História da Ciência da Mudança Climática
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Mudanças regionais, antiguidade até o século XIX
Desde os tempos antigos, as pessoas suspeitavam que o clima de uma região poderia mudar ao longo de séculos. Por exemplo, Theophrastus, um aluno do filósofo grego antigo Aristóteles no século IV aC, contou como a drenagem dos pântanos havia tornado uma localidade específica mais suscetível ao congelamento e especulou que as terras se tornaram mais quentes quando a limpeza das florestas os expôs à luz solar. No século I aC, o escritor e arquiteto romano Vitruvius escreveu sobre o clima em relação à arquitetura habitacional e como escolher locais para as cidades. Os estudiosos europeus e mais tarde renascentistas viram que o desmatamento, a irrigação e o pastoreio haviam alterado as terras ao redor do Mediterrâneo desde os tempos antigos; Eles acharam plausível que essas intervenções humanas tivessem afetado o clima local. Em seu livro publicado em 1088, o estudioso chinês da dinastia do norte e estadista Shen Kuo promoveu a teoria das mudanças climáticas graduais ao longo de séculos de tempo, uma vez que os antigos bambus petrificados foram preservados no subsolo na zona climática seca e na região norte de Yanzhou, agora Os dias modernos Yan'an, província de Shaanxi, longe das áreas climáticas mais quentes e úmidas da China, onde os bambus geralmente crescem.
A conversão do século XVIII e XIX do leste da América do Norte, da floresta em terras cultivadas, trouxe mudanças óbvias dentro de uma vida humana. Desde o início do século 19, muitos acreditavam que a transformação estava alterando o clima da região - provavelmente para melhor. Quando os agricultores da América, apelidados de "sodbusters", assumiram as grandes planícies, eles sustentaram que "a chuva segue o arado". Outros especialistas discordaram e alguns argumentaram que o desmatamento causou um rápido escoamento e inundações da água da chuva, e poderia até resultar em chuvas reduzidas. Os acadêmicos europeus, convencidos da superioridade de sua civilização, disseram que os orientais do antigo Oriente Próximo haviam convertido sem atenção suas terras exuberantes em desertos empobrecidos.
Enquanto isso, as agências climáticas nacionais começaram a compilar massas de observações confiáveis de temperatura, chuva e similares. Quando esses números foram analisados, eles mostraram muitos aumentos e quedas, mas nenhuma mudança constante a longo prazo. No final do século XIX, a opinião científica havia se voltado decisivamente contra qualquer crença em influência humana no clima. E quaisquer que sejam os efeitos regionais, poucos imaginavam que os humanos poderiam afetar o clima do planeta como um todo.
Mudança paleo-clima e teorias de suas causas, século 19
A partir de meados do século XVII, os naturalistas tentaram conciliar a filosofia mecânica com a teologia, inicialmente dentro de uma escala de tempo bíblica. No final do século XVIII, houve uma crescente aceitação de épocas pré -históricas. Os geólogos encontraram evidências de uma sucessão de idades geológicas com mudanças climáticas. Havia várias teorias concorrentes sobre essas mudanças; Buffon propôs que a Terra havia começado como um globo incandescente e foi muito gradualmente resfriado. James Hutton, cujas idéias de mudança cíclica por grandes períodos foram posteriormente apelidadas de uniformitarismo, estava entre aqueles que encontraram sinais de atividade glacial passada em lugares quentes demais para as geleiras nos tempos modernos.
Em 1815, Jean-Pierre Perraudin descreveu pela primeira vez como as geleiras podem ser responsáveis pelos pedregulhos gigantes vistos nos vales alpinos. Enquanto caminhava no Val de Bagnes, ele notou rochas de granito gigantes que estavam espalhadas pelo vale estreito. Ele sabia que seria preciso uma força excepcional para mover rochas tão grandes. Ele também percebeu como as geleiras deixaram listras na terra e concluíram que era o gelo que havia carregado as pedras para os vales.
Sua ideia foi inicialmente encontrada com descrença. Jean de Charpentier escreveu: "Achei sua hipótese tão extraordinária e até tão extravagante que considerei isso como não vale a pena examinar ou mesmo considerar". Apesar da rejeição inicial de Charpentier, Perraudin acabou convencendo Ignaz Venetz de que valia a pena estudar. Venetz convenceu Charpentier, que por sua vez convenceu o influente cientista Louis Agassiz de que a teoria glacial tinha mérito.
Agassiz desenvolveu uma teoria do que ele denominou "Idade do Gelo" - quando as geleiras cobriam a Europa e grande parte da América do Norte. Em 1837, Agassiz foi o primeiro a propor cientificamente que a Terra estava sujeita a uma Era do Gelo passado. William Buckland havia sido um dos principais defensores da Grã -Bretanha da Geologia das Inundações, mais tarde apelidado de catastrofismo, que explicava pedregulhos irregulares e outros "diluvios" como relíquias da inundação bíblica. Isso foi fortemente contestado pela versão de Charles Lyell do uniformitarismo de Hutton e foi gradualmente abandonado por Buckland e outros geólogos catastrofistas. Uma viagem de campo aos Alpes com Agassiz em outubro de 1838 convenceu Buckland de que as características na Grã -Bretanha haviam sido causadas pela glaciação, e ele e Lyell apoiaram fortemente a teoria da Idade do Gelo, que se tornou amplamente aceita na década de 1870.
Antes que o conceito de idade do gelo fosse proposto, Joseph Fourier, em 1824, fundamentou -se com base na física que a atmosfera da Terra mantinha o planeta mais quente do que seria o caso no vácuo. Fourier reconheceu que a atmosfera transmitia ondas de luz visíveis eficientemente para a superfície da Terra. A Terra então absorveu a luz visível e emitiu a radiação infravermelha em resposta, mas a atmosfera não transmitiu o infravermelho com eficiência, o que, portanto, aumentou as temperaturas da superfície. Ele também suspeitava que as atividades humanas pudessem influenciar o equilíbrio da radiação e o clima da Terra, embora ele se concentrasse principalmente nas mudanças no uso da terra. Em um artigo de 1827, Fourier declarou: "O estabelecimento e o progresso das sociedades humanas, a ação das forças naturais, podem mudar notavelmente e, em vastas regiões, o estado da superfície, a distribuição da água e os grandes movimentos do ar. Tais efeitos são capazes de variar, no decorrer de muitos séculos, o grau médio de calor; porque as expressões analíticas contêm coeficientes relacionados ao estado da superfície e que influenciam muito a temperatura ". O trabalho de Fourier se baseia nas descobertas anteriores: em 1681, Edme Mariotte observou que o vidro, embora transparente à luz solar, obstrui o calor radiante. Por volta de 1774, o Horace Bénédict de Saussure mostrou que objetos quentes não luminosos emitem calor infravermelho e usavam uma caixa isolada com tampo de vidro para prender e medir o calor da luz solar.
O físico Claude Pouillet propôs em 1838 que o vapor de água e o dióxido de carbono pudessem prender o infravermelho e aquecer a atmosfera, mas ainda não havia evidências experimentais desses gases absorvendo o calor da radiação térmica.
O efeito de aquecimento da radiação eletromagnética em diferentes gases foi examinado em 1856 por Eunice Newton Foote, que descreveu seus experimentos usando tubos de vidro expostos à luz solar. O efeito de aquecimento do sol era maior para o ar comprimido do que para um tubo evacuado e maior para o ar úmido do que o ar seco. "Em terceiro lugar, o maior efeito dos raios do sol que achei em gás carbônico". (dióxido de carbono) ela continuou: "Uma atmosfera desse gás daria à nossa terra uma alta temperatura; e se, como alguns suponha, em um período de sua história, o ar se misturava a ela uma proporção maior do que atualmente, um O aumento da temperatura de sua ação, bem como de um peso aumentado, deve ter necessariamente resultado. " Seu trabalho foi apresentado pelo Prof. Joseph Henry na Associação Americana para o Avanço da Reunião de Ciências em agosto de 1856 e descrito como uma breve nota escrita pelo então jornalista David Ames Wells; Seu artigo foi publicado no final daquele ano no American Journal of Science and Arts. Poucos notaram o jornal e foi apenas redescoberto no século XXI,
John Tyndall levou o trabalho de Fourier um passo adiante em 1859, quando construiu um aparelho para investigar a absorção da radiação infravermelha em diferentes gases. Ele descobriu que o vapor de água, hidrocarbonetos como metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2) bloqueiam fortemente a radiação. Ele entendeu que, sem esses gases, o planeta congelaria rapidamente.
Alguns cientistas sugeriram que as idades do gelo e outras grandes mudanças climáticas foram devidas a mudanças na quantidade de gases emitidos no vulcanismo. Mas essa foi apenas uma das muitas causas possíveis. Outra possibilidade óbvia foi a variação solar. Mudanças nas correntes oceânicas também podem explicar muitas mudanças climáticas. Para mudanças ao longo de milhões de anos, a elevação e a redução das cadeias de montanhas mudariam os padrões de ventos e correntes oceânicas. Ou talvez o clima de um continente não tenha mudado, mas ficou mais quente ou mais frio por causa da caminhada polar (o pólo norte mudou para onde o equador estava ou similares). Havia dezenas de teorias.
Por exemplo, em meados do século XIX, James Croll publicou cálculos de como os puxadores gravitacionais do sol, lua e planetas afetam sutilmente o movimento e a orientação da Terra. A inclinação do eixo da Terra e a forma de sua órbita ao redor do sol oscilam suavemente em ciclos que duram dezenas de milhares de anos. Durante alguns períodos, o hemisfério norte ficava um pouco menos a luz do sol durante o inverno do que durante outros séculos. A neve se acumulava, refletindo a luz do sol e levando a uma era do gelo auto-sustentável. A maioria dos cientistas, no entanto, encontrou as idéias de Croll - e todas as outras teoria das mudanças climáticas - invinculando.
Primeiros cálculos de efeito estufa, 1896
No final da década de 1890, Samuel Pierpoint Langley, juntamente com Frank W., muito tentou determinar a temperatura da superfície da lua, medindo a radiação infravermelha saindo da lua e chegando à terra. O ângulo da lua no céu quando um cientista fez uma medição determinou quanto CO2 e vapor de água a radiação da lua teve que passar para alcançar a superfície da Terra, resultando em medições mais fracas quando a lua estava baixa no céu. Esse resultado não era surpreendente, uma vez que os cientistas sabiam sobre a absorção de radiação infravermelha por décadas.
Em 1896, o Svante Arrhenius usou as observações de Langley de aumento da absorção de infravermelho, onde os raios da lua passam pela atmosfera em um ângulo baixo, encontrando mais dióxido de carbono (CO2), para estimar um efeito de resfriamento atmosférico de uma diminuição futura de CO2. Ele percebeu que a atmosfera mais fria seguraria menos vapor de água (outro gás de efeito estufa) e calculou o efeito de resfriamento adicional. Ele também percebeu que o resfriamento aumentaria a cobertura de neve e gelo em altas latitudes, fazendo o planeta refletir mais luz solar e, assim, esfriar, como James Croll havia hipótese. No geral, Arrhenius calculou que o corte de CO2 pela metade seria suficiente para produzir uma era no gelo. Ele calculou ainda que uma duplicação de CO2 atmosférico daria um aquecimento total de 5 a 6 graus Celsius.
Além disso, o colega de Arhenius, Arvid Högbom, que foi citado em comprimento no estudo de Arrhenius em 1896 sobre a influência do ácido carbônico no ar na temperatura da Terra, estava tentando quantificar fontes naturais de emissões de CO2 para fins de entendimento do global Ciclo de carbono. Högbom descobriu que a produção estimada de carbono a partir de fontes industriais na década de 1890 (principalmente queima de carvão) era comparável às fontes naturais. Arrhenius viu que essa emissão humana de carbono acabaria por levar a um desequilíbrio energético do aquecimento. No entanto, devido à taxa relativamente baixa de produção de CO2 em 1896, Arrhenius pensou que o aquecimento levaria milhares de anos, e ele esperava que fosse benéfico para a humanidade.
Em 1899, Thomas Chrowder Chamberlin desenvolveu longamente a idéia de que as mudanças climáticas podem resultar de alterações na concentração de dióxido de carbono atmosférico. Chamberlin escreveu em seu livro de 1899, uma tentativa de enquadrar uma hipótese de trabalho da causa de períodos glaciais em uma base atmosférica:
Advocacia anterior de uma hipótese atmosférica, - a doutrina geral de que os períodos glaciais podem ter sido devido a uma mudança no conteúdo atmosférico do dióxido de carbono não é novo. Foi instado por Tyndall há meio século e foi instado por outros desde então. Recentemente, foi defendido com muita eficácia pelo Dr. Arrhenius, que deu um grande passo antes de seus antecessores na redução de suas conclusões para definir termos quantitativos deduzidos dos dados observacionais. [..] As funções do dióxido de carbono. - pelas investigações de Tyndall, Lecher e Pretner, Keller, Roentgen e Arrhenius, foi demonstrado que o dióxido de carbono e o vapor de água da atmosfera têm um poder notável de absorver e reter temporariamente raios de calor, enquanto o oxigênio, o nitrogênio e O argônio da atmosfera possui esse poder apenas em um grau fraco. Segue -se que o efeito do dióxido de carbono e do vapor de água é cobertlear a terra com um envelope termicamente absorvente. [..] Os resultados gerais atribuíveis a uma quantidade muito aumentada ou uma quantidade bastante reduzida de dióxido de carbono atmosférico e água podem ser resumidos da seguinte forma:
a. An increase, by causing a larger absorption of the sun's radiant energy, raises the average temperature, while a reduction lowers it. The estimate of Dr. Arrhenius, based upon an elaborate mathematical discussion of the observations of Professor Langley, is that an increase of the carbon dioxide to the amount of two or three times the present content would elevate the average temperature 8° or 9 °C. and would bring on a mild climate analogous to that which prevailed in the Middle Tertiary age. On the other hand, a reduction of the quantity of carbon dioxide in the atmosphere to an amount ranging from 55 to 62 per cent, of the present content, would reduce the average temperature 4 or 5 C, which would bring on a glaciation comparable to that of the Pleistocene period.b. A second effect of increase and decrease in the amount of atmospheric carbon dioxide is the equalization, on the one hand, of surface temperatures, or their differentiation on the other. The temperature of the surface of the earth varies with latitude, altitude, the distribution of land and water, day and night, the seasons, and some other elements that may here be neglected. It is postulated that an increase in the thermal absorption of the atmosphere equalizes the temperature, and tends to eliminate the variations attendant on these contingencies. Conversely, a reduction of thermal atmospheric absorption tends to intensify all of these variations. A secondary effect of intensification of differences of temperature is an increase of atmospheric movements in the effort to restore equilibrium. Increased atmospheric movements, which are necessarily convectional, carry the warmer air to the surface of the atmosphere, and facilitate the discharge of the heat and thus intensify the primary effect. [..]No caso dos raios de saída, que são absorvidos em proporções muito maiores do que os raios que recebem, porque são mais em grande parte os raios de ondas longas, as tabelas de Arhenius mostram que a absorção é aumentada pelo aumento do ácido carbônico em maiores proporções em latitudes altas do que em baixo; Por exemplo, o aumento da temperatura por três vezes o conteúdo atual do ácido carbônico é de 21,5 %, maior entre 60 ° e 70 ° N. latitude do que no equador.
Agora torna -se necessário atribuir agências capazes de remover dióxido de carbono da atmosfera a uma taxa suficientemente acima da taxa normal de oferta, em determinados momentos, para produzir glaciação; e por outro lado, capaz de restaurá -lo à atmosfera em certos momentos em quantidades suficientes para produzir climas leves.
Quando a temperatura está aumentando após um episódio glacial, a dissociação é promovida e o oceano dá seu dióxido de carbono a uma taxa aumentada e, assim, auxilia na aceleração da melhoria do clima.
Um estudo da vida dos períodos geológicos parece indicar que houve flutuações muito notáveis na massa total de matéria viva. Para ter certeza de que havia uma relação recíproca entre a vida da terra e a do mar, de modo que, quando este foi estendido nas plataformas continentais e aumentou bastante, o primeiro foi contratado, mas apesar disso, parece claro que a soma de A atividade da vida flutuou notavelmente durante as idades. Acredita -se que, no geral, fosse maior nos períodos de extensão do mar e climas leves, e menos nos momentos de interrupção e intensificação climática. Esse fator agiu antiteticamente ao liberador de ácido carbônico observado anteriormente e, até onde se seguia, tendia a compensar seus efeitos.
Em períodos de extensão marítima e redução da terra (períodos de nível base em particular), o habitat da vida superficial de lima de águas rasas é prolongada simultaneamente, dando às agências que definem a atividade acelerada livre de dióxido de carbono, o que é mais auxiliado pelo conseqüente A temperatura crescente que reduz o poder absorvente do oceano e aumenta a dissociação. Ao mesmo tempo, a área da terra está sendo diminuída, um baixo consumo de dióxido de carbono, tanto na decomposição original dos silicatos quanto na solução dos calcários e dolomitas.
Assim, as agências alternativas novamente se conjugam, mas agora para aumentar o dióxido de carbono do ar. Estes são os fatores grandes e essenciais. Eles são modificados por várias agências subordinadas já mencionadas, mas acredita -se que o efeito quantitativo delas seja bastante insuficiente para evitar flutuações muito notáveis na constituição atmosférica.
Como resultado, postula -se que a história geológica foi acentuada por uma alternância de episódios climáticos que se abraçam, por um lado, períodos de clima leve, equível e úmido quase uniformes para o globo inteiro; e por outro, períodos em que havia extremos de aridez e precipitação, e de calor e frio; Por último, denotados por depósitos de sal e gesso, de conglomerados subaeriais, de arenitos e folhelhos vermelhos, de depósitos de arkose e, ocasionalmente, pela glaciação em baixas latitudes.
O termo "efeito estufa" para esse aquecimento foi introduzido por John Henry Poynting em 1909, em um comentário discutindo o efeito da atmosfera na temperatura da terra e Marte.
Paleoclimatos e manchas solares, início dos anos 1900 a 1950
Os cálculos de Arrhenius foram contestados e incluídos em um debate maior sobre se as mudanças atmosféricas haviam causado as idades do gelo. As tentativas experimentais de medir a absorção infravermelha no laboratório pareciam mostrar poucas diferenças resultaram do aumento dos níveis de CO2 e também encontraram sobreposição significativa entre a absorção por CO2 e a absorção pelo vapor de água, os quais sugeriram que o aumento das emissões de dióxido de carbono teria pouco efeito climático. Mais tarde, essas experiências iniciais foram insuficientemente precisas, dada a instrumentação do tempo. Muitos cientistas também pensaram que os oceanos absorveriam rapidamente qualquer excesso de dióxido de carbono.
Outras teorias das causas das mudanças climáticas não se saíram melhor. Os principais avanços foram na Paleoclimatologia observacional, pois cientistas de vários campos da geologia elaboraram métodos para revelar climas antigos. Em 1929, Wilmot H. Bradley descobriu que as varves anuais de argila estabelecidas nos leitos dos lagos mostravam ciclos climáticos. Andrew Ellicott Douglass viu fortes indicações das mudanças climáticas nos anéis de árvores. Observando que os anéis eram mais finos nos anos secos, ele relatou efeitos climáticos de variações solares, particularmente em relação à escassez de manchas solares do século XVII (o Mínimo Maunder), notado anteriormente por William Herschel e outros. Outros cientistas, no entanto, encontraram boas razões para duvidar que os anéis de árvores poderiam revelar qualquer coisa além das variações regionais aleatórias. O valor dos anéis de árvores para estudo climático não foi solidamente estabelecido até a década de 1960.
Durante a década de 1930, o defensor mais persistente de uma conexão de clima solar foi astrofísico Charles Greeley Abbot. No início da década de 1920, ele havia concluído que a "constante" solar foi nomeada: suas observações mostraram grandes variações, que ele conectou com manchas solares que passavam pela face do sol. Ele e alguns outros seguiram o tópico na década de 1960, convencidos de que as variações de manchas solares eram a principal causa de mudança climática. Outros cientistas eram céticos. No entanto, as tentativas de conectar o ciclo solar aos ciclos climáticas eram populares nas décadas de 1920 e 1930. Os cientistas respeitados anunciaram correlações que insistiam que eram confiáveis o suficiente para fazer previsões. Mais cedo ou mais tarde, toda previsão falhou e o sujeito caiu em descrédito.
Enquanto isso, Milutin Milankovitch, construindo na teoria de James Croll, melhorou os cálculos tediosos das diferentes distâncias e ângulos da radiação do sol, enquanto o sol e a lua perturbavam gradualmente a órbita da Terra. Algumas observações de varves (camadas vistas na lama que cobrem o fundo dos lagos) correspondiam à previsão de um ciclo de Milankovitch com duração de cerca de 21.000 anos. No entanto, a maioria dos geólogos descartou a teoria astronômica. Pois eles não podiam se encaixar no tempo de Milankovitch à sequência aceita, que tinha apenas quatro idades do gelo, todas por mais de 21.000 anos.
Em 1938, Guy Stewart Callendar tentou reviver a teoria do efeito de estufa de Arrhenius. Callendar apresentou evidências de que a temperatura e o nível de CO2 na atmosfera estavam subindo nos últimos meio século, e ele argumentou que as novas medições espectroscópicas mostraram que o gás era eficaz na absorção de infravermelho na atmosfera. No entanto, a maioria das opiniões científicas continuou a contestar ou ignorar a teoria.
Crescente preocupação, 1950-1960s
Melhor espectrografia na década de 1950 mostrou que as linhas de absorção de CO2 e vapor de água não se sobrepuseram completamente. Os climatologistas também perceberam que pouco vapor de água estava presente na atmosfera superior. Ambos os desenvolvimentos mostraram que o efeito de estufa de CO2 não seria sobrecarregado pelo vapor de água.
Em 1955, a análise de isótopos de carbono-14 de Hans Suess mostrou que o CO2 liberado por combustíveis fósseis não foi imediatamente absorvido pelo oceano. Em 1957, uma melhor compreensão da química do oceano levou Roger Revelle a uma percepção de que a camada superficial do oceano tinha capacidade limitada de absorver dióxido de carbono, também prevendo o aumento dos níveis de CO2 e mais tarde comprovado por Charles David Keeling. No final da década de 1950, mais cientistas argumentavam que as emissões de dióxido de carbono poderiam ser um problema, com alguns projetados em 1959 que o CO2 aumentaria 25% no ano 2000, com efeitos potencialmente "radicais" no clima. No centenário da indústria petrolífera americana em 1959, organizada pelo American Petroleum Institute e pela Columbia Graduate School of Business, Edward Teller disse: "Foi calculado que um aumento de temperatura correspondente a um aumento de 10 % no dióxido de carbono será suficiente Para derreter o gelo e submergir Nova York. Em 1990, 16 % se continuarmos com nosso aumento exponencial no uso de combustíveis puramente convencionais. ". Em 1960, Charles David Keeling demonstrou que o nível de CO2 na atmosfera estava de fato subindo. Preocupação montada ano a ano, juntamente com a ascensão da "curva de quilha" do CO2 atmosférico.
Outra pista sobre a natureza das mudanças climáticas ocorreu em meados da década de 1960 da análise de núcleos de profundidade por Cesare Emiliani e análise de corais antigos de Wallace Broecker e colaboradores. Em vez de quatro longas eras gelo, eles encontraram um grande número de mais curtos em uma sequência regular. Parecia que o momento das eras do gelo foi definido pelas pequenas mudanças orbitais dos ciclos de Milankovitch. Embora o assunto permanecesse controverso, alguns começaram a sugerir que o sistema climático é sensível a pequenas mudanças e pode ser prontamente virado de um estado estável para um diferente.
Enquanto isso, os cientistas começaram a usar computadores para desenvolver versões mais sofisticadas dos cálculos de Arrhenius. Em 1967, aproveitando a capacidade dos computadores digitais de integrar curvas de absorção numericamente, Syukuro Manabe e Richard Wetherald fizeram o primeiro cálculo detalhado do efeito estufa incorporando convecção (o "Modelo Manabe-Wetherald unidimensional-conconvérico"). Eles descobriram que, na ausência de feedbacks desconhecidos, como alterações nas nuvens, uma duplicação de dióxido de carbono do nível atual resultaria em um aumento de aproximadamente 2 ° C na temperatura global. Para isso, e trabalhos relacionados, Manabe recebeu uma parte do Prêmio Nobel de 2021 em física.
Na década de 1960, a poluição do aerossol ("Smog") havia se tornado um problema local sério em muitas cidades, e alguns cientistas começaram a considerar se o efeito de resfriamento da poluição por partículas poderia afetar as temperaturas globais. Os cientistas não tinham certeza se o efeito de resfriamento da poluição partícula ou efeito de aquecimento das emissões de gases de efeito estufa predominaria, mas, independentemente, começou a suspeitar que as emissões humanas poderiam ser perturbadoras de clima no século XXI, se não antes. Em seu livro de 1968, The Population Bomb, Paul R. Ehrlich escreveu: "O efeito de estufa está sendo aprimorado agora pelo nível muito aumentado de dióxido de carbono ... [Isso] está sendo combatido por nuvens de baixo nível geradas por ladões, poeira, E outros contaminantes ... no momento, não podemos prever quais serão os resultados climáticos gerais do uso da atmosfera como depósito de lixo ".
Os esforços para estabelecer um registro de temperatura global que começou em 1938 culminou em 1963, quando J. Murray Mitchell apresentou uma das primeiras reconstruções de temperatura atualizadas. Seu estudo envolveu dados de mais de 200 estações meteorológicas, coletadas pelos registros meteorológicos mundiais, que foram usados para calcular a temperatura média latitudinal. Em sua apresentação, Murray mostrou que, a partir de 1880, as temperaturas globais aumentaram constantemente até 1940. Depois disso, surgiu uma tendência de resfriamento de várias décadas. O trabalho de Murray contribuiu para a aceitação geral de uma possível tendência global de refrigeração.
Em 1965, o relatório do Landmark, "Restaurando a qualidade do nosso meio ambiente" pelo comitê consultivo científico do presidente dos EUA, Lyndon B. Johnson, alertou sobre os efeitos nocivos das emissões de combustíveis fósseis:
A parte que permanece na atmosfera pode ter um efeito significativo no clima; O dióxido de carbono é quase transparente à luz visível, mas é um forte absorvedor e radiador traseiro da radiação infravermelha, particularmente nos comprimentos das ondas de 12 a 18 mícrons; Consequentemente, um aumento do dióxido atmosférico de carbono pode agir, como o vidro em uma estufa, para elevar a temperatura do ar inferior.
O comitê usou as reconstruções globais de temperatura global recentemente disponíveis e os dados de dióxido de carbono de Charles David Keeling e colegas para chegar às suas conclusões. Eles declararam o ascensão dos níveis atmosféricos de dióxido de carbono como o resultado direto da queima de combustível fóssil. O comitê concluiu que as atividades humanas eram suficientemente grandes para ter um impacto global significativo - além da área que as atividades ocorrem. "O homem está involuntariamente conduzindo um vasto experimento geofísico", escreveu o comitê.
O vencedor do Prêmio Nobel, Glenn T. Seaborg, presidente da Comissão de Energia Atômica dos Estados Unidos alertou sobre a crise climática em 1966: "Na taxa, atualmente estamos adicionando dióxido de carbono à nossa atmosfera (seis bilhões de toneladas por ano), nas próximas décadas O equilíbrio de calor da atmosfera pode ser alterado o suficiente para produzir mudanças acentuadas no clima-mudanças que não poderíamos controlar, mesmo que naquele momento tenhamos grandes avanços em nossos programas de modificação do clima ".
Um estudo de 1968 do Instituto de Pesquisa de Stanford para o American Petroleum Institute observou:
Se a temperatura da Terra aumentar significativamente, pode -se esperar que vários eventos ocorram, incluindo o derretimento da tampa de gelo da Antártica, um aumento nos níveis do mar, o aquecimento dos oceanos e um aumento na fotossíntese. [..] Revelle afirma que o homem agora está envolvido em um vasto experimento geofísico com seu ambiente, a terra. Mudanças significativas de temperatura são quase certas que ocorrem até o ano 2000 e elas podem provocar mudanças climáticas.
Em 1969, a OTAN foi o primeiro candidato a lidar com as mudanças climáticas em nível internacional. Foi planejado então estabelecer um centro de pesquisa e iniciativas da organização na área civil, lidando com tópicos ambientais como chuva ácida e efeito estufa. A sugestão do presidente dos EUA, Richard Nixon, não teve muito sucesso com a administração do chanceler alemão Kurt Georg Kiesinger. Mas os tópicos e o trabalho de preparação realizado na proposta da OTAN pelas autoridades alemãs ganharam impulso internacional (ver, por exemplo, a Conferência das Nações Unidas sobre o ambiente humano de Estocolmo, quando o governo de Willy Brandt começou a aplicá -los na esfera civil. [Esclarecimento necessário]
Também em 1969, Mikhail Budyko publicou uma teoria sobre o feedback de Ice -Albedo, um elemento fundamental do que hoje é conhecido como amplificação do Ártico. No mesmo ano, um modelo semelhante foi publicado por William D. Sellers. Ambos os estudos atraíram atenção significativa, pois sugeriram a possibilidade de um feedback positivo descontrolado no sistema climático global.
Cientistas prevêem cada vez mais o aquecimento, 1970s
No início dos anos 70, as evidências de que os aerossóis estavam aumentando em todo o mundo e que a série de temperatura global mostrou resfriamento incentivou Reid Bryson e alguns outros a alertar sobre a possibilidade de resfriamento grave. As perguntas e preocupações apresentadas por Bryson e outros lançaram uma nova onda de pesquisa sobre os fatores desse resfriamento global. Enquanto isso, a nova evidência de que o momento das eras do gelo foi estabelecida por ciclos orbitais previsíveis sugeriram que o clima gradualmente esfriaria, ao longo de milhares de anos. Vários painéis científicos deste período concluíram que mais pesquisas eram necessárias para determinar se o aquecimento ou o resfriamento era provável, indicando que a tendência na literatura científica ainda não havia se tornado um consenso. Para o século seguinte, no entanto, um levantamento da literatura científica de 1965 a 1979 encontrou 7 artigos prevendo o resfriamento e 44 prevendo o aquecimento (muitos outros artigos sobre clima não fizeram previsão); Os artigos do aquecimento foram citados com muito mais frequência na literatura científica subsequente. As pesquisas sobre o aquecimento e os gases de efeito estufa tiveram a maior ênfase, com quase 6 vezes mais estudos prevendo o aquecimento do que prever o resfriamento, sugerindo que a preocupação entre os cientistas estava em grande parte do aquecimento ao voltarem a atenção para o efeito da estufa.
John Sawyer publicou o estudo de dióxido de carbono feito pelo homem e o efeito "estufa" em 1972. Ele resumiu o conhecimento da ciência na época, a atribuição antropogênica do gás de estufa de dióxido de carbono, distribuição e ascensão exponencial, que ainda se mantêm hoje . Além disso, ele previu com precisão a taxa de aquecimento global para o período entre 1972 e 2000.
O aumento de 25% de CO2 esperado até o final do século corresponde, portanto, a um aumento de 0,6 ° C na temperatura mundial - uma quantidade um pouco maior que a variação climática dos recentes séculos. - John Sawyer, 1972
Os primeiros registros de satélite compilados no início dos anos 1970 mostraram que a cobertura de neve e gelo sobre o hemisfério norte aumentou, provocando um exame mais detalhado da possibilidade de resfriamento global. J. Murray Mitchell atualizou sua reconstrução global de temperatura em 1972, que continuou a mostrar resfriamento. No entanto, os cientistas determinaram que o resfriamento observado por Mitchell não era um fenômeno global. As médias globais estavam mudando, em grande parte em parte devido a invernos incomumente graves experimentados pela Ásia e algumas partes da América do Norte em 1972 e 1973, mas essas mudanças foram principalmente restritas ao hemisfério norte. No hemisfério sul, foi observada a tendência oposta. Os invernos severos, no entanto, levaram a questão do refrigeração global aos olhos do público.
A grande mídia da época exagerou os avisos da minoria que esperavam resfriamento iminente. Por exemplo, em 1975, a Newsweek Magazine publicou uma história intitulada "The Cooling World", que alertou sobre "sinais ameaçadores de que os padrões climáticos da Terra começaram a mudar". O artigo se baseou em estudos que documentam a crescente neve e gelo em regiões do Hemisfério Norte e preocupações e reivindicações de Reid Bryson de que o resfriamento global por aerossóis dominaria o aquecimento de dióxido de carbono. O artigo continuou afirmando que as evidências do resfriamento global eram tão fortes que os meteorologistas estavam "tendo dificuldade em acompanhá -lo". Em 23 de outubro de 2006, a Newsweek emitiu uma atualização afirmando que estava "espetacularmente errado sobre o futuro de curto prazo". No entanto, este artigo e outros como ele tiveram efeitos duradouros na percepção pública da ciência climática.
(Dentro de 60 anos :) Devido ao “efeito estufa” do CO2 atmosférico, o aumento da concentração induzirá um aquecimento climático global de 0,5 a 5 ° C. ... O efeito potencial no ambiente de uma flutuação climática de tal rapidez pode ser catastrófico e exige uma avaliação de impacto de importância e dificuldade sem precedentes. Uma rápida mudança climática pode resultar em falhas de culturas em larga escala em um momento em que um aumento da agricultura da população mundial aos limites da produtividade. ... A urgência do problema deriva de nossa incapacidade de mudar rapidamente para fontes de combustível não fósseis, uma vez que os efeitos climáticos se tornam evidentes pouco depois do ano 2000; ...
- Frank Press, 7 de julho de 1977 Conselheiro de Ciência do Presidente dos EUA Carter
Essa cobertura da mídia anunciando a chegada de uma nova era do gelo resultou em crenças de que esse era o consenso entre os cientistas, apesar de não estar sendo refletido pela literatura científica. Como se tornou evidente que a opinião científica era a favor do aquecimento global, o público começou a expressar dúvidas sobre o quão confiável era a ciência. O argumento de que os cientistas estavam errados sobre o resfriamento global, portanto, pode estar errado sobre o aquecimento global foi chamado de "A Falácia da Era do Gelo" pelo autor Bryan Walsh.
Nos dois primeiros "Relatórios para o Clube de Roma" em 1972 e 1974, foram mencionadas as alterações climáticas antropogênicas pelo aumento de CO2 e pelo calor residual. Sobre o último John Holdren escreveu em um estudo citado no 1º relatório: “... que a poluição térmica global dificilmente é nossa ameaça ambiental mais imediata. Pode ser o mais inexorável, no entanto, se tivermos a sorte de evitar todo o resto ". Estimações simples em escala global que foram recentemente atualizadas e confirmadas por cálculos de modelos mais refinados mostram contribuições perceptíveis do calor residual para o aquecimento global após O ano 2100, se suas taxas de crescimento não forem fortemente reduzidas (abaixo dos 2% de p.a. que ocorreram desde 1973).
Evidências para o aquecimento acumuladas. Em 1975, Manabe e Wetherald haviam desenvolvido um modelo climático global tridimensional que dava uma representação aproximadamente precisa do clima atual. O CO2 dobrando na atmosfera do modelo deu um aumento de aproximadamente 2 ° C na temperatura global. Vários outros tipos de modelos de computador deram resultados semelhantes: era impossível fazer um modelo que dava algo parecido com o clima real e não tenha o aumento da temperatura quando a concentração de CO2 aumentou.
Em um desenvolvimento separado, uma análise dos núcleos do Deep-Sea publicada em 1976 por Nicholas Shackleton e colegas mostrou que a influência dominante no tempo da era do gelo veio de uma mudança orbital de 100.000 anos de Milankovitch. Isso foi inesperado, uma vez que a mudança na luz do sol nesse ciclo era leve. O resultado enfatizou que o sistema climático é impulsionado por feedbacks e, portanto, é fortemente suscetível a pequenas mudanças nas condições.
Um memorando de 1977 (ver caixa de citação) do consultor científico do presidente Carter, Frank Press, alertou sobre a possibilidade de mudanças climáticas catastróficas. No entanto, outras questões - como danos conhecidos à saúde dos poluentes e evitando a dependência energética de outras nações - parecem mais prementes e imediatas. O secretário de Energia, James Schlesinger, informou que "as implicações políticas dessa questão ainda são incertas demais para justificar o envolvimento presidencial e as iniciativas políticas", e a indústria de combustíveis fósseis começou a semear dúvidas sobre a ciência climática.
The 1979 World Climate Conference (12 to 23 February) of the World Meteorological Organization concluded "it appears plausible that an increased amount of carbon dioxide in the atmosphere can contribute to a gradual warming of the lower atmosphere, especially at higher latitudes.... É possível que alguns efeitos em uma escala regional e global possam ser detectáveis antes do final deste século e se tornem significativos antes do meio do próximo século ".
Em julho de 1979, o Conselho Nacional de Pesquisa dos Estados Unidos publicou um relatório, concluindo (em parte):
Quando se supõe que o conteúdo de CO2 da atmosfera é duplicado e o equilíbrio térmico estatístico é alcançado, mais realista dos esforços de modelagem prevê um aquecimento global da superfície entre 2 ° C e 3,5 ° C, com maiores aumentos em altas latitudes. .. Tentamos, mas não conseguimos encontrar efeitos físicos negligenciados ou subestimados que pudessem reduzir o aquecimento global atualmente estimado devido à duplicação de CO2 atmosférico a proporções desprezíveis ou revertê -las completamente.
Consenso começa a se formar, 1980–1988
No início dos anos 80, a ligeira tendência de resfriamento de 1945 a 1975 havia parado. A poluição do aerossol diminuiu em muitas áreas devido à legislação ambiental e às mudanças no uso de combustível, e ficou claro que o efeito de resfriamento dos aerossóis não aumentaria substancialmente enquanto os níveis de dióxido de carbono estavam aumentando progressivamente.
Hansen e outros publicaram o impacto climático do estudo de 1981 do aumento do dióxido de carbono atmosférico e observou:
É mostrado que o aquecimento antropogênico de dióxido de carbono deve emergir do nível de ruído da variabilidade climática natural até o final do século, e há uma alta probabilidade de aquecimento na década de 1980. Os efeitos potenciais no clima no século XXI incluem a criação de regiões propensas à seca na América do Norte e na Ásia Central como parte de uma mudança de zonas climáticas, erosão da camada de gelo da Antártica Ocidental com um consequente aumento mundial no nível do mar e abertura de a lendária passagem noroeste.
Em 1982, os núcleos de gelo da Groenlândia perfurados por Hans Oeschger, Willi Dansgaard e colaboradores revelaram oscilações dramáticas de temperatura no espaço de um século no passado distante. As mudanças mais proeminentes em seu registro corresponderam à violenta oscilação climática de Dryas, vistas em mudanças nos tipos de pólen nos leitos de lago em toda a Europa. Evidentemente, mudanças climáticas drásticas foram possíveis dentro de uma vida humana.
Em 1973, James Lovelock especulou que os clorofluorocarbonetos (CFCs) poderiam ter um efeito de aquecimento global. Em 1975, V. Ramanathan descobriu que uma molécula de CFC poderia ser 10.000 vezes mais eficaz na absorção de radiação infravermelha do que uma molécula de dióxido de carbono, tornando os CFCs potencialmente importantes, apesar de suas concentrações muito baixas na atmosfera. Enquanto a maioria dos trabalhos iniciais nos CFCs se concentrou em seu papel no esgotamento do ozônio, em 1985 Ramanathan e outros mostraram que os CFCs, juntamente com o metano e outros gases de traço, poderiam ter um efeito climático quase tão importante quanto aumentos no CO2. Em outras palavras, o aquecimento global chegaria duas vezes mais rápido que se esperava.
Em 1985, uma conferência conjunta do UNEP/WMO/ICSU sobre a "avaliação do papel do dióxido de carbono e outros gases de efeito estufa nas variações climáticas e impactos associados" concluíram que os gases de efeito estufa "são esperados" para causar um aquecimento significativo no próximo século e que alguns O aquecimento é inevitável.
Enquanto isso, os núcleos de gelo perfurados por uma equipe franco-soviética na estação de Vostok, na Antártica, mostraram que o CO2 e Isso confirmou a relação de temperatura CO2 de uma maneira inteiramente independente dos modelos climáticos de computadores, reforçando fortemente o consenso científico emergente. As descobertas também apontaram para feedbacks biológicos e geoquímicos poderosos.
Em junho de 1988, James E. Hansen fez uma das primeiras avaliações que o aquecimento causado pelo homem já havia afetado mensurável o clima global. Logo depois, uma "conferência mundial sobre a atmosfera em mudança: implicações para a segurança global" reuniu centenas de cientistas e outros em Toronto. Eles concluíram que as mudanças na atmosfera devido à poluição humana "representam uma grande ameaça à segurança internacional e já estão tendo consequências prejudiciais em muitas partes do mundo" e declararam que em 2005 o mundo estaria bem aconselhado a empurrar suas emissões Cerca de 20% abaixo do nível de 1988.
A década de 1980 teve importantes avanços em relação aos desafios ambientais globais. A depleção de ozônio foi atenuada pela Convenção de Viena (1985) e pelo Protocolo de Montreal (1987). A chuva ácida foi regulada principalmente nos níveis nacional e regional.
Período moderno: 1988 para apresentar
Em 1988, o WMO estabeleceu o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas com o apoio do PNUMA. O IPCC continua seu trabalho até os dias atuais e emite uma série de relatórios de avaliação e relatórios suplementares que descrevem o estado do entendimento científico no momento em que cada relatório é preparado. Os desenvolvimentos científicos durante esse período estão resumidos uma vez a cada cinco a seis anos nos relatórios de avaliação do IPCC publicados em 1990 (Primeira Relatório de Avaliação), 1995 (Segundo Relatório de Avaliação), 2001 (terceiro relatório de avaliação), 2007 (Quarto Relatório de Avaliação) , 2013/2014 (Quinto Relatório de Avaliação). e 2021 Sexta Avaliação Relatório O relatório de 2001 foi o primeiro a declarar positivamente que o aumento observado da temperatura global foi "provavelmente" de ter sido devido a atividades humanas. A conclusão foi influenciada especialmente pelo chamado gráfico de bastões de hóquei, mostrando um aumento de temperatura histórica abruptamente simultânea com o aumento das emissões de gases de efeito estufa e por observações de mudanças no conteúdo de calor do oceano que tinha uma "assinatura" correspondendo ao padrão que os modelos de computador calcularam calculados calculados Para o efeito do aquecimento da estufa. Na época do relatório de 2021, os cientistas tinham muitas evidências adicionais. Acima de tudo, medições de paleotemperaturas de várias épocas no passado distante e o registro da mudança de temperatura desde meados do século XIX podem ser comparadas com as medições dos níveis de CO2 para fornecer confirmação independente dos cálculos do modelo de supecomputador.
Esses desenvolvedores dependiam crucialmente de grandes programas de observação do globo. Desde a década de 1990, a pesquisa sobre mudanças climáticas históricas e modernas se expandiu rapidamente. A coordenação internacional foi fornecida pelo Programa Mundial de Pesquisa Climática (criada em 1980) e estava cada vez mais orientada para fornecer informações aos relatórios do IPCC. Redes de medição, como o sistema global de observação do oceano, o sistema integrado de observação de carbono e o sistema de observação da Terra da NASA, permitiu o monitoramento das causas e efeitos da mudança contínua. A pesquisa também ampliou, vinculando muitos campos, como ciências da terra, ciências comportamentais, economia e segurança.
Descoberta de outros fatores de mudança climática
Em 1859, John Tyndall determinou que o gás de carvão, uma mistura de metano e outros gases, fortemente absorveu a radiação infravermelha. O metano foi detectado na atmosfera em 1948 e, na década de 1980, os cientistas perceberam que as emissões humanas estavam tendo um impacto substancial. Ao lado do metano que escapa da produção de petróleo, gás e carvão, o gás foi produzido nos estômagos dos manobras crescentes de gado. Os cientistas também temiam que o aquecimento de solos e permafrost aumentasse suas emissões de metano, aumentando o risco de um feedback irreversível do aumento do gás e das temperaturas.
Em 1973, o cientista britânico James Lovelock especulou que os clorofluorocarbonetos (CFCs) poderiam ter um efeito de aquecimento global. Em 1975, V. Ramanathan descobriu que uma molécula de CFC poderia ser 10.000 vezes mais eficaz na absorção de radiação infravermelha do que uma molécula de dióxido de carbono, tornando os CFCs potencialmente importantes, apesar de suas concentrações muito baixas na atmosfera. Embora a maioria dos trabalhos iniciais nos CFCs se concentrassem em seu papel no esgotamento do ozônio, em 1985 os cientistas concluíram que os CFCs, juntamente com o metano e outros gases de traço cada vez mais produzidos pelos seres humanos, poderiam ter um efeito climático quase tão importante quanto o aumento do CO2. O gás de óxido nitroso (especialmente de fertilizantes) também foi reconhecido como um gás de efeito estufa cada vez mais importante.
Como descrito acima, de um ponto inicial, os cientistas debateram a influência dos aerossóis e outras poluições no clima, e também a questão de que influência (se houver) muda na atividade solar exercida. Esses fatores continuaram sujeitos a extensas pesquisas, embora nos anos 90 os cientistas entendessem que eram secundários: o futuro do clima da Terra dependeria acima de tudo da produção de gases de efeito estufa pela humanidade.
Veja também
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