5 - Qual a confiabilidade dos modelos climáticos?

Argumento cético "Modelos se saem muito mal ao descrever as nuvens, poeira, a química e a biologia de campos, fazendas e florestas. Eles são cheios de fatores sem sentido apenas para fazê-los concordar com os dados observados. Mas não há razão para acreditar que os mesmos fatores sem sentido reproduziriam o comportamento correto em um mundo com uma química diferente, por exemplo em um mundo com mais CO2." (Freeman Dyson) O que a ciência diz Embora haja incertezas nos modelos climáticos, eles conseguem reproduzir com sucesso o passado e fizeram predições que foram subseqüentemente confirmadas pelas observações. Há duas grandes perguntas quando se elabora um modelo climático - eles podem reproduzir com precisão o passado, e podem com sucesso predizer o futuro? Para responder à primeira pergunta, aqui está um resumo dos resultados dos modelos do IPCC para temperaturas de superfície desde o século XIX, tanto com quanto sem as forçantes de origem humana. Nenhum dos modelos consegue reproduzir o aquecimento recente sem levar em conta os níveis crescentes de CO2. Ninguém conseguiu criar um modelo de circulação global (MCG) que possa explicar o comportamento do clima do século XX sem o aquecimento por CO2.

Figura 1: Comparação entre os resultados dos modelos e as observações. (a) representa simulações feitas apenas com forçantes naturais: variação solar e atividade vulcânica. (b) representa simulações feitas com forçantes antrópicas: gases estufa e aerossóis de sulfatos. (c) foi feito com forçantes naturais e antrópicas (IPCC). Prevendo/projetando o futuro Um argumento comum que se ouve é "cientistas nem conseguem prever a meteorologia da próxima semana, como podem prever o clima daqui a anos?". Isso revela um entendimento errôneo da diferença entre meteorologia, que é caótica e imprevisível, e o clima, que é a média da meteorologia ao longo do tempo. Ao mesmo tempo em que você não consegue prever com segurança se uma moeda vai dar cara ou coroa, você consegue prever o resultado estatístico de um grande número de lançamentos dessa moeda. Em termos de meteorologia, você não consegue prever a trajetória precisa de uma determinada tempestade, mas a média da temperatura e precipitação permanecerá os mesmos ao longo do tempo. Há várias dificuldades em se prever o clima futuro. O comportamento do sol é difícil de se prever. Perturbações de curto prazo com o El Niño ou erupções vulcânicas são difíceis de se calcular num modelo. Contudo, as maiores forçantes que determinam o clima são bem compreendidas. Em 1988, James Hansen projetou tendências futuras de temperatura (Hansen 1998). Aquelas projeções iniciais mostram boa concordância com as observações subseqüentes (Hansen 2006). Figura 2: Temperaturas globais de superfície computada para os cenários A, B e C, comparados com duas análises dos dados de observações (Hansen 2006). O cenário B de Hansen (descrito como a opção mais provável, e a que mais se aproximou dos níveis de emissões de CO2) mostra correlação estreita com as temperaturas observadas. Hansen superestimou os níveis futuros de CO2 em 5 a 10%, então se o modelos dele tivesse os níveis corretos da forçante, o resultado teria sido ainda mais preciso. Há desvios em anos tomados isoladamente, mas isso é esperado. A natureza caótica da meteorologia introduzem ruído ao sinal, mas a tendência geral é previsível. Quando o Monte Pinatubo entrou em erupção em 1991, ele deu a oportunidade de se testar quão bem os modelos podiam prever a resposta do clima aos aerossóis de sulfato injetados na atmosfera. Os modelos previram com precisão o resfriamento global subseqüente de cerca de 0,5ºC logo depois da erupção. Além disso, os feedbacks radiativo, de vapor d'água e dinâmico incluídos nos modelos foram verificados quantitativamente (Hansen 2007). Mais a respeito de prever o futuro.

Figura 3: Temperatura global simulada e observada durante a erupção do Pinatubo. A linha verde é a temperatura observada por estações meteorológicas. A linha azul é a temperatura dos oceanos e continentes. Vermelho é a média do resultado dos modelos. (Hansen 2007) Incertezas em projeções futuras Uma alegação distorcida comum é que os modelos climáticos seriam tendenciosos no sentido de exagerar os efeitos do CO2. É importante mencionar que a incerteza existe em ambos os lados. De fato, em um sistema climático com um feedback final positivo, a incerteza é desviada mais em direção a uma resposta climática mais forte (Roe 2007). Por esse motivo, muitas das previsões do IPCC acabaram subestimando a resposta climática. Medidas por satélites e marégrafos, mostram que a elevação do nível do mar está se acelerando mais rápido do que as previsões do IPCC. A taxa média de elevação no período 1993-2008 medida por satélites foi de 3,4 mm por ano, enquanto o terceiro relatório do IPCC (conhecido pela sigla em inglês TAR) projetou em sua melhor estimativa 1,9 mm para o mesmo período. As observações estão acompanhando o limite superior das margens de incerteza das projeções do IPCC (Copenhagen Diagnosis 2009).

Figura 4: Mudança do nível do mar. Dados de marégrafos estão indicados em vermelho, e dados de satélite em azul. A faixa cinza mostra as projeções do terceiro relatório do IPCC (Copenhagen Diagnosis 2009). Da mesma forma, o derretimento de verão do gelo oceânico do Ártico se acelerou muito além das expectativas dos modelos climáticos. A área de derretimento do gelo oceânico durante 2007-2009 foi cerca de 40% maior que a previsão média dos modelos climáticos do quarto relatório do IPCC. A espessura do gelo oceânico ártico também tem estado num declínio constante ao longo de várias décadas.

Figura 5: A extensão do gelo oceânico ártico nos meses de setembro, em milhões de quilômetros quadrados. As linhas pretas fortes dão a média de 13 modelos do IPCC usados em seu quarto relatório, enquanto as linhas pretas tracejadas representam a margem de incerteza. O mínimo de 2009 foi recentemente calculado em 5,10 milhões de km², o terceiro ano mais baixo da história, e ainda bem abaixo do pior cenário do IPCC (Copenhagen Diagnosis 2009). Sabemos o suficiente para agir? Céticos argumentam que deveríamos esperar até os modelos climáticos estarem completamente certos antes de agir e reduzir emissões de CO2. Se esperássemos ter 100% de certeza, nós nunca agiríamos. Modelos estão num estado de constante desenvolvimento para incluir mais processos, recorrer a menos aproximações e aumentar sua resolução conforme o poder de computação avança. A natureza complexa e não-linear do clima significa que sempre haverá um processo de refinamento e melhoria. A questão principal é que hoje sabemos o suficiente para agir. Modelos evoluíram para o ponto em que eles predizem com sucesso tendências de longo prazo e estão agora desenvolvendo a capacidade de predizer mudanças mais caóticas, de curto prazo. Várias linhas de evidência, tanto por modelos quanto empíricas, nos dizem que as temperaturas vão mudar 3ºC com o dobro de CO2 (Knutti & Hegerl 2008). Os modelos não precisam ser exatos em todos os aspectos para nos dar uma tendência geral precisa e seus efeitos principais - e isso nós já temos. Se você soubesse que há uma chance de 90% de você bater o carro, você não entraria no carro (ou pelo menos usaria um cinto de segurança). O IPCC conclui por uma probabilidade maior que 90% que os seres humanos estão causando o aquecimento global. Esperar por uma certeza de 100% para agir é ser irresponsável. (skepticalscience.com)