: 1903 to 1985. Science. 246:101­103. 1989. • ROCHA. H.R.; NOBRE, C. A. and BARROS, M. C. Variabilidade natural de longo prazo no ciclo hidrológico da Amazônia. Climanálise, 4(12): 36­43. 1989.
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13 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil Tabela 1 (adaptada de Brasil 1991) AMAZONIA LEGAL ­ LEVANTAMENTOS LANDSAT NA ESCALA 1:250.000 EXTENSÃO DO DESFLORESTAMENTO ÁREA DO ESTADO KM 2 ACRE AMAPÁ AMAZONAS MARANHÃO (1) MATO GROSSO (2) PARÁ RONDONIA RORAIMA TOCANTINS AMAZÔNIA LEGAL 153698 142359 1567954 260233 802403 1246833 238379 225017 269911 4906787 JAN/1978 ABR/1988 KM 2 KM 2 (excluindo hidroelétricas) 2464 8887 167 778 1725 17323 63900 90831 20005 71491 56344 147530 4242 29610 132 2743 3166 21617 152145 372806 QGO/1989 KM 2 AGO/1990 KM 2 9775 1016 19255 92298 79596 155311 31391 3641 22327 396606 10333 1278 19788 93410 83622 160213 33067 3802 22915 410424 2399 65 436 1926 4827 2399 65 436 1927 4827 (hidroelétricas) Balbina Curua­Una Samuel Tucutuí Hidroelétricas ­ 65 ­ ­ 65 2399 65 436 1926 4827 (incluindo hidroelétricas) AMAZÔNIA LEGAL (3) % da Área de Florestas Originais 152910 377633 401433 415251 3,8 9,4 10,0 10,4 1) Oeste de 44W 2) Norte de 16S 3) Tomando um valor de aproximadamente 4.000.000 km2 de superfície coberta originalmente por vegetação florestal na Amazônia legal, segundo avaliação Landsat (Meira Filho, 1991; Comunicação pessoal). AMAZÔNIA LEGAL LEVANTAMENTOS LANDSAT NA ESCALA 1­250.000 TAXA ANUAL DE DESFLORESTAMENTO (Km2/ANO) 78/89 87­88/89 89/90 (excluindo hidroelétricas) ACRE AMAPÁ (3) AMAZONAS MARANHÃO (1) MATO GROSSO (2) (3) PARÁ RONDONIA RORAIMA TOCANTINS AMAZÔNIA LEGAL 632 73 1516 2455 5152 7000 2347 303 1657 21135 14 553 139 1191 1432 5973 5762 1441 636 744 17871 558 262 533 1112 4026 4902 1676 161 588 13818
Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil (incluindo hidroelétricas) AMAZÔNIA 21500 18842 13818 LEGAL NOTA: A taxa anual de desflorestamento no período 89/90,13.818 km2/ano, representa uma redução de 27% em relação ao período anterior. 1) Oeste de 44W 2) Norte de 16S 3) Não foi possível obter imagens de 1990 sem cobertura de nuvens, ainda que parcial, em determinadas regiões dos estados do Amapá e do Pará. O incremento de áreas desflorestadas nessas regiões, no período 87­88/89 totaliza: no Amapá, 90 km2; no Pará, 189 km2. Figura 1: Estimativas da área total desmatada na Amazônia brasileira. Estimativas para 1975, 1978, 1989 e 1990 foram baseadas em imagens Landsat (Brasil 1989, Brasil 1991, Fearnside et. Al., 1990, Skote et. Al. 1990), para 1980 foram baseadas em parte nas imagens Landsat e em projeções lineares de desmatamento (Fearnside, 1989). Todas estimativas referm­se a desmatamentos na bioma floresta tropical.
15 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil Figura 2: Mudança na temperatura do ar à superfície (médias de 10 anos) ao se dobrar o CO2 para os meses de dezembro­janeiro, como simulado por três modelos climáticos de alta resolução: (a) CCC: Canadian Climate Centre (Boer, com pessoal, 1989), (b) GFHI: Geopyshical Fluid Dynamics Laboratory (Manabe e Wetherrald, com pessoal, 1990) e (c) UKHI: United Kingdom Meteorological Office (Mitchell e Senior, com pessoal, 1990). Contornos a cada 2oC, sombreamento em áreas que o aquecimento excede 4oC, tracejado em áreas onde o aquecimento excede 8oC. Fonte: IPCC, 1990.
16 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil Figura 2: Continuação Mudança da temperatura do ar à superfície (médias de 10 anos) ao se dobrar o CO2, para os mese de junho­julho­agosto, como simulado por três modelos de alta resolução: (d) CCC, (e) GFHI e (f) UKHI. Fonte: IPCC, 1990.
17 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil Figura 3: Mudança na precipitação (médias de 10 anos suavizada) ao se dobrar o CO2, para os meses de dezembro­janeiro­fevereiro, como simulado por três modelos climáticos de alta resolução: (d) CCC, (e) GFHI e (f) UKHI. Contornos a cada +/­ 0,1,2,5 mm/dia, áreas sombreadas indicam diminuição da precipitação. Fonte: IPCC, 1990.
18 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil Figura 3: Continuação. Mudança na precipitação (médias de 10 anos suavizada) ao se dobrar o CO2, para os meses de dezembro­janeiro­fevereiro, como simulado por três modelos climáticos de alta resolução: (d) CCC, (e) GFHI e (f) UKHI. Contornos a cada +/­ 0,1,2,5 mm/dia, áreas sombreadas indicam diminuição da precipitação. Fonte: IPCC, 1990.
19 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil Figura 4: Mudança na umidade no solo (média de 10 anos suavizada) ao se dobrar o CO2 para os meses de dezembro­janeiro­fevereiro, como simulado por três modelos de alta resolução: (d) CCC, (e) GFHI e (f) UKHI. Observe que (a) tem capacidade de campo variando geograficamente, enquanto os outros dois modelos têm a mesma capacidade de campo em todos os pontos. Contornos a cada +/­ 0,1,2,5 cm, áreas sombreadas indicam diminuição. Fonte: IPCC, 1990
20 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil Figura 4: Continuação. Mudança na umidade no solo (média de 10 anos suavizada) ao se dobrar o CO2 para os meses de dezembro­janeiro­fevereiro, como simulado por três modelos de alta resolução: (d) CCC, (e) GFHI e (f) UKHI. Observe que (a) tem capacidade de campo variando geograficamente, enquanto os outros dois modelos têm a mesma capacidade de campo em todos os pontos. Contornos a cada +/­ 0,1,2,5 cm, áreas sombreadas indicam diminuição. Fonte: IPCC, 1990
21 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil Figura 5: (a) A resposta transiente da temperatura à superfície (C) no modelo acoplado oceano­ atmosfera para um aumento de CO2 atmosférico a taxa de 1% por ano . É mostrada a diferença entre a simulação com a perturbação de 1% ao ano e os anos 60­80 na simulação de controle quando a concentração de CO2 atmosférico aproximadamente dobra. (b) A resposta de equilíbrio da temperatura do ar `a superfície (C) no modelo acoplado oceano­atmosfera para a duplicação do CO2 atmosférico, (c) A razão entre as respostas transiente e de equilíbrio mostradas acima (Fonte: Manabe, 1990), com pessoal, citado em IPCC, 1990).
22 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil Figura 6: Diferenças entre a médias anuais (janeiro a dezembro) da simulação climática de desmatamento na Amazônia menos a simulação de controle (Amazônia recoberta de florestas): (a) temperatura do solo em graus C; (b) temperatura do ar à superfície em graus C; (c) precipitação total em mm; e, (d) fluxo de calor latente da superfície em W/m2 (Adaptado de Nobre et al. , 1991)
23 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil Figura 7: Simulação climática do balanço de energia à superfície na Amazônia para duas condições de cobertura vegetal: floresta e pastagem degradada. Símbolos: SW = radiação de onda curta (solar) incidente na superfície; SW = radiação de onda curta refletida pela superfície; LW = radiação de onda longa (térmica) emitida pela superfície; LW = radiação de onda longa recebida pela superfície; E= evapotranpiração totasl (fluxo de calor latente); ET= transpiração + evaporação do solo; EI= Perda por intercepção (evaporação da água interceptada pela vegetação); H= fluxo de calor sensível; G= fluxo de calor no solo; Ts= temperatura do ar à superfície. Todas as unidade do balanço de energia em Watt/m2 (Adaptado de Nobre et al., 1991).
24 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil Figura 8: Bioclimatologia para (a) simulação de controle (Amazônia coberta por florestas) e para (b) simulação associada com desmatamento (isto é, bioclimatologia modificada após desmatamento). A área com "1" indica floresta tropical e "6" refere­se a cerrado ou savana. A fronteira floresta­cerrado é indicada pela linha grossa. Adaptado de Nobre et al., 1991.
25 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil Figura 9: Ciclo diurno de (a) coeficiente de reflexibilidade da superfície (albedo), (b) energia radiativa disponível; (c) temperatura do ar, (d) velocidade do vento e (e) déficit de umidade para passagem (linha cheia) e floresta (linha tracejada). Média de 28 dias para passagem a 100 Km ao norte de manaus (Fazenda Dimona) e floresta a 30 Km a nordeste de manaus (Reserva Ducke). (Adaptado de Abracos 1991).
26 Revista Brasileira de Energia Edição Especial – 1992 Alterações climáticas globais e suas implicações para o Brasil Figura 10: Evaporação total diária durante um longo período seco em pastagem na Fazenda Dimona (Adaptado de Abracos, 1991).
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