RealClimate: O problema do CO2 em seis etapas fáceis (Atualização de 2022)

10 de julho de 2022 por Gavin

Uma de nossas postagens antigas mais lidas é a explicação passo a passo de por que aumentar o CO2 é um problema significativo (O problema do CO2 em 6 etapas fáceis). No entanto, isso foi escrito em 2007 – 15 anos atrás! Embora as etapas e conceitos básicos não tenham mudado, há 15 anos de mais dados, atualizações em alguns dos detalhes e conceitos e (ao que parece) melhores gráficos para acompanhar o texto. E assim, aqui está uma versão levemente atualizada e referenciada que deve ser um pouco mais útil.

Passo 1:Há um efeito estufa natural.

O fato de haver um efeito estufa natural (de que a atmosfera restringe a passagem da radiação infravermelha (IR) da superfície da Terra para o espaço) é facilmente dedutível; i) a temperatura média da superfície (cerca de 15ºC) e, ii) saber que o planeta está normalmente próximo do equilíbrio radiativo. Isso significa que há um fluxo de superfície ascendente de IR em torno de (~398 W/m2), enquanto o fluxo externo no topo da atmosfera (TOA) é aproximadamente equivalente à radiação solar líquida absorvida (~240 W/m2). Portanto, deve haver uma grande quantidade de IR absorvida pela atmosfera (em torno de 158 W/m2) – um número que seria zero na ausência de quaisquer substâncias de efeito estufa. Observe que essa radiação IV às vezes é chamada de radiação de onda longa (LW) para distingui-la da radiação de onda curta (SW) proveniente do sol.

Passo 2:Os gases vestigiais contribuem para o efeito estufa natural.

O fato de que diferentes absorvedores contribuem para a absorção do infravermelho atmosférico fica claro nos espectros observados do espaço (à direita), que mostram lacunas características associadas ao vapor d'água, CO2, O3, nuvens, metano, CFCs etc. A única questão é quanta energia total é bloqueado por cada um. Isso não pode ser calculado manualmente (o número de linhas de absorção e os efeitos do alargamento da pressão impedem isso), mas pode ser calculado usando códigos de transferência radiativa. Para algumas partes do espectro, o IR pode ser absorvido pelo CO2 ou pelo vapor de água ou pelas nuvens, mas levando em conta essas sobreposições, descobrimos que 50% do efeito estufa é do vapor de água, 25% das nuvens e cerca de 20% do CO2 e o restante absorvido pelo ozônio, aerossóis e outros gases residuais (Schmidt et al, 2010). Observe que os principais constituintes da atmosfera (N2, O2 e Argônio) não absorvem significativamente na faixa de comprimento de onda do infravermelho e, portanto, não contribuem para o efeito estufa.

Etapa 3:Os vestígios de gases de efeito estufa aumentaram acentuadamente devido às emissões humanas

As concentrações de CO2 aumentaram mais de 50% desde a era pré-industrial, o metano (CH4) mais que dobrou e está acelerando mais uma vez, o N2O aumentou 15% e o O3 troposférico também aumentou. Novos compostos de gases de efeito estufa, como halocarbonos (CFCs, HFCs) não existiam na atmosfera pré-industrial. Todos esses aumentos contribuem para um aumento do efeito estufa.

As fontes desses aumentos são dominadas pela queima de combustíveis fósseis, aterros sanitários, mineração, operações de petróleo e gás, agricultura (especialmente pecuária para metano) e indústria.

Passo 4:O forçamento radiativo é um diagnóstico útil e pode ser facilmente calculado

Lições de modelos de brinquedos simples e experiência com GCMs mais sofisticados sugerem que qualquer perturbação no orçamento de radiação TOA de qualquer fonte é um bom preditor de eventual mudança de temperatura da superfície. Assim, se o sol se tornasse mais forte em cerca de 2%, o balanço de radiação TOA mudaria em 0,02*1361*0,7/4 = 4,8 W/m2 (levando em consideração o albedo e a geometria) (mais energia entraria do que estava saindo) . Isso definiria o forçamento radiativo (RF). Um aumento nos absorvedores de efeito estufa, ou uma mudança no albedo, tem impactos análogos no balanço TOA (mais energia entraria do que sairia). No entanto, o cálculo do forçamento radiativo é novamente um trabalho para os códigos de transferência radiativa que levam em conta os perfis atmosféricos de temperatura, vapor d'água e aerossóis. O relatório AR6 do IPCC usou as estimativas mais atualizadas de Etminan et al (2016), que são semelhantes, mas um pouco mais complicadas do que a fórmula simplificada e frequentemente usada para CO2: RF = 5,35 ln(CO2/CO2_orig) (visto em Tabela 6.2 no IPCC TAR).