Ciclo do Carbono e Alterações Climáticas: Impacto dos Gases de Efeito Estufa na Atmosfera, Notas de aula de Energia

Baixe Ciclo do Carbono e Alterações Climáticas: Impacto dos Gases de Efeito Estufa na Atmosfera e outras Notas de aula em PDF para Energia, somente na Docsity!

Belém - Pará

B I O C L I M A T O L O G I A

E S A Ú D E H U M A N A

J o s é C a t t a n i o & J o s é

C a r v a l h o

Especialização em Geomedicina

Universidade Federal do Pará

Assessoria de Educação a Distância

Disciplina: BIOCLIMATOLOGIA E SAÚDE HUMANA

Professor Dr. José Cattanio & Professor MSc. José Carvalho

Coordenação Acadêmica do Curso:

Carolina Rosal Teixeira de Souza

Coordenação Geral do Programa de Pós-graduação Lato sensu :

Francisco de Assis Matos de Abreu

AEDI 2019

Especialização em Geomedicina

SUMÁRIO

Capítulo 1 CLIMATOLOGIA 3 Capítulo 2 CIRCULAÇÃO GERAL DA ATMOSFERA 5 Capítulo 3 INTERAÇÕES ENTRE OCEANO E ATMOSFERA

3.1 Correntes Marítimas 9 3.2 Eventos El Niño e La Niña 10 3.3 O Fenômeno da Ressurgência 13 Capítulo 4 RADIAÇÃO SOLAR 14 Capítulo 5 CICLO HIDROLÓGICO 17 Capítulo 6 MUDANÇAS CLIMÁTICAS E SEUS EFEITOS

6.1 Impacto Histórico das Variações Climáticas 23 6.2 Consequências Geológicas 27 6.3 Flora e Fauna 29 6.4 Extinção em Massa 31 6.5 Geleiras e Nível do Mar 35 6.6 Agricultura 43 6.7 O Ciclo do Carbono e o Problema do Dioxido de Carbono (CO 2 )

6.8 Aquecimento Global e Efeito Estufa 52 Capítulo 7 AS CAUSAS DAS MUDANÇAS CLIMÁTICAS.

7.1 Variações Orbitais 61 7.2 Vulcões 63 7.3 Atividades Solar 65 7.4 Correntes Oceânicas 69 7.5 Mudanças na Composição Atmosférica 70 7.6 Atividade Humana 73 Capítulo 8 EL NIÑO 75 8.1 Conceitos Básicos 75 8.2 El Niño no Passado 80 8.3 Ocorrências Recentes 81 8.4 Seca nos Trópicos 83 8.5 Alterações nos Estados El Niño e La Niña 85 Capítulo 9 IMPACTOS CLIMÁTICOS E SAÚDE HUMA E ANIMAL

REFERÊNCIAS 90

Capítulo 1 - CLIMATOLOGIA

CONCEITOS BÁSICOS

A Bioclimatologia é um campo científico interdisciplinar que tem como principal objetivo o estudo das interações entre a biosfera e a atmosfera terrestre, tendo como escala temporal as estações do ano ou intervalos de tempo superiores, de modo que possa estabelecer relações constantes e estaveis entre as cobições o tempo e os seres vivos (contrastando com a Biometeorologia).

A Biosfera pode ser definida como o conjunto de todos os ecossistemas da Terra, ou seja, diz respeito às regiões habitadas do nosso planeta. Geralmente o termo biosfera relaciona-se com os seres vivos que aqui vivem, entretanto, o termo pode ser ampliado e usado para falar dos ambientes.

A Atmosfera é a camada de uma mistura gasosa que envolve o planeta Terra. Para algumas ciências, extensiva até 80 km.

Os processos climáticos influenciam fortemente a distribuição, tamanho, formas e propriedades dos organismos vivos na Terra. Por exemplo:

1 – A circulação geral da atmosfera à escala planetária determina de uma maneira geral as localizações dos grandes desertos, tambem determina as áreas sujeitas a regimes de precipitação frequente. Por sua vez, o regime de precipitação determina fortemente o tipo de seres vivos que habitam estes ambientes.

2 – Correntes Oceanicas. Em oceanografia, chamam-se correntes oceânicas ou correntes marítimas ao fluxo das águas dos oceanos, ordenadas ou não, decorrentes da inércia da rotação do planeta Terra, dos ventos e da diferença de densidade. Suas movimentações não são bem definidas por haver continentes e ilhas ao longo da sua movimentação, portanto, correm com grande variabilidade. Influenciando no clima.

3 – Radiação solar. É a energia proveniente do sol em forma de radiação eletromagnética que ao interagir com a atmosfera e a superfície do solo determina o balanço de radiação local que caracteriza parte da climatologia da região.

Capítulo 2 - CIRCULAÇÃO GERAL DA ATMOSFERA

Para compreendermos o mecanismo da circulação geral da atmosfera partimos do principio que a atmosfera é uma mistura gasosa presa ao planeta Terra por atração da gravidade, que por sua vez a Terra é um corpo esférico solido com aquecimento diferencial na superfície e em movimento de rotação no meio destes gases.

Como se observa a região intertropical, entre os dois trópicos, é a mais quente, dando origem a um movimento vertical ascendente de ar, compreendendo o ramo ascendente a célula de Hadley.

De uma maneira geral a circulação geral da atmosfera pode ser simplificado como no esquema abaixo, figura 01.

Figura 01 – Circulação Geral da Atmosfera e Células de Circulação.

Na figura 01 ilustrativa da circulação geral podemos estacar as três células: 1 – A célula tropical de Hadley com ventos superficiais convergentes, aliseos de Nordeste no Hemisfério Norte e alísios e sudeste no Hemisfério Sul. Esta célula possui o ramo ascendente próximo o Equador e ramo descendente próximo a latitude e 30º.

2 – A célula de latitude media de Ferrel caracterizada por ventos superficiais predominantes de Oeste. O seu ramo descendente junto com a célula de Hadley aos 30º de latitude e o ramo ascendente em torno e 60º

3 – A célula polar situada entre o polo geográfico e a latitude de 60º.

Figura 02 – Migração da ITCZ e localização dos centros de pressão.

Capítulo 3 - INTERAÇÕES ENTRE OCEANO E ATMOSFERA

Os oceanos ocupam cerca de 70% a superfície do Planeta Terra, assim sendo os oceanos tem grande influencia no clima global através de vários eventos de larga escala como por exemplo:

1 – Correntes Marítimas. (global) 2 – Eventos El Niño e/ou La Niña (Oceano Pacifico Tropical) 3 – Ressurgência (Oceano Pacifico Tropical, Costa Oeste da América do Sul).

3.1 – CORRENTES MARÍTIMAS

As correntes marítimas , são os fluxos de água com características comuns que se deslocam ao longo dos oceanos. Entre essas características específicas, destacam-se a salinidade e as temperaturas, fazendo com que exista uma relação direta entre as correntes marítimas e o clima do planeta, bem como a distribuição de calor sobre a superfície oceânica. Por causa do movimento de rotação da Terra e do consequente efeito coriólis (uma força inercial que atua sobre um corpo cujo sistema de referência encontra-se em rotação), as correntes marinhas circulam em sentidos diferentes entre os dois hemisférios: no norte, elas percorrem o sentido horário e, no sul, elas percorrem o sentido anti-horário. A direção que elas assumem é importante não só para o clima, mas também para definir a direção em que se deslocam várias espécies de animais marinhos, contribuindo para o equilíbrio dos ecossistemas oceânicos e também para atividades econômicas relacionadas com a pesca. Os fatores responsáveis pelas correntes marítimas são, notadamente, o deslocamento dos ventos e das massas de ar, além das diferenças de temperatura, de salinidade e de pressão atmosférica, de forma que o relevo submarino e até a forma dos continentes e ilhas também interfere na orientação do deslocamento dessas correntes.

Na figura 03 podemos observar as correntes marítimas esquematizadas. As correntes representadas com cor azul indicam correntes frias que fluem na direção do equador, enquanto as de cores vermelhas são correntes quentes que fluem na direção dos polos, A corrente quente Brasil que flui na costa brasileira é responsável por influenciar o clima em grande parte a costa brasileira. Assim como a corrente fria Humboldt que flui na costa do Chile e Peru tem grande influencia na ocorrência e intensificação dos eventos e El Niño e La Niña que altera o clima

brasileiro, a Austrália, Indonésia e outras. No Brasil, o fenômeno também contribui para o aumento de chuvas nas regiões Sul e em partes do Sudeste e do Centro-Oeste. O La Niña é um fenômeno exatamente inverso. Ela representa um esfriamento anormal das águas do oceano Pacífico em virtude do aumento da força dos ventos alísios. No Brasil, o La Niña provoca os efeitos opostos, com a intensificação das chuvas na Amazônia, no Nordeste e em partes do Sudeste. Além disso, o La Niña provoca a queda das temperaturas na América do Norte e na Europa. Os eventos climáticos anômalos do Pacífico são cíclicos, ou seja, repetem-se durante um determinado tempo, podendo manifestar-se a cada três ou até sete anos. O El Niño, no entanto, vem sendo mais comum que o La Niña em razão dos eventos climáticos globais e também da Oscilação Decadal do Pacífico, um comportamento igualmente cíclico de variações das águas do maior oceano do mundo e que dura, em média, 20 anos.

A figura 04 mostra a ocorrência e intensidades dos eventos de El Niño e La Niña (Oceano Pacifico Tropical) nos últimos 65 anos.

Figura 04 – ocorrência e intensidade dos eventos e El Niño e La Niña nos últimos 65 anos.

Figura 05 – Consequências climáticas das ocorrências dos eventos El Niño e La Niña

Para a climatologia do Brasil as principais consequências climáticas são:

No caso de El Niño – Escassez de chuvas nas regiões Norte e Nordeste e Chuvas acima da média nas regiões Sul e Sudeste

No caso e La Niña – Precipitação acima a média nas regiões Norte e Nordeste e escassez de chuva nas regiões Sul e Sudeste

Capítulo 4 – RADIAÇÃO SOLAR

A radiação solar é a energia radiante proveniente do sol que atinge a Terra em todos os comprimentos de ondas, constituindo assim a principal fonte de energia para Terra, fornecendo cerca de 99% da energia para os processos termodinâmicos no sistema Terra Atmosfera. A radiação solar é responsável pela distribuição da energia solar na superfície da Terra nas diversas estações do ano e nas diversas latitudes do globo, que juntamente com a excentricidade da órbita a Terra e a inclinações do eixo de rotação da Terra definem as características climáticas das estações do ano. A Distribuição da radiação solar na superfície define a quantidade de energia e calor recebida, assim as regiões tropicais, entre os dois trópicos, são as mais quentes, e as regiões polares são as mais frias. Figura 06

Figura 06 – Distribuição da radiação solar na superfície da Terra no solstício de verão no Hemisfério Norte, (dia 21/22 de junho). Sol brilhando verticalmente na latitude de 23,5º Norte. Tropico de Câncer

CARACTERISTICAS DO SOL

Distancia média 150.000.000 Km Diâmetro 1.400.000 Km Temperatura Media 5.800 K Constante Solar 1,36 Kw/m2 = ~ 2,0 cal/cm2.min = 2,0 ly/min.

Figura 07 – esquematização da posição da Terra em relação ao Sol.

Apesar de o sol emitir radiação em todos os comprimentos de ondas é na faixa do visível que chega a maior quantidade de energia na superfície da Terra, uma vez que grande parte da energia emitia pelo sol é atenuada pela atmosfera terrestre, a atenuação consiste nos fenômenos de reflexão, espalhamento e absorção da radiação pelos gases constituintes a atmosfera. Figura 08.mostra o balanço de radiação na atmosfera.

Figura 08 – Balanço de radiação na superfície da Terra, destacando que apenas 25% a radiação que chega no topo a atmosfera atinge a superfície

147.000.000 152.000.000 Km

A B

Capítulo 5 - CICLO HIDROLÓGICO

O Ciclo hidrológico, figura 10, é o processo cíclico pelo qual a substancia água circula no sistema Terra X Atmosfera nas fases vapor, líquida e sólida. Basicamente compreende os seguintes fenômenos: Condensação do vapor d´água; Precipitação pluviométrica; Escoamento superficial; Evapotranspiração. E mais os fenômenos complementares de interceptação da precipitação pela cobertura vegetal e infiltração da água no solo. O inter-relacionamento destes fenômenos é responsável pela circulação da substância água na natureza. A figura 11 mostra esquematicamente o processo do ciclo hidrológico.

Figura 11 - Ciclo Hidrológico. Fonte CNEN 1996.

Didaticamente podemos conceber o ciclo hidrológico constituído pelos quatros principais fenômenos: Condensação do vapor d´água, Precipitação pluviométrica, Escoamento superficial e Evapotranspiração

Condensação

Precipitação Evapotranspiração

Escoamento superficial

Figura 12 – Ciclo hidrológico esquematizado pelos quatro fenômenos principais, Condensação, Precipitação, Escoamento superficial e Evapotranspiração.

CONENSAÇÃO

É um fenômeno de mudança de estado, onde a água passa do estado vapor para o estado liquido, pela diminuição de temperatura ao subir na atmosfera. Existe dois tipos de nucleação: a nucleação homogênea quando o vapor se condensa por baixíssima temperatura, menos 40ºC, ou supersaturação 102, 105%, e a nucleação heterogênea quando o vapor se condensa em um aerossol, partículas solidas em suspensão na atmosfera A água ao evaporar nas superfícies liquida e úmidas ascende na atmosfera e ao atingir temperaturas muito baixa se condensa formando as nuvens. Considerado o primeiro ramo o ciclo hidrológico.

PRECIPITAÇÃO

Depois da condensação as gotículas começam a crescerem pelo processo da difusão de vapor, onde as moléculas de vapor são forçadas, por pressão, a entrar nas gotículas e crescerem ou por colisão e coalescência, quando duas gotas pequenas se chocam e permanecem juntas formando uma gota maior. Por qualquer que seja o processo de crescimento quando atingir o tamanho e mil micros (1mm), começam a cair formando as precipitações, as chuvas. Inicialmente, para o leigo, todas as chuvas são iguais, mas tecnicamente existem quatro tipos diferentes de precipitação: