Nesta unidade temática, você vai aprender

• A compreender a importância da manutenção das áreas verdes para as trocas de energia e umidade e manutenção do microclima local;

• A compreender como os ambientes florestais e urbanos modificam as condições atmosféricas e o clima local;

• A conhecer as características de uma ilha de calor urbana;

• A diferenciar variabilidade climática de mudança climática, a fim de analisar as características da mudança global;

• A avaliar o uso do solo em escala global para as mudanças climáticas;

• A avaliar os impactos das mudanças climáticas sobre os sistemas ambientais.

Uso do solo: de alterações microclimáticas às mudanças climáticas

Neste capítulo, estudaremos as alterações microclimáticas, ou seja, dos climas da camada limite de escala local às mudanças climáticas.

Microclimas

Segundo BARRY e CHORLEY (2013), os climas de escala local ocorrem dentro da camada limite da Terra, que tem aproximadamente 1 m de espessura, variando conforme o local e as condições locais. Dentro da camada limite, os processos de difusão mecânica e convectiva transportam massa e energia, trocam aerossóis e substâncias químicas. É uma camada propensa ao resfriamento noturno e ao aquecimento diurno. Nela, a velocidade do vento diminui com o atrito.

No Capítulo 2, vimos a radiação solar e o albedo de diferentes superfícies. Iniciaremos este capítulo analisando o balanço energético das superfícies.

Nas florestas de coníferas, o albedo é de 8-14% e nas florestas decíduas (perda de suas folhas durante o outono e o inverno), variam de 12-18%, aumentando à medida que o dossel se torne aberto. Numa savana semiárida e matas de capoeira (caatinga) são muito maiores. Medidas feitas no verão em uma floresta de carvalhos de 30 anos indicam 5,5% de saldo de radiação no topo do dossel são armazenados no solo e nas árvores. Matas densas interceptam 80% da radiação incidente nas copas das árvores e menos de 5% alcançam o solo da floresta.

As florestas impedem o movimento lateral e vertical do ar e, com isso, a construção de quebra-ventos para proteger lavouras e solos são muito utilizados, já que têm efeito microclimático.

Em microescala, a vegetação florestal tem um efeito importante nas condições de temperatura, pois abriga do Sol, promove a evapotranspiração e diminui as temperaturas máximas diárias.

Segundo BARRY e CHORLEY (2013), os climas de pequena escala são determinados pela importância relativa dos componentes do balanço de energia superficial, que variam em quantidade, dependendo da hora do dia e da estação do ano. As superfícies de solo exposto podem ter variações amplas de temperatura, controladas pelo fluxo lento de calor sensível para a atmosfera e pelo fluxo de calor para o solo. Já os corpos d’água superficiais são controlados pelo fluxo lento de calor latente para atmosfera e por fluxos advectivos.

As superfícies de neve e gelo apresentam transferências pequenas de energia no inverno. Depois do derretimento da neve, a radiação líquida é grande e positiva, balanceada por perdas turbulentas de energia (BARRY e CHORLEY, 2013).

As superfícies com vegetação florestal têm um albedo menor do que os demais tipos de vegetação. A estrutura vertical de uma floresta produz diversas camadas microclimáticas distintas, particularmente em florestas tropicais. A velocidade dos ventos é baixa nas florestas e as árvores formam importantes cinturões de proteção. Ao contrário da vegetação de pequeno porte, tipos diferentes de árvores apresentam uma variedade de taxas de evapotranspiração e, portanto, afetam as temperaturas locais e a umidade da floresta de maneiras diferentes. As florestas podem ter um efeito topográfico marginal sobre a precipitação em condições convectivas nas regiões de média latitude (temperadas), mas o gotejamento da neblina é mais significativo em áreas nebulosas. A disposição da umidade na floresta é afetada pela interceptação e evaporação no dossel, mas as bacias florestadas têm perdas maiores por evapotranspiração do que aquelas com cobertura de gramíneas. Portanto, os microclimas florestais apresentam temperaturas mais baixas e variações diurnas menores BARRY e CHORLEY (2013).

Microclimas urbanos

BARRY e CHORLEY (2013) destacam que os climas urbanos são dominados pela geometria e composição de superfícies construídas e pelos efeitos das atividades humanas urbanas. A composição da atmosfera urbana é modificada pela adição de aerossóis, que produzem poluição por fumaça e neblina. Ela também é modificada por gases industriais, como dióxido de enxofre e uma cadeia de reações químicas iniciada pela fumaça do escapamento de automóveis, que causa smog e inibe a radiação incidente e emitida. Ao redor de cidades, formam-se domos de poluição, emissão de gases particulados que ascendem para a troposfera produzindo uma ampla abóbada do centro para a periferia. 

O fluxo lento de calor sensível para a atmosfera e o fluxo de calor para o solo dominam o balanço de calor urbano – com exceção das praças da cidade – e até 70-80% da radiação incidente podem se transformar em calor sensível, que apresenta uma distribuição variável entre as complexas formas do meio construído urbano BARRY e CHORLEY (2013).

As influências urbanas se combinam para gerar temperaturas geralmente mais altas do que nas áreas rurais adjacentes devido, no mínimo, à importância crescente da geração de calor pelas atividades humanas. Esses fatores levam à ilha de calor urbana, que pode ser 6-8°C mais quente do que as áreas adjacentes nas primeiras horas de noites calmas e claras, quando o calor armazenado pelas superfícies urbanas está sendo liberado BARRY e CHORLEY (2013).

BARRY e CHORLEY (2013) mostram que a diferença de temperatura urbana-rural em condições calmas está estatisticamente relacionada com o tamanho da população da cidade, a geometria da cobertura urbana e a visão do céu.

A ilha de calor pode ter algumas centenas de metros de espessura, dependendo da configuração dos prédios. Também as cidades tendem a ser menos úmidas do que as áreas rurais, mas sua topografia, rugosidade e qualidades térmicas podem intensificar a atividade convectiva no verão sobre e a sotavento da área urbana, causando mais tempestades e chuvas fortes, segundo BARRY e CHORLEY (2013).

As cidades tropicais apresentam ilhas de calor, mas a fase diurna tende a ser defasada em relação às cidades de latitudes médias. A amplitude térmica é maior durante condições de estação seca.

Mudanças climáticas

As mudanças climáticas podem ocorrer em decorrência dos fatores cósmicos do clima, como a atividade solar, a variação da excentricidade eclíptica, a variação da obliquidade da eclíptica e a precessão do eixo da Terra ou dos equinócios.

Todos esses fatores afetam a energia que chega ao nosso planeta, portanto, todos os tipos de clima são consequência da ação dos fatores climáticos sobre os elementos climáticos: FATORES → ELEMENTOS CLIMÁTICOS →TIPOS DE CLIMA.

A Terra passou por vários períodos glaciais e interglaciais (quentes) decorrentes dos fatores cósmicos do clima. O engenheiro e geofísico Milankovitch pesquisou a influência dos parâmetros orbitais da Terra no clima do planeta. Milankovitch começou seu trabalho em 1911, a fim de determinar os parâmetros orbitais que justificavam a variação latitudinal e sazonal da radiação solar recebida na superfície terrestre e identificou a excentricidade, precessão e obliquidade.

Entretanto, os fatores antropogênicos, decorrentes das atividades humanas, têm imposto perturbações sobre o sistema global.

BARRY e CHORLEY (2013) destacam que a temperatura do ar superficial é a medida para avaliar o estado climático. O estado climático, também, é influenciado pelas atividades antrópicas.

Nos últimos 100 anos, verificou-se a elevação da temperatura superficial na média global. Essa elevação pode ser atribuída, principalmente, ao aumento nas concentrações de dióxido de carbono e outros gases de efeito estufa na atmosfera, por atividades antrópicas.

O Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) é o órgão das Nações Unidas para avaliar a ciência relacionada às mudanças climáticas. O IPCC publicou, em agosto de 2021, o seu sexto relatório para analisar o estado atual do clima. O relatório detalha as implicações das atividades humanas nas mudanças climáticas e suas implicações para os diferentes sistemas terrestres: atmosfera, oceano, criosfera e biosfera.

As projeções do IPCC para o decorrer do século XXI, pressupondo uma variedade de cenários de emissões para gases de efeito estufa, entre outros compostos, indicam uma elevação da temperatura superficial global na faixa de 1,5 – 4,5 °C até o ano de 2100, com um aumento do nível do mar entre 0,5 a 1 m, não descartando um aumento de 2 m até 2100, em consequência de possíveis processos de desintegração das massas de gelo que estão nas margens marítimas da Antártica e Groenlândia.

A criosfera – conjunto do gelo, da neve e do solo congelado (permafrost) presentes na superfície da Terra – interage diretamente com os oceanos, impactando direta ou indiretamente todas as pessoas do planeta. O oceano tem um papel fundamental na captação e redistribuição do dióxido de carbono antropogênico e do calor, bem como seu envolvimento crucial no ciclo hidrológico. Mudanças na média global do nível do mar são consequência do aquecimento dos oceanos (resultando em expansão termal) e da quantidade de água doce liberada dos continentes, sendo que dois terços da água doce na Terra está na forma de gelo.

O levantamento do IPCC mostra que a retração das geleiras de montanha é sem precedentes nos últimos 2 mil anos, pelo menos, em consequência das mudanças climáticas causadas pelas emissões de gases estufa por atividades humanas. A retração é ainda maior nas geleiras localizadas nos trópicos, em particular os Andes tropicais. Esse degelo tem implicações severas na segurança hídrica de milhões de habitantes das regiões mais áridas de países como a Bolívia e o Peru. O Grupo de Trabalho em Neve e Gelo do Programa Hidrológico Internacional da UNESCO estimou uma redução de 50% na superfície glacial boliviana entre a década de 1970 e o ano de 2017. Filipe Lindau (2020) revisou em sua tese as relações entre as geleiras da Cordilheira dos Andes e a variabilidade climática da América do Sul. As principais causas para esse acelerado degelo são as temperaturas atmosféricas mais elevadas e a maior frequência de eventos El Niño intensos. Esses eventos tendem a reduzir a precipitação sobre as geleiras, favorecendo um balanço de massa negativo, condição em que o derretimento na base da geleira é maior do que a recarga de neve no seu topo, levando à perda no volume de gelo. Condições mais secas nos Andes tropicais também ocorrem quando há menos umidade vindo da bacia Amazônica. Esse menor aporte de umidade está se tornando mais frequente devido à tendência de aquecimento do Oceano Atlântico tropical. No ano de 2005, por exemplo, temperaturas mais altas nessa porção do Oceano alteraram a circulação atmosférica, levando a condições extremamente secas na Amazônia e a um forte balanço de massa negativo em geleiras da Bolívia. Ou seja, condições ambientais na Amazônia têm influência na dinâmica das geleiras andinas. Outro exemplo é que a deposição de elevadas concentrações de fuligem, proveniente das grandes queimadas recentes na Amazônia, contribuí para o aumento nas taxas de derretimento das geleiras bolivianas. Já o desmatamento de grandes áreas da floresta Amazônica pode afetar na precipitação sobre essas geleiras, já que a evapotranspiração tem uma influência significativa na quantidade de umidade que chega à região andina. Portanto, uma estimativa de cenários futuros das condições hídricas nos Andes tropicais, que possibilite traçar estratégias de mitigação/adaptação, depende de um detalhado conhecimento climático da América do Sul tropical. Parte desse conhecimento vem sendo construído a partir da interpretação química das camadas de neve que se depositam a cada ano no topo das geleiras andinas mais elevadas. Porém, essas camadas, formadas ao longo dos últimos milênios, estão igualmente ameaçadas. Ou seja, o derretimento do gelo nos Andes também coloca em risco a preservação do registro das condições ambientais da América do Sul tropical.

Portanto, os serviços prestados às pessoas pelo oceano e/ou criosfera incluem alimentos e água doce, energia renovável, saúde e bem-estar, valores culturais, comércio e transporte. Nesse sentido, as comunidades que vivem em estreita conexão com os ambientes polares, montanhosos e costeiros estão particularmente expostas aos perigos atuais e futuros das mudanças nos oceanos e na criosfera (IPCC, 2019).

Conforme o IPCC, o aquecimento do planeta pode ser observado pela temperatura média para o período de 2011-2020 que foi 1,09 ° C mais alta do que para o período de 1850-1900. Essas temperaturas mais altas (com mudanças nos padrões de precipitação) alteraram o início e o fim das estações de cultivo, contribuem para a redução do rendimento das culturas regionais, reduzem a disponibilidade de água doce e colocam a biodiversidade sob maior estresse, aumentando a mortalidade das árvores. Os níveis crescentes de dióxido de carbono atmosférico têm contribuído para aumentos observados no crescimento das plantas, bem como para aumentos na cobertura de plantas lenhosas em pastagens e savanas.

As preocupações com as condições climáticas cada vez mais se acentuam. Embora o ser humano faça parte da natureza, coexistindo com ela, reduz a natureza a capital e, portanto, a coloca em segundo plano, já que o primeiro plano é econômico. Nesse sentido, a lógica econômica é contrária à lógica ambiental.