Pontos de inflexão no sistema climático

Conheça os pontos de inflexão no sistema climático.

Passar por um ponto de inflexão é menos crítico no lago grande do que no pequeno. O novo modelo revela que será assim em muitos sistemas climáticos grandes e heterogêneos.

Pontos de inflexão climáticos podem nem sempre ser desastrosos.

Muitas mudanças devido às emissões de gases de efeito estufa são irreversíveis por séculos a milênios, especialmente mudanças no oceano, nas camadas de gelo e no nível global do mar.

• Pontos de inflexão incluem mudanças na Circulação Meridional do Atlântico (AMOC), o derretimento das camadas de gelo polar, a migração de padrões climáticos em larga escala e a extinção da floresta amazônica.

• Os principais pontos de inflexão incluem mudanças na Circulação Meridional do Atlântico, o derretimento dos mantos de gelo polar, a migração de padrões climáticos e climáticos em larga escala, a secagem da floresta amazônica ou interrupções dos principais sistemas climáticos, como as monções.

• Os efeitos combinados de temperaturas mais altas e umidade durante os períodos de calor em algumas regiões podem atingir níveis perigosos nas próximas décadas, o que pode levar a pontos de inflexão fisiológicos ou limites além dos quais o trabalho humano ao ar livre não é mais possível sem assistência técnica.

• Mais pesquisas sobre pontos de inflexão serão cruciais para ajudar a sociedade a entender melhor os custos, benefícios e limitações potenciais da mitigação e adaptação climática no futuro.

“Pontos de inflexão” tornaram-se uma abreviação amplamente utilizada para muitos aspectos de mudanças não lineares em um sistema complexo. O que agora chamamos coletivamente de “pontos de inflexão no sistema climático” foram abordados pela primeira vez no Terceiro Relatório de Avaliação do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) como “surpresas” (Stocker et al., 2001) e incluídos no “ Motivos de Preocupação” como “eventos singulares de grande escala” ou “descontinuidades no sistema climático” (IPCC, 2001). Esses pontos de inflexão têm consequências globais e regionais e incluem mudanças na Circulação Meridional do Atlântico (AMOC), o derretimento das camadas de gelo polar, a migração de padrões climáticos e climáticos em larga escala e a extinção da floresta amazônica.

Pontos de inflexão com consequências globais

Figura 1. A travessia de pontos de inflexão associados a instabilidades do manto de gelo na Antártida, ou a rápida descarga de correntes de gelo na Groenlândia, podem ter sérios impactos globais. (Terminus de Jakobshavn Isbrae, Groenlândia).

O AMOC é um importante impulsionador da distribuição de calor, sal e água no sistema climático, tanto regional quanto globalmente. Com base em dados de proxy paleoclimáticos, foi sugerido que o AMOC pode ser mais fraco no clima atual do que em qualquer outro momento no último milênio (Caesar et al., 2021). Além disso, modelos recentes indicam consistentemente que o AMOC irá enfraquecer à medida que o CO₂continua a aumentar (Weijer et al., 2020). Embora as medições diretas desde 2004 não mostrem tendências significativas (Worthington et al., 2021), o enfraquecimento contínuo de longo prazo do AMOC, conforme sugerido de forma robusta pelos modelos (Jackson et al., 2022), pode aumentar sua vulnerabilidade a outras mudanças, como como a entrega de água doce do derretimento das camadas de gelo e geleiras. Como resultado, o estudo contínuo, identificação e observação de sinais de alerta precoce de um potencial ponto de inflexão no AMOC é crucial (Boers, 2021).

O derretimento das camadas de gelo polar na Groenlândia e na Antártida tem sido considerado por muitos anos como um elemento de inflexão (Figura 1). Seu tombamento seria particularmente perigoso, pois teria consequências globais devido ao aumento substancial do nível do mar nas escalas de tempo de séculos a milênios (Clark et al., 2016). O Quinto Relatório de Avaliação do IPCC comunicou que cruzar um limiar crítico de aquecimento global entre 1°C e 4°C levaria a um derretimento significativo e irreversível do manto de gelo da Groenlândia (Stocker et al., 2013). No entanto, esse intervalo foi reavaliado e encontrado em ou ligeiramente acima de 1,5°C a 2°C – ou seja, os limites de aquecimento global do Acordo de Paris (Pattyn et al., 2018). Nesse nível de aquecimento, o manto de gelo da Antártida Ocidental também estaria em risco crescente de perda irreversível de gelo (Garbe et al., 2020).

Pontos de virada regionais

Uma migração gradual de padrões climáticos em grande escala pode ser registrada regionalmente como a entrada em um novo regime. O registro paleoclimático, por exemplo, apontou fases em que o cinturão de monções mudou ou mudou de intensidade em resposta a mudanças climáticas hemisféricas em grande escala durante os últimos 30.000 anos (Brovkin et al., 2021). Uma análise recente sugere que o aquecimento futuro pode levar a uma intensificação da monção indiana e sua variabilidade, expressa possivelmente como chuvas mais curtas e mais pesadas (Katzenberger et al., 2021).

Em regiões de latitude média, mudanças na umidade do solo podem levar a efeitos de limiar em regimes evaporativos e a uma amplificação não linear associada de extremos de calor (Seneviratne et al., 2010; Miralles et al., 2014; Vogel et al., 2018). Além disso, a frequência de extremos climáticos baseados em limites geralmente aumenta não linearmente com o aumento do aquecimento global, com as maiores mudanças relativas para os eventos mais extremos (Kharin et al., 2018).

As mudanças no clima médio regional e a intensidade dos extremos climáticos tendem a variar linearmente em função do aquecimento global (Wartenburger et al., 2017). No entanto, eles também podem levar ao cruzamento de limiares de ecossistemas regionais (Guiot e Cramer 2016; Warren et al., 2018; Ratnayake et al., 2019; Breshears et al., 2020) e às mudanças do regime climático em combinação com as mudanças na vegetação e as respostas da sociedade. Um exemplo disso é o período de dust bowl nos Estados Unidos (por exemplo, Cowan et al., 2020).

O ambiente marinho também é propenso a tombamento regional. Ondas de calor marinhas, por exemplo, podem ocorrer com mais frequência e intensidade (Frölicher et al., 2018). A acidificação dos oceanos, causada pela absorção do oceano de concentrações crescentes de dióxido de carbono atmosférico em seu papel de sumidouro de carbono, pode ultrapassar os limites com o consequente branqueamento de corais e outros impactos no ecossistema marinho (Hoegh-Guldberg et al., 2019). Pontos de inflexão regionais dos sistemas marinhos devido ao aquecimento, acidificação dos oceanos e desoxigenação podem, em combinação, causar impactos globais (Heinze et al., 2021).

A floresta amazônica, um ecossistema único de importância e valor global, está sob pressão do desmatamento e das mudanças climáticas antropogênicas. Embora as projeções de sua evolução futura sejam altamente incertas, estudos apontam para a probabilidade de uma maior secagem (Baker et al., 2021). Estações secas mais prolongadas e eventos extremos de seca, e feedbacks auto-reforçados, podem reduzir ainda mais a extensão da floresta (Zemp et al., 2017) com uma abordagem potencial para um ponto de inflexão (Boulton et al., 2022) onde a floresta é insustentável . A perda da floresta amazônica teria consequências potencialmente devastadoras no clima regional, biodiversidade e sistemas sociais, bem como impactos potencialmente mais amplos por meio de mudanças nos ciclos hidrológicos e de carbono.

Figura 2. Limiares e pontos de inflexão podem ser cada vez mais encontrados em padrões climáticos regionais e extremos com consequências para as comunidades locais e serviços ecossistêmicos (Seca e tempestade em desenvolvimento no Delta do Ebro, Espanha, 2020.

Consequências dos pontos de inflexão na saúde e bem-estar humanos

O impacto das mudanças climáticas na saúde humana está recebendo maior atenção (Romanello et al., 2021), pois as ameaças potenciais são múltiplas. Os efeitos combinados de temperaturas mais altas e umidade durante períodos de calor em algumas regiões podem atingir níveis perigosos nas próximas décadas (Pal e Eltahir, 2016), o que pode levar a pontos de inflexão fisiológicos ou limites além dos quais o trabalho humano ao ar livre não é mais possível sem assistência técnica.

Atualmente, uma fração substancial da mortalidade relacionada ao calor pode ser atribuída ao aquecimento antropogênico (Vicedo-Cabrera et al., 2021) e essa tendência está aumentando em extensão e magnitude. Portanto, esses eventos podem causar pontos de inflexão e comportamento de limiar no sistema terrestre, que inclui a biosfera, o ciclo do carbono e a sociedade.

Em conjunto, os pontos de inflexão no sistema climático são um tema científico de grande interesse público. O WCRP, por exemplo, está abordando essa questão em uma de suas atividades Lighthouse por meio de uma plataforma internacional para combinar abordagens teórico-matemáticas, monitoramento observacional e esforços abrangentes de modelagem climática.

Processos não lineares no sistema climático estão na origem dos elementos de inclinação, portanto, um esforço internacional concertado em modelagem de sistemas terrestres acoplados de alta resolução desenvolvendo e utilizando infraestrutura de computação em exa-escala (Slingo et al., 2022; Hewitt et al., 2022) fornecerá uma representação melhorada dos feedbacks climáticos e das respostas dinâmicas responsáveis pelos elementos de tombamento.

Finalmente, um consenso científico formal sobre pontos de inflexão e mudanças climáticas irreversíveis, que é central para estimar o risco climático, mas repleto de profunda incerteza, é relevante para as políticas.

O último relatório do IPCC avaliou os pontos de inflexão e delineou os limites do estado atual do conhecimento. Um relatório especial do IPCC do grupo de trabalho cruzado sobre “Pontos de inflexão do clima e consequências para a habitabilidade e recursos” ajudaria a fortalecer um consenso sobre esse tópico e desencadearia os avanços muito necessários na compreensão científica para informar de forma mais abrangente as estratégias de adaptação e mitigação.

Pontos de inflexão: Por que talvez não sejamos capazes de reverter as mudanças climáticas.

Destaques do IPCC

• Muitas mudanças devido às emissões passadas e futuras de gases de efeito estufa são irreversíveis por séculos a milênios, especialmente mudanças no oceano, nas camadas de gelo e no nível global do mar (IPCC Working Group I, 2021)

• A probabilidade de resultados de baixa probabilidade e alto impacto aumenta com níveis mais altos de aquecimento global (alta confiança). Respostas abruptas e pontos de inflexão do sistema climático, como o forte aumento do derretimento do manto de gelo da Antártida e a morte da floresta, não podem ser descartados (alta confiança) (IPCC Working Group I, 2021)

• O aumento do clima e dos extremos climáticos levou a alguns impactos irreversíveis, pois os sistemas naturais e humanos são levados além de sua capacidade de adaptação (alta confiança) (IPCC Working Group II, 2022). (ecodebate)