Análise das concentrações de gases de efeito estufa na atmosfera

Análise das concentrações de gases de efeito estufa na atmosfera – Global Atmosphere Watch (GAW).

Os níveis atmosféricos de dióxido de carbono/CO₂, metano/CH₄ e óxido nitroso/N₂O continuam a aumentar.

A análise preliminar dos dados – de um subconjunto da rede de observação de gases de efeito estufa (GEE) WMO Global Atmosphere Watch (GAW) – demonstrou que as concentrações de CO₂ no hemisfério norte ultrapassaram 410 partes por milhão (ppm) durante a maior parte de 2020 e ultrapassaram 415 ppm no primeiro semestre de 2021.

Uma análise completa dos três principais GEEs (Figura 1) mostra as concentrações atmosféricas médias globais de CO₂ a 410,5 ± 0,2 ppm, CH₄ a 1877 ± 2 partes por bilhão (ppb) e N₂O a 332,0 ± 0,1 ppb para 2019 (respectivamente 148% , 260% e 123% dos níveis pré-industriais em 1750). Os aumentos anuais de CO₂ e CH₄ foram maiores em 2019 do que a taxa média de aumento de 10 anos, enquanto o aumento anual de N₂O foi ligeiramente menor do que a taxa de crescimento média de 10 anos (WMO, 2020).

Figura 1. (linha superior) Fração molar globalmente média de CO₂, CH₄ e N₂O em ppm (CO₂) e ppb (CH₄; N₂O, respectivamente) e suas taxas de crescimento (linha inferior) de 1984 a 2019. Aumentos em médias anuais sucessivas são mostrados como as colunas sombreadas na linha inferior. A linha vermelha na linha superior é a média mensal com a variação sazonal removida; os pontos e linhas azuis representam as médias mensais.

Os dados finais da concentração média global para 2020 não estarão disponíveis até o final do segundo semestre de 2021, mas os dados de todos os locais globais, incluindo observatórios emblemáticos, indicam que os níveis de CO₂, CH₄ e N₂O continuaram a aumentar em 2020 e 2021 (Figuras 2 e 3). Em julho de 2021, a concentração de CO₂ em Mauna Loa (Havaí, EUA) e Cabo Grim (Tasmânia, Austrália) atingiu 416,96 ppm e 412,1 ppm, respectivamente, em comparação com 414,62 ppm e 410,03 ppm em julho de 2020.

Figura 2. Fração molar média mensal de CO₂ em ppm no observatório Mauna Loa de março/1958 a julho/2021. A linha vermelha tracejada representa os valores médios mensais, centralizados no meio de cada mês. A linha preta representa o mesmo, mas aqui o ciclo sazonal médio foi removido por um tratamento estatístico. Fonte: www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/ trends / mlo.html.

Figura 3. Fração molar média mensal de CO₂ em ppm de maio/1976 a julho/2021 no observatório de Cape Grim (https://www.csiro.au/greenhouse-gases/)

Variabilidade de concentração e COVID-19

O Global Carbon Project (Friedlingstein et al., 2020) estimou que as emissões totais de 2010-2019 foram divididas na atmosfera (44%), oceano (23%) e terra (29%) com um desequilíbrio orçamentário não atribuído (4%) . Enquanto o aumento das concentrações de GEE na atmosfera é impulsionado pelas emissões humanas, as mudanças interanuais nas taxas de aumento de CO₂ atmosférico são moduladas pela variabilidade dos sumidouros e, especialmente, da biosfera terrestre. A taxa de crescimento do CO₂ ficou entre 2 ppm e 3 ppm por ano nos últimos 10 anos, com a maior taxa de aumento de 3,2 ppm observada em 2016, durante o forte El Niño (WMO, 2016). El Niño normalmente reduz a absorção de CO₂ da atmosfera pela vegetação, devido ao aumento da extensão das secas sobre as superfícies terrestres (Betts et al., 2016).

O declínio das emissões de CO₂ devido à crise COVID-19 (-5,6%, consulte a seção “Emissões e orçamentos globais – GCP”) resultaria em uma alteração final da taxa de crescimento anual de menos de 0,2 ppm – bem dentro de 1 ppm – impulsionado pela absorção da biosfera. Essa diferença pode ser detectada pela rede GAW, que tem uma meta de precisão melhor que 0,1 ppm, mas sua detecção exigirá mais de um ano de medições.

O Sistema Integrado Global de Informações de Gases de Efeito Estufa da OMM IG 3 IS ( www.ig3is.wmo.int ) usa ferramentas de observação e análise atmosférica para melhorar o conhecimento das fontes e sumidouros de gases de efeito estufa em escalas nacionais e menores. Para atingir seus objetivos, WMO IG 3 IS está desenvolvendo diretrizes de boas práticas para produzir estimativas de emissões baseadas em observação para nações, bem como diretrizes para estimar emissões de cidades e estados, e trabalha para ampliar o uso desta metodologia.

Monitoramento de metano em apoio à meta de temperatura do Acordo de Paris

O metano é responsável por cerca de 16% do forçamento radiativo por gases de efeito estufa de longa duração, tornando o CH₄ o segundo GEE antropogênico mais importante. Aproximadamente 40% do metano é emitido para a atmosfera por fontes naturais, por exemplo, pântanos e cupins, e cerca de 60% vem de fontes antropogênicas, como ruminantes, agricultura de arroz, exploração de combustível fóssil, aterros sanitários e queima de biomassa (Saunois et al., 2020).

As emissões de CH 4 também afetam indiretamente a saúde humana e a produtividade agrícola por meio da produção de ozônio troposférico (UNEP, 2021). Para limitar o aquecimento global, são necessárias reduções fortes, rápidas e sustentadas de CO₂, CH₄ e outros gases de efeito estufa (IPCC, 2021).

O aumento global de CH₄ de 8 ppb em 2019 (WMO, 2020) continua a tendência da última década, que experimentou aumentos de 5–10 ppb por ano (ppb / ano). A análise preliminar da rede da Administração Nacional Oceânica e Atmosférica dos EUA (NOAA) demonstra um aumento da concentração de CH₄ em 2020 de 15 ppb, que é o maior aumento dentro do recorde de 37 anos (de 1984 a 2020) (https://gml.noaa.gov/ccgg/trends_CH4/).

As observações de isótopos estáveis de CH 4 são usadas para identificar fontes de CH₄ atmosférico (Nisbet et al., 2016). A tendência observada no 13 C-CH₄ é explicada por um aumento combinado nas emissões microbianas (naturais e antropogênicas) e fósseis (WMO, 2020).

O tratamento das emissões de CH₄ começa com a localização, identificação e quantificação das emissões (Nisbet et al., 2020). Os dados de satélite desempenham um papel importante na localização de grandes fontes de emissão de CH₄ (hotspots) anteriormente desconhecidas, por exemplo, de locais de produção de gás e petróleo. O instrumento de monitoramento TROPOspheric satélite (TROPOMI) fornece concentrações de coluna CH₄ com alta sensibilidade na superfície da Terra, uma boa cobertura espaço-temporal e precisão suficiente para facilitar a modelagem inversa de fontes e sumidouros. Os dados do TROPOMI foram usados para identificar pontos críticos de emissão (Figura 4) e podem orientar ações para lidar com os superemissores de metano.

Figura 4. Esta imagem mostra uma amostra de concentrações anormais de metano em 2019, medidas pelo Sentinel-5P. O tamanho e a cor dos círculos indicam o tamanho e a intensidade da pluma detectada. Quanto mais vermelha for a cor, maior será a concentração da pluma de metano. Esta imagem contém dados modificados do Copernicus Sentinel (2019), processados por Kayrros.

Ainda é necessário um desenvolvimento metodológico substancial para melhorar as estimativas de emissões derivadas de satélites, para as quais medições precisas no solo são indispensáveis. No entanto, com as capacidades atuais, uma nova contribuição importante para o monitoramento regional de emissões já pode ser feita. A combinação das medições de metano Sentinel-5P e Sentinel2 mostram resultados promissores na derivação das taxas de emissão (consulte a Figura 5).

Figura 5: Pontos críticos de emissão de metano em um gasoduto no Cazaquistão detectados pelas missões Sentinel-5P (esquerda) e Sentinel2 (direita). Esta imagem contém dados modificados do Copernicus Sentinel (2019), processados por Kayrros.

Vários estudos apontaram os benefícios climáticos de curto prazo e a relação custo-benefício da mitigação das emissões de CH₄, que estão bem descritos na avaliação de metano do PNUMA de 2021. Há um forte apelo para ações de aumento das emissões de CH₄ e há planos indicativos para uma Década Internacional para a Gestão do Metano a ser proposta na 76ª Sessão da Assembleia Geral das Nações Unidas. (ecodebate)