MUDANÇAS CLIMÁTICAS GLOBAIS E IMPACTOS NO MUDANÇAS CLIMÁTICAS GLOBAIS E IMPACTOS NO BRASILBRASIL

Carlos A NobreInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais – INPE

“I Seminário Internacional sobre Mudanças Climáticas e Impactos na Agricultura”

UFV, Viçosa, 22 de Junho de 2006

Principais Desafios da Humanidade nos próximos 50 anos

1. Energia2. Água3. Alimentos4. Ambiente5. Pobreza6. Terrorismo e Guerra7. Doenças8. Educação9. Democracia10. População

Conteúdo ...

• Introdução: as mudanças climáticas globais

• Exemplos de Impactos no Brasil

• Conclusão: o que pode ser feito?

FOTOSSINTESE

O PARADOXO TERRESTRE

3,5 bilhões atrás

Efeito Estufa

Concentração de gases de

Efeito EstufaDióxido de carbono: aumento de 33% Metano: aumento de 100%

Observatório de Mauna Loa

Amostras em gelo Amostras em gelo

Flascos

1700 1800 1900 2000Ano

1700 1800 1900 2000Ano

260

280

300

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1600

1800

CO

2 co

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Met

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Source: IPCC

Quais são as magnitudes e as escalas temporais das perturbações humanas no registro de temperatura?

Muitos dos agentes do aquecimento têm tempo de residência de décadas ou mais

Todos os conhecidos agentes de esfriamento têm tempo de residência relativamente curto

-> implicações com respeito a efeitos e opções de curto e longo prazos

Implicações Globais de Mudanças Climáticas

Evidência do Aquecimento Global do Clima 2004: o quarto ano mais quente do registro histórico 2005: o ano mais quente do registro histórico 10 dos 10 anos mais quentes do registros histórico

ocorreram na última década (1996-2005)

Temperatura à Superfície Aumentou

cerca de 0,7oC desde 1900

2004

+0,44oC

Novas Observações satelitárias quantificam o aumento do nível do mar da última década

[Figures from Cazenave and Nerem, 2003]

Natural (modelo)

–0.5

0.0

0.5

1.0

Antropogênico (modelo)

–0.5

0.0

0.5

1.0

Mu

dan

ça d

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pera

tura

(°C

)

Natural + Antropogênico (modelo)

Data (anos)1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000

–0.5

0.0

0.5

1.0

Modelos Climáticos Globais repreduzem o Aquecimento Global ……

Met

Offi

ce /

Had

ley C

en

tre

Fatores Naturais (variabilidade solar e eruipções vulcânicas) explicam o aquecimento em meados do Século

Fatores Antropogênicos explicam o aquecimenteo recente, com os aerossóis mascarando boa parte do aquecimento dos gases de efeito estufa.

Soma dos fatores naturais e humanos produzem um bom ajuste às observações

Observações(linha preta)

Um experimento idealizado: estabilizar todas as concentrações hoje

Courtesy: S. Solomon

Previsão de uma resposta à “esabilização” por um modelo

Um “compromisso” com mudanças climáticas futuras (devido ao longo tempo de residência dos agentes de aquecimento na atmosfera atual) já foi feito: “uma corda esticada”

Se nós estabilizássemnos as concentrações (não emissões) de todos os GEE e aerosóls aos níveis do presente imediatamente, abaixo se apresenta o que poderia acontecer.

Estamos aqui!

Past

Futuro ? …ar continua a aquecer nas próximas décadas na medida que a

camada de mistura do oceanos lentamente se ajusta ao forçamento

radiativo

Courtesy of the Hadley center

Courtesy: S. Solomon

Temperatura do ar média anual e global (em relação à média 1961-1990)

[°C]SRES B1

GEE = constSO4 (antrop.)=0

ConcentraçõesConstantes (GEE + SO4)

ano

observadosimulado

Remoção dos aerossóis de sulfato podem ter grande impacto!

Podem ocorrer mudanças climáticas abruptas ou modificações de

ocorrência de extremos climáticos?

Atmosfera mais quente maior quantidade de vapor d’água na atmosfera aumento da ocorrência de eventos extremos

Poder de destruição dos furacões vem crescendo nos últimos 30 anos

(Emanuel, 2005)

Crescente poder dos furacões está correlacionado com o aquecimento dos oceanos !

Anomalia da Temperatura da Superfície do Mar no Caribe para Agosto 2005 (isotermas de 0,5 Celsius em relação à média de 1961-1990)

Source: IRI, 2005

Furacão Katrina: resultado da variabilidade natural ou doaquecimento global?

Furacão Catarina (27 de março de 2004): primeiro furacão observado no Atlântico Sul!

Quão confiante podemos estar no nosso entendimento da mecânica de geleiras, tendências futuras, degelo futuro, precipitação futura?Qual é o risco de uma “surpresa” climática e quão bem ela é modelada?

Mudanças Climáticas Abruptas?

Limites Climáticos “Perigosos”

• 0,6 C Branqueamento de corais• 0,6 C Perda de gelo da Antártica Ocidental• 0,7 C Desaparecimento da geleira do Kilimanjaro• 1,0 C Desaparecimento das geleiras dos Andes

tropicais• 1,6 C Início do derretimento da geleira da Groelândia• 2-3 CColapso da floresta Amazônica• 4 C Colapso da corrente termohalina

– Source: Exeter Conference, 2005

Ilustrações dos Impactos do Aquecimento Global no Brasil

Quão vulnerável é o Brasil ao clima e suas variações?

Vulnerabilidade à Variabilidade do Clima Atual

• Observações mostram que, com poucas exceções, as temperaturas estão aumentando na América do Sul e a tendência vem se acelerando nos últimos 30 anos, especialmente desde os anos 90.

• Os impactos resultantes da variabilidade natural do clima, incluindo extremos, são muito comuns no Brasil e afetam todos os setores e sistemas.

• A vulnerabilidade e risco da população e setores econômicos à variabilidade do clima e aos extremos estão aumentando no Brasil na medida que a população cresce e os padrões dos usos da terra se modificam.

Vulnerabilidade à Variabilidade do Clima Atual

• Há um grande conjunto de eventos extremos do tempo e do clima usualmente associados a impactos significativos no Brasil.

• Chuvas torrenciais e inundações, enchentes e deslizamentos encontram-se entre os principais desastres naturais em grande parte do Brasil, resultando em centenas de mortes e significativa perda econômica e perturbação social.

• O efeito cumulativo das secas, principalmente aquelas afetando o Nordeste do Brasil, afetam dezenas de milhões de pessoas e impactam os ecossistemas naturais e os agro-ecossistemas.

Projeções das Mudanças Climáticas para o Brasil• Há ainda grande incerteza sobre os cenários futuros de mudanças climáticas na escala regional: estimativas indicam uma faixa de aumento de temperaturas de 0,4 C to 1,8 C em 2020 até 1,0 C a 7,5 C em 2080 para a América do Sul.

• Os maiores valores de aquecimento acontecerão na porção tropical da América do Sul.

• Alto grau de incerteza sobre as projeções de mudanças dos ciclos hidrológicos, com uma tendência de climas mais secos na América do Sul Tropical no final do Século.

• A incerteza é ainda maior sobre projeções do ciclo hidrológico para o sul e sudeste do Brasil.

•Projeções de aumentos de ocorrência de eventos meteorológicos e climáticos extremos

Conclusões (tentativas)

Impactos sobre os Desastres Naturais

O projetado aumento da ocorrência de extremos climáticos irá ocasionar aumento dos desastres naturais associados a ondas de calor, secas, inundações, vendavais e ressacas.

Conclusões (tentativas)

Impactos sobre Sistemas Naturais

Alta probabilidade de grandes impactos sobre os ecossistemas naturais, aumento de desaparecimento de florestas tropicais e catastrófica extinção para muitas espécies da flora e da fauna.

A combinação sinérgica das mudanças climáticas regionais causadas pelo aquecimento global e aquelas devidas aos desmatamentos ocorrendo nas próximas décadas podem potencialmente levar o equilíbrio bioma-clima atual a um novo equilíbrio estável, com “savanização” de partes da Amazônia e “desertificação” em partes do Nordeste.

Conclusões (tentativas)

Impactos sobre a Agricultura

Com exceção do Sul, onde os efeitos de “fertilização” de dióxido de carbono contrabalançam efeitos negativos das mudanças climáticas, produtividade da agricultura é prevista diminuir no país, principalmente nas áreas tropicais e subtropicais

Conclusões (tentativas)

Impactos sobre os Recursos Hídricos

Com respeito aos recursos hídricos, ainda que se leve em conta as incertezas das projeções de sua disponibilidade, a região semi-árida é a que apresenta a maior probabilidade de ser afetada pelo decréscimo da disponibilidade hídrica. Os impactos sobre a geração hidrelétrica são incertos devido a incerteza nas projeções das chuvas e escoamento superficial nas principais bacias geradoras de hidroeletricidade.

Conclusões (tentativas)

Impactos sobre as Zonas Costeiras

O aumento do nível do mar irá afetar profundamente a extensa zona costeira do país. Apresenta um sério risco às áreas de mangue, irá aumentar a intrusão de sal nos recursos de água doce, aumento da frequência e intensidade de ressacas, associadas a mudanças das circulações atmosféricas.

Conclusões (tentativas)

Impactos sobre a Saúde Humana

O aumento das temperaturas provavelmente irá causar o aumento das taxas de transmissão de doenças transmissíveis por vetores tais como malaria, dengue, porém, se climas mais secos ocorrerem em partes da Amazônia, poderia diminuir o risco da transmissão de malaria.

Impactos de Mudanças Climáticas numa Região Vulnerável do Brasil:

O Semi-Árido do Nordeste: aumento da temperatura irá muito provavelmente

aumentar a evaporação, reduzindo a disponibilidade hídrica à superfícies

Vulnerabilitade Social a Secas no Nordeste do Brasil

Vulnerabilitade Social a Secas no Nordeste do Brasil

Região Semi-árida

Agricultura de Subsistência

Baixa Renda

Falta de emprego

Falta de acesso a informação sobre previsão climática

Falta de AlimentoFalta de Alimento

Mudanças no Perfil

Epidemiológico

Mudanças no Perfil

Epidemiológico

Perda da colheita

Perda da colheita

Falta de AssistênciaGovername

ntal

Falta de AssistênciaGovername

ntal

MigraçãoMigração

População

Rural

População

Rural

SecaSeca

Falta de Água

Falta de Água

Higiene deficienteHigiene

deficiente

Aumento da mortalidade infantil divido a diarréia

Má nutrição infantil

Expansão da Leishmaniose

visceral nas cidades

Figura 8. Cálculo do balanço hídrico para Arco Verde, PE, assumindo um aumento de 15% na precipitação distribuídos uniformemente por todos os meses e para três cenários de temperatura: temperatura atual, aquecimento de 2 C e aquecimento de 4 C.

Cáculos de Balanço Hídrico para o Nordeste Déficits Hídricos

+ 2 C

+ 4C

Arco Verde, PE

Todos os meses com déficit hídrico!

Impactos na Agricultura

Expected impacts of climate change Expected impacts of climate change on CROP YIELDS in the Pampas on CROP YIELDS in the Pampas region of Argentina, Brazil and region of Argentina, Brazil and

UruguayUruguay

Expected impacts of climate change Expected impacts of climate change on CROP YIELDS in the Pampas on CROP YIELDS in the Pampas region of Argentina, Brazil and region of Argentina, Brazil and

UruguayUruguay

LA27

María I. Travasso (INTA)

Expected impacts of climate change on CROP YIELDS in Expected impacts of climate change on CROP YIELDS in the Pampas region of Argentina, Brazil and Uruguay, the Pampas region of Argentina, Brazil and Uruguay, Travassos et al., 2005.Travassos et al., 2005.

Efeito do aumento do CO2 na Agricultura do Sul do Brasil

Maize Yield

6

8

10

12

14

16

30-60 70-00 Ft+CO2

Soybean Yield

1

2

3

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30-60 70-00 Ft+CO2

Wheat Yield

3

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30-60 70-00 Ft+CO2

Maize Yield

6

8

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30-60 70-00 Ft

Soybean Yield

1

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6

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30-60 70-00 Ft

Wheat Yield

3

4

5

6

30-60 70-00 Ft

Estômato são póros nas folhas das plantas (dimensões típicas 10-100 x 10-6 m), as quais abrem e fecham em resposta a estímulos ambientais, permitindo que dióxido de carbono entre (para ser assimilado durante a fotossíntese) e que vapor d’água saia (formando o fluxo de transpiração).

Fonte: Mike Morgan (www.micscape.simplenet.com/mag/arcticles/stomata.html)

Estômato das Plantas : Conecta água com CO2

Stomatal Conductance and CO2

• Stomatal pores control the flow of CO2 into plants to be fixed by photosynthesis, and the flow of water to the atmosphere which makes up the transpiration flux. They link together the terrestrial water and carbon cycles.

• There is evidence of stomatal closure under elevated CO2 in a wide-range of lab and small-scale experiments. Such closure could reduce transpiration and increase runoff (and freshwater availability) in the future.

• But…some longer-term experiments do not see CO2-induced stomatal closure, and there are boundary layer and leaf area index feedbacks that may make closure irrelevent at the large-scale.

Courtesy: P. Cox

Window of susceptibility Highly influenced by weather variables

FUSARIUM HEAD BLIGHT OF WHEAT

Courtesy: J. M. Souza, Embrapa-Trigo

Weather inputsHistoric daily weatherScenario daily weather

Wheat crop model

Agronomic inputsEarly spring wheatNine sowing datesThree-day intervalsSoil properties

FHB incidence

INF = Environmental sub-model

Infection episode Minimum of 48 hr of wetting (P e RH)

2 days with P0.3 and RH80% on average 1 day with P0.3 and RH80% preceeded ou followed by one day with P=0 and RH85%

INF is calculated when two conditions are met …

Are such data available from GCM?

Conclusions of the study

Models using climatic variability and trend analysis are tools for defining FHB-risk

FHB - Blame it on Minimum Tillage

More frequent FHB epidemics in the future

Raise food safety concerns

There is a need for breeding more resistant wheat

Interactions with other crops/pests

Impactos das Mudanças Climáticas na Diversidade Biológica e Redistribuição de Biomas

Quais serão as alterações de biomas da América do Sul em resposta ao aquecimento global provocado

pelo aumento do Efeito Estufa?

Geog

rafi

a

Ecolo

gia

Modelagem de Distribuição Geográfica de Espécies

Pontos de Ocorrência

Algoritmo Precipitação

Tem

pera

tura

Modelo do Nicho Ecológico

Previsão da

Distribuição

Geog

rafi

a

Ecolo

gia

Análise de Redistribuição de Biomas em face a Mudanças Climáticas

Área de Ocorrência

Algoritmo Precipitação

Tem

pera

tura

Modelo de Biomas

Previsão daDistribuição

Projeção de Biomas comMudançaClimática

Projeção considerando alterações climáticas

Impactos de mudanças climáticas sobre as espécies arbóreas do Impactos de mudanças climáticas sobre as espécies arbóreas do Cerrado BrasileiroCerrado Brasileiro

• Dois cenários do Modelo Climático Global (HadCM):

+ 0.5% por ano de CO2

+ 1% por ano de CO2

• Nove coberturas de vegetação tícpicas dos cerrados

• 162 espécies: >30 pontos

Previsão de distribuição presente Previsão de distribuição presente (1961-1990) e futura (2055) de(1961-1990) e futura (2055) de Acosmium subelegans Acosmium subelegans

Área projetada para permanecer habitável em 2055 (1% CO2)

Área projetada para permanecer habitável em 2055 (0,5% CO2)

Previsão de riqueza para 162 espécies de Previsão de riqueza para 162 espécies de árvores do Cerrado: presente (1961-1990)árvores do Cerrado: presente (1961-1990)

Impactos para as 162 espécies estuddadasImpactos para as 162 espécies estuddadas((Biota Neotropica 2003, Thomas et al.,Nature 2004)

• Cenário DX (+ 0,5% CO2):

– 18 espécies extintas

– 91 espécies com redução > 90%

• Cenário AX (+ 1% CO2):

– 56 espécies extintas

– 123 espécies com redução > 90%

Projeção para 2050: + 2 °C ►24% extinção!

Determinação de áreas prioritárias para conservação considerando Determinação de áreas prioritárias para conservação considerando mudanças climáticas baseado em dois cenários:mudanças climáticas baseado em dois cenários:

87 espécies

+ 1%+ 1%

63 espécies

+ 0.5%+ 0.5%

Miles et al. 2004. The impact of global climate change on tropical forest biodiversity in Amazonia. Global Ecology and Biogeography, (Global Ecol. Biogeogr.)

43% de 69 espécies de Angiosperms tornam-se inviáveis até 2095

Climate Model:HADCM2GSa11% CO2 increase/yr

= SI/2

Anomalias médias entre 2070 e 2099 de precipitação e temperatura para cada modelo e para a média dos 6 modelos (AVG).

Anomalias de Temperatura ( C) para 2070-2099

A2 Cenário de Altas Emissões de GEE

Anomalias médias entre 2070 e 2099 de precipitação e temperatura para cada modelo e para a média dos 6 modelos (AVG).

Anomalias de Precipitação (mm/dia) para 2070-2099

A2 Cenário de Altas Emissões de GEE

Biomas para cada modelo com base nas anomalias médias entre 2070 e 2099; AVG se refere aos biomas obtidos com a média dos 6 modelos.

Projeção de Distribuição de Biomas para a América do Sul para 2070-2099

A2 Cenário de Altas Emissões de GEE

savana

floresta

A vegetacao em 2070-2100, dois Cenarios de CO2

Alto Aumento de CO2 Baixo Aumento de CO2

Atual

2070-2100(media de 6 modelos)

Nobre et al. 2004

Evolução Temporal da Área de FlorestaCenário A2

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

pot 2000-2029 2035-2064 2070-2099

Período

Áre

a (

*106

km

2)

CCCMA CCSRN

CSIRO GFDLR

HADCM ECHAM

MÉDIA (valor médio da área prevista pelos modelos)

Finalizando, o que o pode o Brasil fazer no tocante às Finalizando, o que o pode o Brasil fazer no tocante às mudanças climáticas globais?mudanças climáticas globais?

• Incertezas sobre as mudanças climáticas no Brasil não podem levar à inação e a postergação de adoção de políticas públicas para atacar o problema

• A partir de estudos científicos de impactos, estabelecer as vulnerabilidades dos sistemas naturais e sócio-econômicos a estas mudanças, assunto muito pouco compreendido

• Implementar políticas públicas de adaptação e redução de vulnerabilidades (redução da pobreza, educação ambiental, tecnologias apropriadas, etc.)

• Mitigar as emissões de gases de efeito estufa, principalmente através da redução dos desmatamentos da floresta tropical