Variabilidade do clima contemporâneo

Mudanças globaisDetecçãoAtribuição de causaProjeçõesPrincípio da precaução

IncertezasVariabilidade naturalMecanismos de retroalimentação

Trends in annual maximum (top), mean (middle) and minimum (bottom) temperature, and rainfall (green bar) over Australia during the period 1910 to 2002. Contour interval is 0.5°C per century.

Detecção de mudança do clima (Fonte: IPCC AR4, 2007)D

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961-

1990

Atribuição de causas

Tendência de temperatura (1979–2005) na troposfera 5 km e estratosfera 18 km (Advanced Microwave Sounding Units/NOAA). Fonte: Ramaswamy (2006),Science ; Karl (2006).

Simulação da temperatura média global. Fonte: Stott (2006), AR4 (IPCC 2007)

Atribuição de causas

Concentração de CO2 e O2 (desvio de 21%).Fonte: Canadell (2007), PNAS

Aula 2 – Breve revisão de ClimatologiaNotas de aulas AGM5724 (Interação Biosfera-Atmosfera, IAG/Usp)

Time series of global temperature anomalies of the stratosphere (top) and troposphere (lower) based on weather balloons and satellite measurements.

Zonal average change in air temperature due to 2xCO2 for JJA in a model (Schlesinger & Mitchell 1987)

Atribuição de causas

Incertezas das projeções do clima

Projeções de vários modelos (2001) no cenário SRES A2 (sem ações de mitigação)

Projeção mudança temperatura, chuva (Verão) 2040-2070. Fonte: AR4 IPCC - Marengo et al. (2006)

Projeções do clima século 21 e IncertezasAumento da temperatura e nível do marVariação da precipitação global (aumento médio ~10%) Aumento da frequência e intensidade dos eventos extremos

Previsibilidade intrínseca do sistema climático Variabilidade natural do clima Princípio da precaução

Previsibilidade dos modelos numéricos do estado da atmosfera

Hipótese de resfriamento do Atlântico Norte

1 Corrente quente e salina dos trópicos para os polos (como Corrente do Golfo que aquece a Europa)2 Com resfriamento, densidade aumenta e direciona para o fundo do oceano

3-4 Forma-se o cinturão de transporte do oceano

4 Derretimento do gelo dilue a água salina nos polos, que enfraquece a subsidência e o cinturão de transporte, portanto a Corrente do Golfo

a) Inter-modelosb) Distribuição espacial e temporalc) Intrínsecas (Parametrizações, ex. nuvens, Deriva)d) Variabilidade natural não-simulada (ex. PDO, AMO ...)

Fonte: Cook et al (2008)

Incertezas das projeções do clima

Mecanismos de retroalimentação do sistema climático

1. gelo-albedo2. vapor d’ agua, lapse-rate da temperatura3. nuvens4. biogeofísicos

Mecanismos de retroalimentação de gelo-albedo

Albedo: gelo e neve gelo oceano

Mecanismo “runaway” gelo-albedo Cobertura de gelo do Polo Norte

1 - mecanismo vapor eficiente : UR = cte

-efeito maior alta troposfera

(R.A. positiva

c/ transporte do vapor do topo dos cumulos pelo escoamento de gde escala

(embora regionalmente UR poderá variar +/-)

2- mecanismo R.A. acompanhante

- O mecanismo de R.A. do lapse-rate da temperatura: perde mais radiação termal para o espaço (R.A. negativa)

2ª hipotese - mecanismo ineficiente : UR reduz

Mecanismos de retroalimentação do vapor d´água- Mecanismo do lapse-rate da temperatura

Cirrus finas, transparentes à radiação solar mas absorvem radiação termal da superfície, reemitida em grande extensão da atmosfera até a superfície. Efeito dominante: aquecimento

Estratiformes, grande extensão horizontal, alto albedo solar e absorção termal pequena. Efeito dominante: resfriamentoEx : oceanos subtropicais com grande ocorrencia.

Nuvens de profundidade vertical: Cumulus e Nimbus stratusEfeito reflexão solar em balanço com a absorção termal. Efeito incerto.

Mecanismo de R.A. de nuvens (ou também nuvem-albedo)

• Outra variantes: 1-conteúdo da fase de água: água líquida tendem a absorver termal, cristais de gelo tendem a refletir radiação solar.

• 2- nuvens muito altas acentua-se a presença de cristais de gelo, pode prevalecer refletividade solar.

• 3- nuvens marítimas, mais rasas, pode prevalecer efeito de absorção termal.

• 4 - Nuvens de formação noturna: pode prevalecer efeito absorção termal

Mecanismos de R.A. nos cenários de mudança climática do IPCC

Soden & Held (2006) JClimate

Efeitos de escala local : temperatura e umidade do ar

Pastagem

menorUmidade relativa

Air temperature Specific humidity deficit

Source: Gash et al. (1996)

Pastagem

Maior temperatura máxima

FlorestaFloresta

Mecanismo biogeofísico de RA: mudanças de uso da terra

Simulação desmatamento de grande escala.P reduz, até 650 mm/ano

E reduz, até 500 mm/ano

Fontes: Nobre (1991); Rowntree (1996);Costa & Foley (2000); Sampaio (2008), outros.

Balanço de água Amazonia (mm/ano)

P = E + Transporte2200 1277 923 (58%) (42%)

Mecanismo biogeofísico de R.A. : hipótese desmatamento da Amazônia

Papers em mecanismos de R.A.

Adams J. (2007). Vegetation-climate interaction. How vegetation makes the global environment. Springer in association with Praxis Publishing, Chichester, UK, 232pp. Bony S., R. Colman, V.M. Kattsov, R.P. Allan, C.S. Bretherton, J.L. Dufresne, A. Hall, S. Hallegatte, M.M. Holland, W. Ingram, D.A. Randall, B.J. Soden, G. Tselioudis, M.J. Webb (2006). How well do we understand and evaluate climate change feedback processes? Journal of climate, 19: 3445-3482. Forster, P., V. Ramaswamy, P. Artaxo, T. Berntsen, R. Betts, D.W. Fahey, J. Haywood, J. Lean, D.C. Lowe, G. Myhre, J. Nganga, R. Prinn, G. Raga, M. Schulz and R. Van Dorland (2007). Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor and H.L. Miller (Eds.). Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. Gao C., A. Robock and C. Ammann. (2008). Volcanic forcing of climate over the past 1500 years: an improved ice core-based index for climate models. Journal of Geophysical Research 113, D23111. Hansen J., M. Sato and R. Ruedy (1997). Radiative forcing and climate response. J. Geophys. Res. 102 (D6): 6831-6884. Hartmann D.L. (1994). Global physical climatology. International Geophysics series, volume 56. Academic Press, 412 pp. IPCC (2007). Climate Change 2007: The Physical Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Solomon, S., Qin, D., Manning, M., Chen, Z., Marquis, M., Averyt, K.B., Tignor, M., and Miller H.L. (Eds.), Cambridge Univ. Press, Cambridge, U.K. and New York, U.S.A., 996 pp. Koch D., S. Menon, A.Del Genio, R. Ruedy, I.A. Alienov and G.A. Schmidt (2008). Distinguishing aerosol impacts on climate over the past century. Journal of Climate 22, 2659-2677. Ramankutty N. and J.A., Foley 1999. Estimating historical changes in global land cover: croplands from 1700 to 1992, Global. Biogeochemical Cycles 13, 4:997-1027. Randall, D.A., R.A. Wood, S. Bony, R. Colman, T. Fichefet, J. Fyfe, V. Kattsov, A. Pitman, J. Shukla, A. Noda, J. Srinivasan, R.J. Stouffer, A. Sumi and K.E. Taylor (2007). Climate models and their evaluation. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)). Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. Rotaru M., J. Gaillardet, M. Steinberg and J. Trichet (2006). Les climats passés de la terre. Société Géologique de France, Vuibert, 195pp. Sarmiento G.L and N. Gruber (2006). Ocean biogeochemical dynamics. Princeton University Press, 503pp. Soden B.F. and I.M. Held (2006). An assessment of climate feedbacks in coupled ocean-atmosphere models. J. Climate, 19: 3354-3360. Wallace J.M. and P.V. Hobbs (2006). Atmospheric science: an introductory survey (2nd edition). International Geophysics Series 92, Associated press, 484pp. Wang Y.M., J.L. Lean and N.R. Sheeley (2005). Modeling the sun's magnetic field and irradiance since 1713. Astrophysical Journal 625, 1, 522-538

Mudanças de uso da terra – desmatamento e controle climático

Redução da chuva

Aumento da chuva

Circulação fluvial e formação de cumulos rasos – fenômeno natural

satélite Aqua/NASA 19Ago2009

Saad et al 2010

Discussão da importância da floresta tropical, temperada, boreal no clima global

Desmatamento florestas tropicais P ↓, T↑

Desmatamento florestas boreais Neve ↑, T↓

Desmatamento floresta temperada

Inverno: neve ↑, T↓

Verão: P ↓ ,T↑

Índice de Teleconexão regional/global sobre regiões terrestres

Floresta Tropical Forte

Floresta Boreal Forte

Floresta temperada Moderada

Savanna Fraca

T (oC) P (mm/d)