O futuro climático da Terra é incerto, mas o mundo precisa se preparar para a mudança.

Enter simulações climáticas, que recriam as interacções físicas entre terra, mar e céu usando leis e equações físicas bem conhecidas. Tais modelos podem olhar para o passado e reconstruir antigas eras glaciais ou mundos hothouse com a ajuda de dados colhidos de rochas e núcleos de gelo.

Mas os cientistas climatológicos também fazem essas simulações para visualizar uma gama de diferentes futuros possíveis, particularmente em resposta às emissões de gases de efeito estufa que alteram o clima. Estes cenários do tipo ChooseYour Own Adventure visam prever o que está por vir como resultado de diferentes níveis de emissões nas próximas décadas. Isso significa colocar limites superiores e inferiores em respostas a perguntas como: Quão quente vai ficar? Até que ponto o mar vai subir?

A boa notícia é que os climas estão a melhorar na recriação até dos aspectos mais subtis das alterações climáticas, tais como a complicada física das nuvens, o impacto dos aerossóis e a capacidade do oceano para absorver o calor da atmosfera.

Mas também há más notícias: Mais informação nem sempre significa mais clareza. E isso está agora a alimentar a incerteza sobre o quão mau o “pior cenário” pode ser para o clima da Terra.

Há cinco anos atrás, os cenários climáticos mais prováveis já eram suficientemente preocupantes. Sob um cenário chamado “business-as-usual”, no qual a humanidade não toma nenhuma medida para reduzir as emissões de gases de efeito estufa,até 2100 o planeta foi projetado para aquecer entre 2,6 e 4,8 graus Celsius em relação à temperatura média da Terra de 1986 a 2005 (SN:4/13/14). O nível médio global do mar foi pensado para aumentar até um metro nesse mesmo cenário, de acordo com o relatório de 2014 do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas, ou IPCC.

Mas a mais recente geração de modelos climáticos sugere que o clima da Terra pode ser ainda mais sensível a níveis muito altos de dióxido de carbono atmosférico do que se pensava. E isso, por sua vez, está aumentando as projeções de quão quente ele pode ficar.

“Estamos a ter discussões de ‘Acreditamos nestes modelos?'” diz Andrew Gettelman, um cientista climático do Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica, ou NCAR, em Boulder, Colo.

Isso porque as simulações usam as mesmas equações para olhar para as condições climáticas passadas e futuras. E muitas simulações ainda lutam para recriar com precisão o clima de períodos de tempo muito quentes no passado, como a Época Eocena (SN: 11/3/15). À medida que o mundo fica mais quente, as incertezas começam a aumentar. “Ninguém discute se menos de 2 graus”, diz Gettelman. “Estamos a discutir sobre a parte alta.”

Avolumar o calor

O primeiro cheiro que algo muito estranho se passava com os últimos modelos chegou em Março, na reunião em Barcelona de cientistas e modelistas que trabalhavam nas próximas simulações de climas. Muitas das simulações estão destinadas a ser incorporadas no relatório de avaliação do IPCC de então, cuja primeira parte está agendada para lançamento em abril de 2021.

Todas as simulações incluem estimativas de algo chamado sensibilidade climática de equilíbrio, ou ECS. Isso significa basicamente como o clima futuro da Terra deve responder a um novo normal – especificamente, uma atmosfera que contém o dobro de dióxido de carbono do que durante os tempos pré-industriais.

Uma tendência semelhante é mostrada por várias simulações bem conhecidas, desenvolvidas por equipes do NCAR, do Departamento de Energia dos EUA, do Centro Hadley de Previsão e Pesquisa Climática da Inglaterra em Exeter e do Institut PierreSimon Laplace, com sede em Paris, ou IPSL. Nesses modelos, o ECS era mais elevado, o que significa que a Terra era mais sensível ao dióxido de carbono, do que em gerações anteriores de modelos. Se real, isso sugere que os gases podem exercer ainda mais influência sobre a satmosfera terrestre do que se pensava. Em última análise, isso poderia significar que as temperaturas poderiam ficar mais altas do que até mesmo as mais altas projeções anteriores sugeridas.

Em setembro, cientistas do IPSL e do Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica, ou CNRS, também em Paris, foram a público com suas simulações. Com base em projeções de dois modelos climáticos distintos, as equipes relataram que o aquecimento global médio em 2100 poderia subir até 6 a 7 graus C (ou cerca de 11 a 13 graus Fahrenheit) em relação à época pré-industrial.

Como muitas simulações de novos climas, os dois modelos franceses apresentam uma resolução mais fina e melhores representações das condições do mundo real do que as simulações passadas. Quando testadas contra as observações climáticas atuais, as novas simulações também fazem um trabalho melhor de reprodução dessas observações, diz o climatologista do CNRS Olivier Boucher.

Mas o ECS elevado continua sendo uma surpresa. “Nosso é melhor” em termos de física, diz Boucher. “Mas isso não se traduz automaticamente em ter mais confiança para as projecções futuras.”

Este enigma do ECS, que alguns dos modelos ainda mostram, surgiu novamente no dia 21 de novembro em uma reunião da NationalAcademy of Sciences atmospheric and climate science board em Washington, D.C. A causa mais improvável do ECS elevado, disse Gettelman na reunião, estava no quanto os modelos estimam que as nuvens vão aumentar o aquecimento (SN: 32/03/14). Entre outros fatores, o quanto as nuvens estão altas na atmosfera importa: Nuvens de baixa altitude podem refletir a luz solar de volta ao espaço, enquanto nuvens de alta altitude podem aprisionar o calor. Gettelman e seus colegas também discutiram o significado das nuvens na modelagem ECS em julho em Cartas de Pesquisa Geofísica.

“Nuvens em altas latitudes parecem ser muito importantes”, diz Gettelman. A região sobre o Oceano Sul é de particular interesse, mas agora há estudos em curso para examinar os efeitos das nuvens de alta altitude no Ártico, bem como das nuvens de baixa altitude nos trópicos.

Um novo paradigma

Discutir como discutir os modelos de alta ECS provavelmente será uma dor de cabeça para os autores do próximo relatório do IPCC. A paisagem das simulações climáticas também está ficando mais complicada de outras formas.

Para o relatório do IPCC de 2014, os modeladores climáticos também participaram na quinta iteração de um projeto para estabelecer padrões e cenários para projeções climáticas. Esse projeto é chamado de Projeto Intercomparação do Modelo Acoplado do Programa de Pesquisa do WorldClimate, ou CMIP5, para abreviar.

CMIP5 as projeções futuras foram organizadas usando um conceito chamado “caminhos representativos de concentração”, ou RCPs. Cada caminho delineou um possível futuro climático baseado nos efeitos físicos dos gases de efeito estufa, tais como dióxido de carbono e metano, pois eles permanecem na atmosfera e retêm a radiação do sol. Uma Terra na qual as emissões de gases de efeito estufa são drasticamente e rapidamente reduzidas foi representada por um RCP 2.6 cenarizado. O cenário de negócios como de costume era conhecido como RCP 8.5.

O próximo relatório de sexta avaliação do IPCC se baseará nas projeções do CMIP6, os novos modelos mais sensíveis. E neles, os RCPs estão fora, e um novo paradigma chamado “caminhos sócio-econômicos compartilhados”, ou SSPs, está dentro.

Enquanto as projeções RCP são baseadas unicamente em como diferentes concentrações de gases aquecem a atmosfera, as projeções SSP também incorporam mudanças sociais, tais como mudanças demográficas, urbanização, crescimento econômico e desenvolvimento tecnológico. Ao rastrear como essas mudanças podem afetar as futuras mudanças climáticas, os cientistas esperam que as SSPs ajudem as nações a avaliar melhor como atingir suas próprias metas de emissões prometidas pelo Acordo de Paris (SN: 12/12/15).

Condução de dados

O comportamento humano não é a única fonte de incerteza quando se trata de prever o pior cenário possível. Os cientistas também estão lutando com a simulação das complicadas interações físicas do gelo e do oceano e da atmosfera, especialmente porque as temperaturas continuam a subir.

“A maioria dos oceanos tem ar em cima deles, e os oceanos têm gelo em cima deles. E o gelo está em movimento, o gelo está a interagir. É uma coisa muito difícil”, diz Richard Alley, aglaciólogo da Penn State.

Modelos de clima estão se esquecendo a ponto de reproduzir muitas dessas interações, “acoplando-os” juntos em uma simulação, diz Alley. Fazer isso é a chave para projetar com precisão possíveis futuros: Tais simulações acopladas revelam como essas interações se alimentam umas nas outras, aumentando o potencial para temperaturas ainda mais altas ou até mesmo para mares mais altos.

Mas numerosas fontes de incerteza possível permanecem quando se trata de antecipar o chamado pior-cenário de casos. Por exemplo, a rapidez com que os mares vão subir está ligada à rapidez com que os grandes lençóis de gelo que cobrem a Gronelândia e a Antártida vão perder gelo para o oceano, através do derretimento ou colapso (SN: 25/9/19).

Simulações de clima até não reproduzir bem esse derretimento, mesmo no relatório especial do IPCC sobre os impactos das mudanças climáticas no gelo e nos oceanos divulgado em outubro de 2019. Isso se deve, em parte, ao fato de os cientistas não compreenderem totalmente como o gelo responde às mudanças climáticas, diz o glaciólogo Eric Rignot, da Universidade da Califórnia, Irvine. “Estamos a fazer progressos”, diz ele, “mas não estamos lá”.”

Uma das maiores diversidades é como os oceanos podem interagir com as vastas camadas subterrâneas de geleiras que cercam os lençóis de gelo, corroendo-os, diz Rignot. Para identificar como tal erosão pode ocorrer, são necessários mapas batimétricos detalhados, gráficos desses solos que podem revelar canais profundos que permitem que a água mais quente do oceano se esgueire para os fiordes e corroa as geleiras (SN: 4/3/18).Ele e seus colegas têm criado alguns desses mapas para a Groenlândia.

Os cientistas também estão tentando obter dados sobre as botas no chão para lidar com outras incertezas, como a forma como o aquecimento pode mudar o comportamento das próprias camadas de gelo à medida que elas se esticam, dobram e deslizam através do solo. Em 2018, uma colaboração internacional de cientistas iniciou um projeto de cinco anos para estudar em tempo real a quebra do Glaciar Florida-tamanho Thwaites na Folha de Gelo da Antártida Ocidental. As águas quentes do oceano estão desbastando a geleira, que suporta o manto de gelo como uma fortaleza, diminuindo o fluxo de gelo em direção ao oceano. É provável que Thwaites entre em colapso, possivelmente dentro das próximas décadas.

E há outros processos ainda não incluídos nos modelos CMIP que podem enviar gelo que cai rapidamente no mar: A água derretida infiltra-se através de fendas e fendas até à base da folha de gelo, lubrificando o seu deslizamento da terra para o oceano. A água de fusão também pode congelar em placas sólidas e impermeáveis que podem acelerar o fluxo de água de fusão mais recente para o oceano (SN: 18/09/19). Talvez mais corretamente, alguns pesquisadores sugeriram que o aquecimento futuro poderia fazer com que os gigantescos e íngremes penhascos de gelo da Antártida perdessem de repente grandes pedaços de gelo para o oceano, elevando rapidamente o nível do mar (SN: 2/6/19).

Existe uma boa razão pela qual os modelos climáticos atuais não incluem a hipótese de penhascos de gelo, diz Alley. “Os melhores modelos, aqueles em que você pode ter mais fé que eles reestruturam o que aconteceu recentemente, geralmente não gastam muito esforço em quebrar as coisas”, diz ele. O problema não está em simular os pedaços de gelo quebrando, mas sim em simular exatamente quais prateleiras de gelo irão quebrar – e quando. Isso faz com que o erro potencial de simular esses processos seja muito grande.

“Isso é muita da tensão na comunidade neste momento”, acrescenta Alley. “Como lidar com isto ainda é muito difícil.”

O relatório especial do IPCC de 2019 notou a hipótese do penhasco de gelo, mas considerou-a extremamente improvável. Mas isso não significa que seja impossível, diz Alley – ou que isso não tenha acontecido no passado. Evidências de sedimentos oceânicos revelam que icebergs gigantescos se separaram de penhascos continentais e se derreteram no mar no passado. Se o glaciar Thwaites recuar até o interior da Antártida, a parição contínua poderá criar penhascos maciços duas vezes mais altos e 10 vezes mais largos do que qualquer outro observado na Groenlândia, ele observou em dezembro na reunião anual da União Geofísica Americana em São Francisco.

O IPCC está “assumindo que temos sorte e isso não vai acontecer”, disse Alley. Mas os dados dos sedimentos oceânicos levantam “questões realmente sérias sobre essa suposição”.

Gettelman, entretanto, adverte que a incerteza persistente nas projeções futuras não significa que o mundo deva esperar para ver o que acontece ou para os cientistas descobrirem. “Realmente significa que temos de fazer algo em breve”, diz ele. Se as projeções de alta temperatura ou elevação do nível do mar acabam sendo reais ou não, “ainda é muito ruim”