A mudança climática: as evidências do espaço

De seu ponto de vista único, os satélites fornecem linhas chave de evidência científica para entender o clima.

Os satélites têm observado continuamente a Terra durante as últimas cinco décadas até os dias de hoje. Esta informação ajuda os cientistas a traçar a evolução dos principais componentes do clima, a compreender melhor os processos do sistema Terra, a prever mudanças futuras e a impulsionar a acção internacional.

Do espaço, a evidência para as mudanças climáticas é convincente.

Níveis sem precedentes de gases com efeito de estufa

Níveis de dióxido de carbono e metano na atmosfera – os principais motores das alterações climáticas induzidas pelo homem – estão em níveis recorde e continuam a subir.

Satélites são usados para detectar a menor alteração na concentração atmosférica. Eles mostram que o dióxido de carbono subiu para 407 ppm em 2018, enquanto as concentrações de metano estão agora cerca de 150% acima dos níveis pré-industriais (Buchwitz, M. et al. 2018) – e continuam a subir.

Ao detectar com precisão essas pequenas mudanças – até 1 parte por milhão para o dióxido de carbono – as observações por satélite estão ajudando a comunidade científica a melhorar os modelos climáticos globais e a prever melhor o provável efeito de aquecimento e impactos resultantes do aumento dos níveis de gases de efeito estufa na atmosfera.

O projeto de Gases de Efeito Estufa da Iniciativa de Mudanças Climáticas daESA está mapeando a distribuição global de dióxido de carbono e metano próximo à superfície. A equipa que está a realizar investigação para melhorar os actuais produtos operacionais desenvolvidos inicialmente pela Iniciativa para as Alterações Climáticas, mas agora transferidos e alargados anualmente pelo Serviço de Alterações Climáticas da UE Copernicus.

A equipa do projecto está a utilizar dados da última geração de satélites, incluindo a missão Copernicus Sentinel-5P, o Observatório de Carbono em Órbita da NASA (OCO-2), e a missão TanSat da Administração Espacial Nacional da China para observar estes gases com efeito de estufa com o maior detalhe até agora. Estes satélites fornecem dados de resolução ainda mais alta e estão equipados com a capacidade de distinguir entre fontes naturais e humanas de dióxido de carbono e metano e, por sua vez, apoiam políticas de redução de emissões como o Acordo de Paris que estão abordando o aquecimento global.

A redução da criosfera é generalizada

A criosfera – as áreas na Terra onde a água é congelada – desempenha um papel importante na moderação do clima global.

Aquecimento global tem levado a uma diminuição generalizada da criosfera nas últimas décadas, através das camadas de gelo polar e das geleiras, cobertura de neve terrestre, extensão e espessura do gelo marinho ártico, com temperaturas permafrost subindo também, de acordo com um relatório recente do IPCC (IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate, 2019).

Nessas áreas muitas vezes vastas e remotas, os satélites forneceram insights cruciais sobre as rápidas mudanças em curso.

>

Changing Ice sheets

Polar ice sheets armazenam mais de 99% do gelo de água doce da Terra em terra. Mesmo mudanças modestas podem influenciar o nível global do mar, aumentar as inundações costeiras e perturbar as correntes oceânicas.

As folhas de gelo da Antártida e da Gronelândia estão mudando rapidamente. Uma recente avaliação internacional financiada pela ESA / NASA mostra que estão a perder massa de gelo seis vezes mais rapidamente do que nos anos 90 – uma taxa que está actualmente a acompanhar o cenário de aquecimento climático de ponta do IPCC (IMBIE Shepherd, A. et al.., 2020).

Perda total combinada de massa de gelo em toda a Gronelândia e Antárctida é estimada em 6.4 triliões de toneladas entre 1992 e 2017 – elevando o nível global do mar em 17,8 milímetros.

Do total da subida do nível do mar proveniente do derretimento das camadas de gelo polar, cerca de 60% (10.6 milímetros) foi devido à perda de gelo na Gronelândia e 40% foi devido à Antártida (7,2 milímetros).

Os cientistas de dados de satélite estimam que as camadas de gelo polar são responsáveis por um terço de toda a elevação do nível do mar.

Retreating Glaciers

Perda de massa de glaciares está ligada ao aumento da temperatura do ar, tornando-os um indicador confiável da mudança climática. Em um mundo em aquecimento, sua água de fusão contribui para a elevação do nível do mar e essas mudanças afetam a disponibilidade de água em todo o mundo.

>

Satélites de varredura ajudam a mapear as mudanças de glaciares a longo prazo em escala local, regional e global. Sua capacidade de monitorar remotamente as mudanças na área de superfície, altura, massa e velocidade de fluxo das geleiras ajuda a estimar como esses fatores contribuem para a elevação do nível do mar e a liberação de mais água doce.

Glaciares ao redor do mundo perderam bem mais de 9.000 gigatoneladas (nove trilhões de toneladas) de gelo desde 1961 (Zemp, M., et al., 2019). Como as geleiras recuaram, os cientistas estimam que a perda de gelo das geleiras foi responsável por 21% da elevação global do nível do mar entre 1993 e 2017 (WCRP Global Sea Level Budget Group, 2018).

A chave para avaliar essas mudanças ou para modelar sua evolução futura é a existência de um inventário detalhado – uma coleção de características físicas chave das geleiras. O projecto glaciar da ESA Climate Change Initiative forneceu um terço dos 198.000 contornos dos glaciares que compõem o Inventário Glaciar Randolph, o primeiro inventário global completo do mundo. Este recurso fornece as provas observadas com autoridade sobre as tendências e formou uma contribuição importante para as avaliações das alterações ao nível do mar feitas no quinto relatório do IPCC.

Declining Sea Ice

O declínio a longo prazo do gelo do mar polar fornece uma das mais claras indicações de mudança no ambiente da Terra.

Do espaço podemos observar um declínio a longo prazo na extensão do gelo do Mar Árctico, em todos os meses a partir de 1979-presente.

A redução mais forte é observada anualmente no final do verão e as estimativas sugerem que a área de gelo marinho caiu de 8 milhões km² durante setembro no final dos anos 70 para cerca de 4 milhões km², sua menor extensão, durante 2012.

>

Desenvolvido conjuntamente pelo projecto Sea Ice da Iniciativa de Alterações Climáticas da ESA e pela EUMETSAT OSI SAF, o registo de satélite de gelo do mar estende-se por mais de quarenta anos até aos dias de hoje. É uma ferramenta chave, permitindo à comunidade científica avaliar e melhorar a precisão das previsões do modelo climático, e monitorar a mudança e avaliar tendências com maior confiança.

Utilizando estes dados, os modeladores climáticos estabeleceram uma ligação clara entre a diminuição da cobertura de gelo do mar Ártico no verão e as emissões acumuladas de dióxido de carbono da atividade humana.

Um estudo recente estima que três metros quadrados de gelo do mar Ártico são perdidos por cada tonelada de emissão de dióxido de carbono (Notz e Stoeve, 2016).

A última geração de modelos climáticos, que são validados utilizando o registo de satélite de gelo do mar da ESA CCI, indica que o Oceano Árctico poderá estar livre de gelo durante os meses de Verão, já a partir de 2050.

Aumento do nível do mar

O nível do mar subiu globalmente em cerca de 15 cm durante o século XX e está actualmente a subir mais do dobro a uma velocidade de 3.6 mm por ano (entre 2006-2015).

De acordo com o Relatório Especial do IPCC sobre o Oceano e a Cryosfera num Clima em Mudança, a subida do nível do mar poderia atingir 60-110 cm até 2100 em projecções modelo que assumem que os países tomam poucas medidas para reduzir as emissões de gases com efeito de estufa. Isso tornaria a inundação uma ocorrência anual, aumentando os riscos enfrentados por 1,9 bilhões de pessoas vivendo em regiões costeiras baixas.

Os fatores importantes para a elevação do nível do mar incluem: expansão térmica em resposta à elevação da temperatura da água do mar e a adição de água doce à medida que as camadas de gelo e as geleiras perdem massa. Sabemos isto porque sensores especializados em satélites de observação da Terra medem a temperatura da superfície do mar e as mudanças no gelo e nos glaciares.

Ao fundir observações de 11 missões de satélite diferentes, o projecto da ESA Climate Change Initiative Sea Level gerou um registo altamente preciso e contínuo de 25 anos de altura da superfície do mar (Ablain, M. et al.(2017); Legeais, J-F. et al. (2018)).

Uma compreensão precisa das mudanças no nível global do mar, incluindo importantes diferenças regionais, é vital para que a comunidade internacional desenvolva uma resposta eficaz.

O nível do mar não aumenta uniformemente em todo o lado – as medições só possíveis por satélite mostram como os níveis do mar em todo o globo variam devido aos ventos, à pressão atmosférica, ao fundo do oceano, à rotação da Terra, bem como à temperatura e salinidade da água.

Diminuição da cobertura e da massa de neve

A cobertura de neve é muito sensível a um aumento da temperatura. Dados de satélite mostram que à medida que a temperatura global aumenta, a extensão da neve diminui a uma taxa de (-0,55 ± 0,21) × 106 km² por década na Primavera em todo o hemisfério norte nos anos 80 e no século XXI (Thackeray, C. et al. (2016)).

O projecto de neve da Iniciativa para as Alterações Climáticas da ESA fornece a primeira estimativa fiável da alteração da massa de neve, utilizando uma série temporal global de 39 anos baseada em observações passivas de satélite de microondas. Tendências continentais têm sido observadas. Por exemplo, a massa de neve diminuiu em 46 gigatoneladas por década em toda a América do Norte. Embora isto não se tenha reflectido na Eurásia, foi observada uma elevada variabilidade regional.

Baseado nas tendências actuais e no limiar de 1,5 °C de aumento da temperatura superficial, os modelos climáticos previram que a massa de neve irá diminuir até 40% na América Central do Norte, Europa Ocidental e Noroeste da Rússia, relativamente a 1986-2005.

Monitorizar o clima a partir do espaço

Medidas das missões da ESA fornecem uma contribuição substancial para a monitorização climática. As observações do arquivo de satélites da ESA de 40 anos, bem como das actuais missões da ESA, do Copernicus Sentinels e de terceiros são aproveitadas pela Iniciativa para as Alterações Climáticas da ESA para gerar registos de dados consistentes, a longo prazo e globais para 21 variáveis climáticas essenciais.

Estes registos fiáveis apoiam o processo da UNFCCC que impulsiona a acção climática internacional. Eles são usados em associação com Modelos do Sistema Terra para estudar os motores, interacções e feedbacks devido às alterações climáticas, bem como reservatórios, teleconexões, pontos de ruptura e fluxos de energia, água, carbono e mais.

Explorar dados climáticos

Visitar a secção Explorar para ver mais de perto os dados climáticos que estão a ser produzidos através do programa da Iniciativa de Alterações Climáticas da Agência Espacial Europeia.