Energia e Mudança do Clima Global
O Ciclo de Carbono: Nossas Opções

A quantidade de dióxido de carbono (CO₂) na atmosfera está aumentando. O mundo está ficando mais quente. Se isso continuar, os ecossistemas e as economias do mundo sofrerão mudanças drásticas. O que se pode fazer em relação a isso?

Clique na figura acima para ver uma simulação que permite a você decidir o futuro do planeta. Usamos a água de uma banheira para representar o CO 2 na atmosfera. Você consegue evitar que a banheira transborde?

Essa simulação foi criada em Colaboração com o Instituto de Sustentabilidade e a Sociedade de Aprendizado Organizacional. Os números dos gráficos e da animação da banheira foram calculados em um modelo de dinâmica de sistema criado por Dr. Thomas Fiddaman. Sua pesquisa pode ser visualizada aqui.  

Leia as informações abaixo para descobrir mais sobre CO₂, mudança climática e a forma como criamos essa simulação.

CO₂ e Mudança Climática

Sabemos que o dióxido de carbono (CO₂) está aumentando na atmosfera em função de atividades humanas como queima de combustíveis fósseis e desmatamento. Esse aumento é um dos principais fatores para o aquecimento global. Não há mais debates científicos sobre isso. O relatório mais recente do Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas confirmou isso.

Em 2007 a concentração de CO₂ na atmosfera era de aproximadamente 380 partes por milhão (ppm). Todos os anos, as atividades humanas fazem esse número aumentar. Alguns cientistas e economistas do mundo das ciências climáticas, como David Stern e James Hansen (nota) identificaram uma concentração de 450 ppm como o limite máximo de CO₂ que poderia evitar danos mais significativos aos ecossistemas e economias da Terra. Há muita incerteza em relação à gravidade dos efeitos associados a este ou qualquer outro nível-alvo de CO₂.  Optamos por usar esse nesta simulação, mas poderíamos ter escolhido um número maior ou menor. Quando estiver brincando com a simulação, considere como seriam os três cenários se a banheira transbordasse a um nível além de 450 ppm.

Já existe muito mais CO₂ na atmosfera do que em qualquer outro momento dos últimos 425.000 anos. Siga a linha verde até a margem direita do gráfico. É nesse ponto que estamos atualmente.

Não podemos mudar o que já aconteceu—as partes cinzas dos gráficos de nossa simulação mostram o passado, de 1950 a 2007. Agora o desafio é encontrar uma forma de diminuir as emissões de CO₂ para a atmosfera.
A pergunta é, diminuir quanto? Essa simulação desafia você a escolher um futuro para as emissões humanas de CO₂. A parte superior da banheira tem 450 ppm de CO₂. O objetivo: Manter o CO₂ na atmosfera abaixo do nível de 450 ppm. Mas qual a melhor forma de se fazer isso? Devemos continuar permitindo que as emissões aumentem? Devemos manter as emissões no nível atual? Ou devemos reduzir as emissões?

O princípio em funcionamento aqui é estoque e fluxo. Um “estoque” é algo que se acumula, neste caso o CO₂ na atmosfera, representado pela água. A banheira representa a atmosfera da Terra. A água (CO₂) entra na banheira (atmosfera) a partir da torneira acima e sai da banheira através do ralo abaixo. Isso é o “fluxo,” uma representação de quanto entra e quanto sai.

Nos últimos 425.000 anos a quantidade de CO₂ na atmosfera tem flutuado entre 175 ppm e 300 ppm. O fluxo de entrada (a quantidade de CO₂ que entra na atmosfera) e o fluxo de saída (a quantidade de CO₂ removida da atmosfera) estiveram em suficiente equilíbrio durante esse período de tempo para manter o nível de CO₂ dentro dessa faixa. Nas últimas décadas, o fluxo de entrada aumentou drasticamente. Os fluxos agora estão fora de equilíbrio. Mais e mais CO₂ está entrando na atmosfera, mas nem perto disso está sendo removido. Dessa forma, o CO₂ se acumula cada vez mais na atmosfera. A quantidade agora está em uma concentração de 380 ppm. Em nossa simulação, a banheira pode transbordar se a quantidade de CO₂ na atmosfera aumentar a ponto de alterar o clima de forma significativa.

Então o que acha que devemos fazer? Use nosso jogo para ver se você consegue descobrir como deter o aquecimento global. Aqui estão suas opções:

• Permitir Emissões Cada Vez Maiores de CO₂
Um cenário é permitir que as emissões humanas de CO₂ aumentem para mais ou menos os níveis atuais. Isso significa que os governos de todo o mundo não regulariam as emissões de CO₂, e as empresas e as pessoas não tomariam nenhuma ação especial para reduzir as emissões de CO₂. Tudo continuaria como tem sido até agora. Essa abordagem “business as usual” ou “status quo” pergunta: E se não fizéssemos nada?

Os números usados nesse cenário foram as estimativas de “business as usual” do Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC), o grupo internacional dedicado ao estudo desse problema. Nesse cenário, as remoções aumentam naturalmente, mas nunca são capazes de alcançar o aumento das emissões. Até o ano de 2045 os níveis alcançariam 450 ppm. Essa quantidade causaria mudanças significativas na atmosfera, e o aquecimento global causaria mudanças drásticas no meio ambiente.

Em nossa simulação climática, a banheira transbordaria até 2045, e veríamos ainda mais mudanças climáticas significativas. Esse futuro é o que os cientistas do IPCC esperam que irá acontecer se não fizemos nenhuma grande mudança para evitar as mudanças climáticas.

• Estabilizar as Emissões de CO₂
Outra opção é gradualmente deter o aumento de emissões de CO₂ pelos seres humanos nas décadas posteriores a 2007. Esse cenário se baseia vagamente no Protocolo de Kyoto, um tratado internacional para reduzir as emissões de CO₂. O tratado foi negociado pela Convenção Quadro sobre Mudanças Climáticas (UNFCCC) das Nações Unidas em 1997 e entrou em vigor em 2005. Mais de 150 nações foram envolvidas na criação do Procolo de Kyoto, e 84 países assinaram o acordo. Contudo, o acordo também precisou ser ratificado por cada país, e nem todos os que assinaram o protocolo o ratificaram ou aprovaram em casa. Os principais países industrializados incluem Rússia, Japão e os membros da União Européia. Desde então, outros países se juntaram ao acordo, totalizando mais de 165. Estados Unidos e Austrália estão entre os países industrializados que assinaram mas não ratificaram o Protocolo de Kyoto.

Os países que concordaram em seguir o protocolo produzem cerca de 60% dos gases de efeito estuda do mundo. O acordo é para que os países industrializados reduzam as emissões de gás de efeito estufa para 5,2% menos que os níveis de 1990 até 2012. Isso de certa forma estabilizaria as emissões de CO₂. Mas estabilizar as emissões seria suficiente para evitar que os níveis de CO₂ ultrapassassem 450 ppm?

• Reduzir as Emissões de CO₂
E se todos os governos do mundo concordassem em reduzir significativamente as emissões de CO₂? Um plano assim foi proposto pelo ex-vice-presidente norte-americano Al Gore. O climatologista David Stern propôs algo semelhante. Esse cenário exige a redução das emissões de CO₂ em 58% em relação ao nível de 2007 até 2070. O que aconteceria com nossa banheira? Ela ainda transbordaria?

Questões sobre CO₂ e Mudança Climática

O que são emissões de CO₂? 
O dióxido de carbono (CO₂) é um gás que compõe uma pequena fração da atmosfera da Terra. Ele ocorre naturalmente, principalmente como resultado da respiração, da decomposição, da queima de madeira e da liberação de CO₂ dos oceanos. As emissões de CO₂ também são provenientes da queima de combustíveis fósseis e outras atividades humanas. O que mostramos em nossa simulação é este CO₂ gerado pelos seres humanos.

O que são remoções de CO₂? 
Os seqüestradores de carbono removem carbono da atmosfera. Os principais seqüestradores de carbono responsáveis pelas remoções são a fotossíntese e a absorção pelos oceanos.

Os oceanos funcionam tanto como fonte quanto como seqüestro de CO₂. Há uma troca constante de CO₂ entre a atmosfera e os oceanos. O equilíbrio depende de fatores que incluem a temperatura da água e as concentrações de CO₂ tanto nos oceanos como na atmosfera.

Durante centenas de milhares de anos as emissões e remoções estiveram mais ou menos em equilíbrio, com a concentração de CO₂ na atmosfera variando entre 180 e 300 partes por milhão (ppm). Foi assim até que os seres humanos começaram a queimar combustíveis fósseis durante a Revolução Industrial. Essas emissões adicionais de CO₂ são o problema. Atualmente, muito mais CO₂ está sendo liberado do que as plantas ou os oceanos são capazes de absorver. A concentração de CO₂ na atmosfera agora está em 380 ppm, e está subindo.

Por que as remoções parecem seguir as emissões?
O dióxido de carbono flui abaixo da atmosfera, da biosfera e dos oceanos a fim de manter uma distribuição equilibrada. Quando a concentração de CO₂ na atmosfera aumenta, duas coisas acontecem:

• Ocorre a "fertilização do CO₂". As plantas usam mais CO₂ para fotossíntese, produzindo mais folhas e madeira.
• A superfície dos oceanos—misturada com ondas formadas pelo vento— rapidamente absorve CO₂, que então se difunde mais gradualmente nas profundezas do oceano.

Os dois processos têm limites. Os oceanos conseguem apenas absorver esse volume de CO₂ antes de liberarem o mesmo volume de CO₂ de volta à atmosfera. No caso das plantas, as limitações sobre o crescimento impostas pela água e outros nutrientes se tornam importantes. Isso é chamado de “saturação de seqüestro”.

No futuro "Permitir Aumento das Emissões", as remoções aumentam porque a concentração rapidamente crescente de CO₂ na atmosfera continua a impulsionar a absorção. Parte do excesso de CO₂ está sendo absorvida por plantas e oceanos.

No futuro "Reduzir Emissões de CO₂", as remoções caem porque o excesso de CO₂ na atmosfera em relação aos níveis encontrados na biosfera e nos oceanos não é tão grande.

Qual é a relação entre CO₂ e mudança climática?   
Sabemos que o CO₂ absorve calor do Sol e o libera de volta à atmosfera. Voltando milhões de anos no tempo, quando a concentração de CO₂ era mais alta, a Terra era mais quente. Por fim a concentração de CO₂ caiu e o mundo ficou mais frio. Desde a década de 1740 a concentração de CO₂ tem aumentado significativamente, e a temperatura média da Terra também aumentou.

Por que o nível de CO₂ na atmosfera continua a aumentar mesmo quando as emissões são estabilizadas? 
Esse cenário corresponde a clicar no botão do meio em nossa simulação: "ESTABILIZAR AS EMISSÕES DE CO₂." Após mais ou menos 2045 as emissões não estão mais aumentando. Neste ponto, as remoções também ficam estabilizadas ano após ano. Porém, como as emissões são maiores que as remoções, a cada ano mais CO₂ entra na atmosfera do que o que é removido. Então a quantidade de CO₂ na atmosfera continua a aumentar.

É como um ônibus percorrendo a cidade, com pessoas entrando e saindo. Digamos que em um determinado ponto 5 pessoas subam no ônibus e 3 desçam. No próximo ponto a mesma coisa acontece: 5 pessoas sobem e 3 descem. Se esse padrão continuar, o ônibus vai ficar muito lotado. O número de pessoas que entram no ônibus é estável: 5 em cada ponto. Mas, como apenas três pessoas descem, há um aumento de 2 pessoas cada vez que o ônibus pára. A fim de evitar que a lotação fique ainda maior, o mesmo número de pessoas precisa subir e descer do ônibus. E, para reduzir a lotação, mais pessoas precisam descer do que subir.

A fim de manter a concentração de CO₂ na atmosfera em um determinado nível, digamos 450 ppm, as emissões e remoções precisam ser iguais. Para reduzir a concentração de CO₂ na atmosfera, as remoções precisam ser maiores que as emissões.

¹Hansen, James, et. al., 2006: Dangerous human-made interference with climate: A GISS modelE study. Atmos. Chem. Phys., enviado (em inglês).