MUDANAS CLIMTICAS GLOBAIS E IMPACTOS NO BRASIL Carlos

MUDANÇAS CLIMÁTICAS GLOBAIS E IMPACTOS NO BRASIL Carlos A Nobre Instituto 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. Energia 2. Água 3. Alimentos 4. Ambiente 5. Pobreza 6. Terrorismo e Guerra 7. Doenças 8. Educação 9. Democracia 10. População

Conteúdo. . . • Introdução: as mudanças climáticas globais • Exemplos de Impactos no Brasil • Conclusão: o que pode ser feito?

O PARADOXO TERRESTRE 3, 5 bilhões atrás FOTOSSINTESE

Efeito Estufa

Concentração de gases de Efeito Estufa CO 2 concentration (ppm) 380 Observatório de Mauna Loa 360 340 320 300 Amostras em gelo 280 260 1700 1800 1900 Ano 2000 Methane concentration(ppb) Dióxido de carbono: aumento de 33% Metano: aumento de 100% 1800 Flascos 1600 1400 1200 1000 Amostras em gelo 800 600 1700 1800 1900 2000 Ano 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) 2004 +0, 44 o. C Temperatura à Superfície Aumentou cerca de 0, 7 o. C desde 1900

Novas Observações satelitárias quantificam o aumento do nível do mar da última década [Figures from Cazenave and Nerem, 2003]

Modelos Climáticos Globais repreduzem o Aquecimento Global …… Mudança de Temperatura (°C) Met Office / Hadley Centre 1. 0 Observações (linha preta) Natural (modelo) Fatores Naturais (variabilidade solar e eruipções vulcânicas) explicam o aquecimento em meados do Século 0. 5 0. 0 – 0. 5 1. 0 Antropogênico (modelo) Fatores Antropogênicos explicam o aquecimenteo recente, com os aerossóis mascarando boa parte do aquecimento dos gases de efeito estufa. 0. 5 0. 0 – 0. 5 1. 0 Natural + Antropogênico (modelo) Soma dos fatores naturais e humanos produzem um bom ajuste às observações 0. 5 0. 0 – 0. 5 1860 1880 1900 1920 1940 Data (anos) 1960 1980 2000

Um experimento idealizado: estabilizar todas as concentrações hoje Courtesy: S. Solomon

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. Futuro ? …ar continua a aquecer nas próximas décadas na medida que a camada de mistura do oceanos lentamente se ajusta ao forçamento radiativo Past Previsão de uma resposta à “esabilização” por um modelo Estamos aqui! Courtesy of the Hadley center 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” Courtesy: S. Solomon

Temperatura do ar média anual e global (em relação à média 1961 -1990) [°C] SRES B 1 GEE = const SO 4 (antrop. )=0 observado simulado Concentrações Constantes (GEE + SO 4) ano 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 !

Furacão Katrina: resultado da variabilidade natural ou do aquecimento global? Source: IRI, 2005 Anomalia da Temperatura da Superfície do Mar no Caribe para Agosto 2005 (isotermas de 0, 5 Celsius em relação à média de 1961 -1990)

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

Mudanças Climáticas Abruptas? 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?

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 C Colapso 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 agroecossistemas.

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 semiárida 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 Seca População Rural Perda da colheita Falta de Assistência Governamenta l Falta de Alimento Mudanças no Perfil Epidemiológico Migração Expansão da Leishmaniose visceral nas cidades Região Semi-árida Agricultura de Subsistência Baixa Renda Falta de emprego Falta de acesso a informação sobre previsão climática Falta de Água Higiene deficiente Aumento da mortalidade infantil divido a diarréia Má nutrição infantil

Cáculos de Balanço Hídrico para o Nordeste Arco Verde, PE Déficits Hídricos +2 C + 4 C Todos os meses com déficit hídrico! 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.

Impactos na Agricultura

Expected impacts of climate change on CROP YIELDS in the Pampas region of Argentina, Brazil and Uruguay LA 27 María I. Travasso (INTA)

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

Efeito do aumento do CO 2 na Agricultura do Sul do Brasil

Estômato das Plantas : Conecta água com CO 2 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)

Stomatal Conductance and CO 2 • Stomatal pores control the flow of CO 2 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 CO 2 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 CO 2 -induced stomatal closure, and there are boundary layer and leaf area index feedbacks that may make closure irrelevent at the largescale. Courtesy: P. Cox

FUSARIUM HEAD BLIGHT OF WHEAT Window of susceptibility Highly influenced by weather variables Courtesy: J. M. Souza, Embrapa-Trigo

Wheat crop model Agronomic inputs Weather inputs Early spring wheat Nine sowing dates Three-day intervals Soil properties Historic daily weather Scenario daily weather FHB incidence

INF = Environmental sub-model Infection episode Minimum of 48 hr of wetting (P e RH) INF is calculated when two conditions are met … 2 days with P 0. 3 and RH 80% on average 1 day with P 0. 3 and RH 80% preceeded ou followed by one day with P=0 and RH 85% 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?

Geografia Modelo do Nicho Ecológico Temperatura Ecologia Modelagem de Distribuição Geográfica de Espécies Algoritmo Pontos de Ocorrência Precipitação Previsão da Distribuição

Geografia Modelo de Biomas Temperatura Ecologia Análise de Redistribuição de Biomas em face a Mudanças Climáticas Algoritmo Área de Ocorrência Precipitação Previsão da Distribuição Projeção considerando alterações climáticas Projeção de Biomas com Mudança Climática

Impactos de mudanças climáticas sobre as espécies arbóreas do Cerrado Brasileiro • Dois cenários do Modelo Climático Global (Had. CM): + 0. 5% por ano de CO 2 + 1% por ano de CO 2 • Nove coberturas de vegetação tícpicas dos cerrados • 162 espécies: >30 pontos

Previsão de riqueza para 162 espécies de árvores do Cerrado: presente (1961 -1990) Previsão de distribuição presente (1961 -1990) e futura (2055) de Acosmium subelegans Área projetada para permanecer habitável em 2055 (0, 5% CO 2) Área projetada para permanecer habitável em 2055 (1% CO 2)

Impactos para as 162 espécies estuddadas (Biota Neotropica 2003, Thomas et al. , Nature 2004) • Cenário DX (+ 0, 5% CO 2): – 18 espécies extintas – 91 espécies com redução > 90% • Cenário AX (+ 1% CO 2): – 56 espécies extintas – 123 espécies com redução > 90% Projeção para 2050: + 2 °C ► 24% extinção!

Determinação de áreas prioritárias para conservação considerando mudanças climáticas baseado em dois cenários: + 0. 5% + 1% 63 espécies 87 espécies

43% de 69 espécies de Angiosperms tornam-se inviáveis até 2095 = SI/2 Climate Model: HADCM 2 GSa 1 1% CO 2 increase/yr Miles et al. 2004. The impact of global climate change on tropical forest biodiversity in Amazonia. Global Ecology and Biogeography, (Global Ecol. Biogeogr. )

Anomalias de Temperatura ( C) para 2070 -2099 A 2 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 A 2 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).

Projeção de Distribuição de Biomas para a América do Sul para 2070 -2099 A 2 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.

A vegetacao em 2070 -2100, dois Cenarios de CO 2 Alto Aumento de CO 2 Baixo Aumento de CO 2 floresta savana 2070 -2100 (media de 6 modelos) Atual Nobre et

Finalizando, o que o pode o Brasil fazer no tocante às 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