MUDANÇAS CLIMÁTICAS - Coleção Explorando o Ensino v13 - Tudo sobre o aquecimento global, Notas de estudo de Ciências Biologicas

Baixe MUDANÇAS CLIMÁTICAS - Coleção Explorando o Ensino v13 - Tudo sobre o aquecimento global e outras Notas de estudo em PDF para Ciências Biologicas, somente na Docsity! COLEÇÃO EXPLORANDO O ENSINO VOLUME 13 MUDANÇAS CLIMÁTICAS ENSINOS FUNDAMENTAL E MÉDIO COLEÇÃO EXPLORANDO O ENSINO Vol. 1 – Matemática (Publicado em 2004) Vol. 2 – Matemática (Publicado em 2004) Vol. 3 – Matemática: Ensino Médio (Publicado em 2004) Vol. 4 – Química Vol. 5 – Química Vol. 6 – Biologia Vol. 7 – Física Vol. 8 – Geografia Vol. 9 – Antártica Vol. 10 – O Brasil e o Meio Ambiente Antártico Vol. 11 – Astronomia Vol. 12 – Astronáutica Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) Centro de Informação e Biblioteca em Educação (CIBEC) Oliveira, Gilvan Sampaio de. Mudanças climáticas : ensino fundamental e médio / Gilvan Sampaio de Oliveira, Neilton Fidelis da Silva, Rachel Henriques. – Brasília : MEC, SEB ; MCT ; AEB, 2009. 348 p. -- : il. – (Coleção Explorando o ensino ; v. 13) ISBN: 978-85-7783-017-6 CD Mudanças Ambientais Globais 1. Mudanças climáticas.2. Ensino fundamental. 3. Ensino médio I. Brasil. Ministério da Educação. Secretaria de Educação Básica. II. Brasil. Ministério da Ciência e Tecnologia. III. Agência Espacial Brasileira. IV. Título. CDU 551.583 SUMÁRIO APRESENTAÇÃO | 11 INTRODUÇÃO | 19 CAPíTULO 1 O CLIMA, UMA COMPLEXA TEIA DE FATORES | 23 A ATMOSFERA, O GRANDE CENÁRIO | 26 As camadas da atmosfera | 27 GASES, CLIMA E EFEITO ESTUFA | 28 Sol: fonte de energia para a circulação atmosférica | 28 O QUE MANTÉM A TEMPERATURA DA TERRA | 31 Um fenômeno natural: o efeito estufa | 32 Terra-Atmosfera: um sistema em equilíbrio | 37 GASES DA ATMOSFERA E VAPOR D’ÁGUA: UMA QUÍMICA FUNDAMENTAL | 41 Ciclo do carbono | 41 Ciclo do nitrogênio | 43 Ciclo da água | 45 CONCLUINDO | 49 LEITURA COMPLEMENTAR | 51 OBSERVAÇõES CIENTÍFICAS | 51 ATIVIDADES | 53 EFEITO ESTUFA | 53 PRESSÃO E DENSIDADE DO AR | 57 ALTERANDO A DENSIDADE | 61 COMO SE FORMAM AS BRISAS | 66 CAPíTULO 2 MUDANÇAS CLIMÁTICAS NATURAIS | 71 A FORMAÇÃO DA TERRA E O CLIMA | 72 Evolução geológica da Terra | 75 INCLINAÇÃO E MOVIMENTOS DA TERRA ALTERNANDO A TEMPERATURA | 78 Eras glaciais e interglaciais na Teoria de Milankovitch | 79 AEROSSóIS E TEMPERATURA TERRESTRE | 82 Vulcões resfriam a Terra? | 83 El Niño, la Niña E AS ÁGUAS DO PACÍFICO | 85 Compreendendo melhor o El Niño | 86 la Niña: um fenômeno oposto? | 88 CONCLUINDO | 90 LEITURA COMPLEMENTAR | 92 O QUE DIz A CIÊNCIA SOBRE A EVOLUÇÃO DA TERRA | 92 ATIVIDADES | 97 A TERRA EM MOVIMENTO | 97 EIXO DE ROTAÇÃO DA TERRA | 101 FAzENDO SEU PRóPRIO El Niño | 106 CAPíTULO 3 EVOLUÇÃO DA hUMANIDADE E DO CLIMA | 113 A humanidade muda, o clima muda | 114 A ENERGIA “AQUECE” O MUNDO | 118 Evolução do uso da energia | 121 Estilo e qualidade de vida | 126 O meio ambiente no mercado de energia | 127 CONCLUINDO | 129 LEITURAS COMPLEMENTARES | 131 A REVOLUÇÃO INDUSTRIAL | 131 O USO DE ENERGIA NO MUNDO | 135 ATIVIDADES | 140 EFEITO ESTUFA INTENSIFICADO | 140 VELOCIDADE DO VENTO | 143 O EFEITO DO ALBEDO | 149 CAPíTULO 4 O MUNDO SE ORGANIZA DIANTE DAS MUDANÇAS CLIMÁTICAS | 155 AS NEGOCIAÇõES EM TORNO DO CLIMA | 157 A Convenção sobre Mudança do Clima | 157 Metas da convenção | 160 Fóruns de discussão dos países – Conferências das Partes | 163 Na convenção, a Proposta Brasileira | 165 O MUNDO CHEGA A UM ACORDO – PROTOCOLO DE QUIOTO | 168 Os instrumentos do protocolo | 169 Uma meta diferente para cada país | 170 Trocando emissões por ações ambientais | 171 Projetos de créditos de carbono do Brasil, da Índia e da China | 174 CARBONO, UMA NOVA MOEDA | 177 CONCLUINDO | 178 LEITURA COMPLEMENTAR | 180 TERMOS TÉCNICOS USADOS NO CAPÍTULO | 180 SALA DE PESQUISA | 321 REFERêNCIAS | 331 APêNDICE | 339 CD “MUDANÇAS AMBIENTAIS GLOBAIS” | 339 PROGRAMA AEB ESCOLA – VIAJE NESSA IDÉIA! | 341 11 APRESENTAÇÃO A Secretaria de Educação Básica do Ministério da Educação (SEB/MEC), a Agência Espacial Brasileira (AEB/MCT), por meio do Programa AEB Escola, do Fórum Brasileiro de Mudanças Climáticas (FBMC) e do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) apresentam aos professores dos ensinos Fundamental e Médio mais um volume da Coleção Explorando o Ensino. Nosso objetivo é apoiar o trabalho do professor em sala de aula, oferecendo um rico material didático-pedagógico re- lacionado às diversas disciplinas da grade curricular. O volume 13 traz ao professor uma ampla gama de conhe- cimentos científicos sobre o aquecimento global, as mu- danças climáticas e suas repercussões nas esferas social, ambiental e econômica. Por sua abordagem multidisciplinar, os textos que compõem este volume permitem explorar conceitos que envolvem várias ciências: a Química, a Geologia, a Biologia, a Geo- grafia, a História, a Física, a Sociologia, a Paleontologia, a Meteorologia, dentre outras, perpassando ainda os campos do direito, da ética e da política externa. A cada hora, a humanidade injeta na atmosfera milhões de toneladas de dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e ni- trogênio e destrói áreas consideráveis de florestas tropicais. No mesmo intervalo, nascem milhares de pessoas no mundo e espécies são extintas. 12 As ações humanas têm interferido sobre o ambiente em um ritmo muito acelerado. Estudos indicam, por exemplo, que, enquanto a temperatura média da superfície subiu, aproxi- madamente, 5°C em 10 mil anos – contados desde o fim da última glaciação até 10 mil anos atrás –, pode-se elevar os mesmos 5°C em apenas 200 anos, se o ritmo de aquecimen- to global que se observa nas últimas décadas continuar. Alguns limites já foram cruzados. Por exemplo, o gelo flutuante no Oceano Ártico diminui em extensão, a cada verão, e, praticamente, não se sabe como reverter este pro- cesso. Em poucas décadas, não haverá mais gelo sobre aquele oceano no final dessa estação, alterando radical- mente a vida marinha da região. Essa rápida transformação levou Paul Crutzen, professor e Prêmio Nobel de Química, em 1995, a definir os últimos 200 anos a partir da Revolução Industrial como o “antropo- ceno”, num trocadilho ao neoceno, período na escala evolu- tiva da Terra em que apareceram os hominídeos, mesclado com o prefixo antropos, que vem do grego antrophos, que quer dizer homem ou pessoa. Seria uma ironia fina para di- zer: nós nos consideramos o centro do universo, portanto, tudo está a nosso serviço. O processo de transformação ambiental global se acen- tuou marcadamente nos últimos 50 anos, alimentado pela explosão populacional e pelo crescente consumo de ener- gia, alimentos e materiais. Podemos dizer que, na geração de nossos pais e avós, não se tinha plena consciência dos efeitos do crescimento material quase sem limites. Sobrava uma confiança quase ilimitada de que a ciência e tecnologia sempre encontrariam soluções para os efeitos adversos do crescimento econômico sobre o ambiente. A responsabilidade que recai sobre nossa geração e de nossos filhos e netos é sem precedentes. As mudanças ambientais globais continuam a ocorrer em crescente velocidade, mas agora, ao contrário da época das gerações anteriores, não são inadvertidas. A ciência ambiental moderna, ainda que 15 2a Seção – Leitura complementar Traz textos de autores diversos que ampliam a abordagem desenvolvida na seção temática. Nesta seção, também são utilizados os recursos didáticos apresentação na seção anterior. 3a Seção – Atividades Apresenta sugestões de atividades relacio- nadas à temática explorada no capítulo, as quais já foram realizadas e validadas em sala de aula e em cursos do Programa AEB Escola. Inserida ao final de cada capítulo. Seções genéricas No final do volume, é apresentada uma seção específica intitulada “Sala de pesquisa”. Há também uma lista de refe- rências consultadas ou utilizadas, além de um apêndice com informações específicas sobre o Programa AEB Escola: Sala de pesquisa Apresenta sugestões de referências bibliográficas, sítios, filmes e outros elementos para aprofundamento ou ilus- tração da temática tratada em todo o livro. Disciplinas que podem ser trabalhadas na escola com o apoio do volume ‘Mudanças Climáticas’. Apêndice O CD interativo “Mudanças Ambientais Globais” utiliza recursos multimídia para explorar, de forma envolvente, os conteúdos do livro e estimular a reflexão sobre as reper- cussões e impactos das mudanças ambientais globais na América do Sul, em particular sobre o Brasil, consideran- do, inclusive, cenários futuros. 16 Disciplinas que podem ser trabalhadas na escola com o apoio do volume “Mudanças Climáticas” Capítulo Seção ÁreaS predominanteS Capítulo 1 temÁtiCa O clima, uma complexa teia de fatores Geografia, física, química, biolo- gia, matemática e ciências leitura Complementar Observações científicas Geografia, história, física, química, biologia, matemática e ciências atividadeS Efeito estufa Física, química, biologia, matemática, ciências e artes Pressão e densidade do ar Geografia, física, química, biolo- gia, matemática, ciências e artes Alterando a densidade Física, química, biologia, matemática, ciências e artes Como se formam as brisas Geografia, história, física, química, biologia, ciências e artes Capítulo 2 temÁtiCa Mudanças climáticas naturais Geografia, história, física, química, biologia e matemática leitura Complementar O que diz a ciência sobre a evolu- ção da Terra Geografia, história, física, biologia e matemática atividadeS A Terra em movimento Geografia, história, física, biologia, matemática, ciências e artes Eixo de rotação da Terra Geografia, história, física, biologia, matemática, ciências e artes Fazendo seu próprio El Niño Geografia, história, física, biologia, matemática, ciências e artes 17 Capítulo Seção ÁreaS predominanteS Capítulo 3 temÁtiCa Evolução da humanidade e do clima Geografia, história, química, biologia, matemática, sociologia e ciências leituraS ComplementareS A Revolução Industrial História, geografia, matemática sociologia e física O uso de energia no mundo Geografia, história, física, química, matemática e sociologia atividadeS Efeito estufa intensificado Geografia, história, física, biologia, matemática, ciências e artes Velocidade do vento Geografia, história, física, biologia, matemática, ciências e artes O efeito do albedo Geografia, física, química, biolo- gia, matemática, ciências e artes Capítulo 4 temÁtiCa O mundo se organiza diante das mudanças climáticas Geografia, história, química, matemática e sociologia leitura Complementar Termos técnicos usados no capítulo Geografia, história e química atividadeS Ingredientes da atmosfera Geografia, física, química, biolo- gia, matemática, ciências e artes Absorvendo CO2 Geografia, física, química, biolo- gia, matemática, ciências e artes Capítulo 5 temÁtiCa A leitura do futuro no passado Geografia, história, física, química, biologia, matemática, ciências e sociologia leitura Complementar Os continentes e os impactos das mudanças climáticas Geografia, história, física, química, biologia, matemática, ciências e sociologia 20 e evidenciadas a cada grande acidente ambiental, como os quadros de calor atípicos em épocas incomuns e episódios de chuvas intensas. O nosso reduzido conhecimento sobre as variáveis que conformam o equilíbrio do planeta nos deixa à mercê das informações que nos chegam pelos meios de comunicação. Não raras vezes, ouvimos projeções alarmantes sobre as mu- danças climáticas e o futuro do nosso planeta, as quais, quase sempre, estão associadas a grandes catástrofes ambientais. No entanto, quando se fala em mudanças climáticas, não há mui- tas referências que possam orientar o trabalho dos educadores. Pensando nisso foi que o livro aqui apresentado ganhou forma. O que se pretende é oferecer às escolas do Ensino Médio e Fundamental de todo o País o mais atual conhecimento científico sobre o tema e, assim, suprir a carência por dados compilados e organizados cientificamente. Essa iniciativa coaduna-se com o pioneirismo do Brasil em debater a questão. Afinal, foi justamente no nosso país que o tema das mudanças climáticas foi debatido amplamente na Conferência do Meio Ambiente, a Rio-92. O dilema tantas vezes discutido, na época, era: como sustentar um mode- lo de crescimento econômico capaz de garantir emprego e meios de sobrevivência econômica aos seus habitantes, reduzindo os impactos ao meio ambiente? A pergunta se mantém viva, por isso, ainda é desafiador abordar o tema, mesmo quase duas décadas depois. O que se busca com a obra ora ofertada é mostrar não só o pano- rama político-institucional em que se insere o tema, mas ir além: entender qual a relação da Terra com a atmosfera e onde essa ligação pode ser a resposta para o cenário em que vivemos; saber historicamente como o clima chegou ao que é hoje; conhecer os efeitos das mudanças climáticas e apre- sentar alternativas de ações que sejam capazes de amenizar esses efeitos, observados pelos cientistas. Por seu caráter multidisciplinar, o livro certamente será para você, professor/a, uma chance de aprofundar conhecimentos 21 importantes abordados em diferentes disciplinas. E, o mais importante, pode contribuir para que os alunos sejam ins- tigados a participar do debate sobre o tema, emitindo suas opiniões. Além disso, pode ajudá-los na reflexão de como agir para minimizar os efeitos desse processo. Não se tem aqui a pretensão de esgotar o assunto, considerando que o tema é complexo e não se resume em, simplesmente, entendermos sua relação com a concentração de gases emitidos pelas atividades humanas. Também não se pretende provocar alarde, mas, antes de tudo, levar à reflexão. O gestor, o adminis- trador e o pesquisador de amanhã, que hoje ocupam os bancos das escolas, deverão ser pró-ativos, conhecedores de seus compromissos com a saúde e a preservação do planeta. A presente obra surgiu de uma parceria entre o Programa AEB Escola, da Agência Espacial Brasileira (AEB), o Fórum Brasileiro de Mudanças Climáticas (FBMC), instân- cia formada por integrantes do setor público e da sociedade – que auxilia na formulação e na execução das políticas públicas voltadas para as mudanças climáticas –, e o Instituto Nacional de Pesquisas Espacias (Inpe), por ser um dos principais centros mundiais de pesquisa sobre o tema. Tendo como seu objetivo primordial conscientizar a so- ciedade sobre o cenário de mudanças climáticas e suas conseqüências, o FBMC convidou o AEB Escola e o Inpe a ajudá-lo nesta tarefa. A parceria se justifica pela missão do AEB Escola de conscientizar os jovens da importância cres- cente e do caráter indispensável das atividades espaciais, en- quanto fornece aos educadores meios de fomentar o interesse de seus alunos pela ciência e pela tecnologia. Além disso, é fato que o tema das mudanças climáticas tem estreita relação com a área espacial, uma vez que a aplicação das ciências espaciais oferece subsídios para o monitoramento ambiental. O tema abordado neste livro ousa incomodar qualquer um. E é preciso estar preparado para lidar com ele. Então, mãos à obra, porque o primeiro passo para enfrentar um problema é conhecê-lo. A n d ré S ilv a (A EB /P ro g ra m a A EB E sc o la ), 25 De dezembro a março, o Hemisfério Sul recebe mais energia do Sol do que o Hemisfério Norte, período em que ocorre o verão no Hemisfério Sul e o inverno no Hemisfério Norte. De junho a setembro ocorre o oposto, sendo inverno no He- misfério Sul, e verão no Hemisfério Norte. E se o eixo de rotação da Terra não fosse inclinado em relação à perpendicular ao plano de sua órbita? Se o eixo de rotação fosse perpendicular ao plano da órbita, não existiriam as diferentes estações do ano como as conhecemos, pois ambos os hemisférios receberiam a mesma quantidade de radiação solar durante todo o ano. A atual inclinação do eixo de rotação da Terra em relação à perpendicular ao plano da órbita em torno do Sol é de 23,5 graus (23°27’), conforme pode ser visto na Figura 1.2. Somente em duas datas do ano, os he- misférios recebem radiação em pro- porções iguais: 21 e 22 de março, 22 e 23 de setembro. Essas datas correspon- dem ao início da primavera e do outo- no, dependendo do hemisfério. Nesse momento, é possível perceber o quanto a incidência de radiação solar é um fator importante: o início e o término das estações do ano são determinados pela intensidade dessa radia- ção sobre os hemisférios do planeta. Como se pode constatar, a posição da Terra em relação ao Sol, em si, já é um fator que influencia nos fenômenos climáticos. As mudanças nas estações do ano trazem as alterações climáticas mais visíveis aos nossos olhos. Essas mudanças, que tendem a se repetir de maneira relativamente uniforme, nos são familia- res e reconhecíveis pelos seus sinais mais evidentes: clima mais úmido ou mais seco, temperatura mais elevada ou mais baixa. É dessa forma que reconhecemos a chegada das estações. É também dessa maneira que identificamos as mudanças nos ciclos químicos e biológicos que se processam em todos Figura 1.2. Plano da órbita terrestre e eixo de rotação da Terra. R o g ér io C as tr o ( A EB /P ro g ra m a A EB E sc o la ). 26 os pontos do planeta. Não é preciso grande esforço de me- mória para lembrar que o período de reprodução de muitas espécies ocorre na primavera, da mesma forma que a hiber- nação de certas espécies se dá no inverno. São exemplos simples que revelam, na realidade, uma perfeita sincronia da vida em relação às diversas estações do ano. Mas a cadeia de eventos que determina o clima na Terra não se encerra com a ação dos fatores externos sobre a ocorrência das estações. Além de movimentar a maioria dos ciclos químicos e biológicos, a radiação solar é responsável pelos movimentos na atmosfera e nos oceanos. Estamos falando, então, de um processo que se amplia e envolve outros componentes igual- mente importantes. É nesse momento que entram em cena os fatores internos, tais como a distribuição dos continentes, a disponibilidade de fontes de umidade, relevo, vegetação etc. Todavia, quando a radiação solar chega até a Terra, ocorrem diversos processos que serão discutidos mais adiante. A análise passa, antes de tudo, pela exata compreensão do grande palco onde a maioria desses fatores ocorre. Vamos, então, retornar à nossa abordagem sobre a atmosfera da Ter- ra, desta vez de forma mais detida e concentrada nos proces- sos diretamente relacionados às mudanças climáticas. A ATMOSFERA, O GRANDE CENÁRIO No início deste capítulo, vimos que a atmosfera da Terra é um imenso fluido que nos envolve e nos protege. Ela existe por causa da força gravitacional, que evita que os gases se dis- persem no espaço e faz com que fiquem concentrados, prin- cipalmente quando estamos próximos à superfície. Portanto, quanto mais próxima do solo, maior a densidade da atmosfe- ra. A regra vale também no sentido inverso: quanto maior a altitude, menor a densidade. Ou seja, o ar fica mais rarefeito. Esse decréscimo é bastante rápido, de modo que, a 16 km de altitude a partir da superfície, a densidade da atmosfera já é cerca de 10% daquela verificada ao nível do mar. 27 As camadas da atmosfera A atmosfera é composta por várias camadas, cada qual com características, propriedades e razão de ser peculia- res. E a Terra depende, no mesmo grau de importância, de todas essas camadas. Vamos conhecer melhor cada uma de- las, a começar pela camada inferior, chamada de troposfera. Na seqüên- cia, sempre partindo da superfície, vêm a estratosfera, a mesosfera e a termosfera. A troposfera se estende desde a super- fície até uma altitude média de 12 km. No Equador, a extensão da troposfera, a partir da superfície, é de 20 km e, nos pólos, é de 8 km. Nela, a temperatura diminui com a altitude. Ou seja: quan- to mais alto, mais frio. É nesta camada que ocorrem essencialmente todos os fenômenos meteorológicos que carac- terizam o tempo: nuvens, furacões, tornados, frentes frias, chuvas etc. Na seqüência, vem a estratosfera, até uma altura de cerca de 50 km. É uma camada em que a temperatura aumenta com a altitude, por causa da absorção da radiação ultra- violeta do Sol pelo ozônio. É na estratosfera que se situa a camada de ozônio. A partir da estratosfera, até cerca de 80 km da superfície, vem a mesosfera. Nela, a temperatura diminui com a altitude. A última das camadas é a termosfera, que se estende desde a mesosfera até o espaço, e onde a temperatura é inicialmen- te isotérmica e, depois, cresce rapidamente com a altitude, como resultado da absorção de ondas muito curtas da radia- ção solar, por átomos de oxigênio e nitrogênio. Figura 1.3. Variação da temperatura do ar nas camadas da atmosfera. A n d ré S il va ( A EB /P ro g ra m a A EB E sc o la ) e R o g ér io C as tr o ( A EB /P ro g ra m a A EB E sc o la ). Isotérmica: temperatura constante. 30 o aquecimento diferencial seja oposto: relativamente mais quente sob o mar e relativamente mais frio sob o continen- te. Com isso, surge um vento do continente para o mar, chamado de “brisa terrestre”. Aprofundando uma questão importante A troposfera possui uma circulação média chamada circulação geral da atmosfera. Em cada hemisfério existem três células de circulação (Hadley, Ferrel e Polar) que têm a tarefa de manter o balanço de calor na Terra (Figura 1.5). Na zona entre o Equador e aproximadamente 30º de latitude, Norte ou Sul, a circulação se dirige para o Equador na superfície e para os pólos em nível superior da troposfera, formando a célula de Hadley. O ar quente ascendente no Equador, e que chega até o topo da troposfera, fornece energia para alimentar esta célula de circulação. O ar é descendente numa zona entre 20º e 35º de latitude. A circulação entre 30º e 60º de latitude é oposta à da célula de Hadley. No caso da célula Polar, a circulação é semelhante à da célula de Hadley, com ar descendente nos pólos e ar ascendente em torno de 60º de latitude. Figura 1.5. Imagem esquemática da circulação geral da atmosfera. H el u iz a B ra g an ça ( A EB /P ro g ra m a A EB E sc o la ). 31 Revendo conceitos O Sol é a fonte de energia que controla a circulação da atmosfera. Ele emite energia em forma de radiação eletro- magnética. Uma parte dessa radiação é interceptada pelo Sistema Terra-Atmosfera e convertida em outras formas de energia, como, por exemplo, calor e energia para a circulação atmosférica. Como já visto, a energia solar (radiação) não é distribuída igualmente sobre a Terra e é esta distribuição desigual que gera as correntes oceânicas e os ventos, que, por sua vez, transportando calor dos trópicos para os pólos, procuram atingir um balanço de energia. Sabemos que a Terra recebe mais energia na região tropical, próxima do Equador, do que nas regiões polares. Com isso, a temperatura nos trópicos é maior do que a temperatura nos pólos, ou seja, há um aquecimento diferencial. As massas de ar frio se deslocam dos pólos em direção ao Equador, num processo de permanente busca de equilí- brio da temperatura do planeta Terra. É também este aque- cimento diferencial que induz à formação da circulação geral da atmosfera. O QUE MANTÉM A TEMPERATURA DA TERRA A vida na Terra, como a conhecemos, não existiria se não houvesse efeito estufa. É esse fenômeno, possível graças à presença dos gases na atmosfera, que faz com que a tem- peratura média na atmosfera seja de 15°C. Sem a presença dos gases, a temperatura média do planeta seria de -18°C. Mas registros científicos vêm indicando que esse fenômeno tem se intensificado, com conseqüente elevação da tempe- ratura na Terra. Atribui-se à intensificação do efeito estufa a responsabilidade pelas grandes alterações climáticas que 32 o planeta está vivendo ou mesmo aquelas que podem vir a ocorrer. Mas, antes de tentarmos entender a influência desse fenômeno, é preciso saber que: o efeito estufa não surgiu agora. Ao contrário, sempre existiu e desempenha um papel fundamental para o equi- líbrio climático do planeta; o efeito estufa não é um fenômeno isolado. É conseqüên- cia dos fatores que acabamos de conhecer, que, ao intera- girem na atmosfera, dão seqüência e justificam toda uma série de eventos climáticos. A partir de agora, portanto, vamos buscar entender o efeito estufa. Inicialmente, como um processo natural. Num se- gundo momento, será possível entender por que razão esse fenômeno está sendo potencializado e por que sua influência sobre o clima do planeta tem aumentado, trazendo o risco de alterações profundas para a vida na Terra. Um fenômeno natural: o efeito estufa Para compreender o conceito de efeito estufa, é preciso sa- ber como funciona a trajetória da radiação solar desde a sua chegada ao planeta, até atingir a superfície da Terra, retor- nando ao espaço em seguida. Além dos gases, a radiação solar também exerce papel im- portante no Sistema Terra-Atmosfera, cujo funcionamento pode ser compreendido no decorrer do capítulo. Analisando as Figuras 1.7, 1.8 e 1.9, vemos que: o fluxo de energia se inicia a partir da radiação solar (raios de luz e radiação ultravioleta); a energia que vem do Sol em forma de radiação luminosa e ultravioleta é depois devolvida para o espaço por meio de radiação infravermelha; os raios que chegam do Sol, na forma de radiação lumi- nosa e ultravioleta, penetram na atmosfera da Terra com certa facilidade e parte dessa radiação é refletida ou absorvida por gases como o ozônio e o vapor d’água. a. b. a. b. c. 35 O fenômeno de absorção da radiação e emissão na atmosfera é conhecido como “efeito estufa natural” e é responsável pelo balanço de energia no Sistema Terra-Atmosfera. Ele acontece naturalmente na atmosfera da Terra há bilhões de anos. Figura 1.8. Trajetória da radiação solar após tocar a superfície terrestre. A ce rv o A EB . C D In te ra ti vo “ M u d an ça s C lim át ic as G lo b ai s” . A EB . I n p e. Radiação infravermelha, radiação ultravioleta. Qual a diferença? Radiação ultravioleta, também conhecida pela sigla UV, é a radiação ele- tromagnética ou os raios ultravioletas com um comprimento de onda menor que o da luz visível e maior que o do raio X, de 380 nm a 1 nm. O nome significa mais alta que – além do (do latim ultra) – violeta, pelo fato de que o violeta é a cor visível com comprimento de onda mais curto e maior freqüên- cia. A radiação ultravioleta é emitida pelo Sol juntamente com a luz visível. Radiação infravermelha é uma parte da radiação eletromagnética cujo comprimento de onda é maior do que o da luz visível ao olho do ser hu- mano, porém menor que o das microondas, conseqüentemente, tem menor freqüência que a da luz visível e maior que a das microondas. É a radiação emitida pela Terra. 36 Assim, poderíamos definir o efeito estufa como o aumen- to da temperatura terrestre devido, principalmente, à ab- sorção de energia reemitida pela superfície terrestre. A presença de vapor d’água, nitrogênio, oxigênio e gases ricos em carbono – como o gás carbônico, o monóxido de carbono, o metano, óxido nitroso e óxido nítrico – faz com que o calor refletido pela superfície da Terra seja absorvido e com que a temperatura média na atmosfera do planeta seja de 15ºC. É justamente a presença desses gases que provoca o efeito estufa natural. Esse efeito tem aumentado sensivelmente devido às atividades humanas, tais como as emissões ad- vindas da indústria, dos veículos automotores, do aumen- to das áreas de cultivo e dos resíduos líquidos e sólidos, do uso da terra (desmatamento, agropecuária, queimadas, expansão urbana, uso cada vez mais intenso de fertilizan- tes químicos). Figura 1.9. Balanço de Energia no Sistema Terra-Atmosfera. A ce rv o A EB . C D I n te ra ti vo “ M u d an ça s C lim át ic as G lo b ai s” . A EB . In p e. 37 Terra-Atmosfera: um sistema em equilíbrio Para entendermos melhor o que é o balanço de energia no Sistema Terra-Atmosfera, como nos mostram as figuras de 1.7 a 1.9 com a representação da entrada da radiação so- lar, sua absorção pela Terra e sua emissão, vamos, primeiro, entender o que é balanço: nada mais é que a diferença entre a entrada e a saída de elementos de um sistema. Os com- ponentes principais do sistema terrestre importantes para o balanço de radiação são: superfície, atmosfera e nuvens. Quando a radiação solar entra no sistema climático da Terra, uma parte é absorvida pela superfície do planeta e outra par- te é refletida de volta para o espaço. A radiação solar é um dos principais fatores que asseguram a vida no planeta. O Sol emite a energia necessária para praticamente toda a vida natural e os movimentos atmosféricos de nosso plane- ta. Quando a radiação solar atinge a Terra, ela é refletida, espalhada e absorvida nas seguintes proporções: 30% da radiação é refletida para o espaço, ou seja, albedo da Terra é de 30%. 19% é absorvida pela atmosfera. 51% da radiação solar restante é absorvida pela superfície do globo. Em um solo coberto de vegetação, as folhas absorvem uma grande quantida- de de radiação, impedindo a incidência direta na superfície. Entre a vegetação, parte da energia é consumida na evaporação, o que afeta significati- vamente o balanço de energia. Embora a radiação solar incida em linha reta, os gases e aeros- sóis podem causar o seu espalhamento. Esta insolação difusa é constituída de radiação solar, que é espalhada ou refletida de volta para a Terra, causando a claridade do céu durante o dia e a iluminação de áreas que não recebem luz direta do Sol.    Albedo: do latim albus, significa brancura ou alvu- ra. O termo é usado em astronomia para medir a capacidade de reflexão lumino- sa de um corpo. Um corpo de cor branca tem albedo 1, ou seja, tem ca- pacidade de refletir mais a radiação que incide sobre ele. Ao contrário, um corpo de cor negra absor- ve a radiação nele incidente porque seu albedo é nulo. Figura 1.10. O que ocorre com os raios solares depois que atingem a superfície da Terra. A ce rv o A EB . C D In te ra ti vo “ M u d an ça s C lim át ic as G lo b ai s” . In p e. 40 Da mesma forma, o vapor d’água é um eficiente absorve- dor da radiação de onda longa emitida pela Terra e, em menor escala, de alguma energia solar. Sendo dos mais variáveis gases na atmosfera, o vapor d’água, junto com o dióxido de carbono, atua como uma espécie de manta para reter o calor na baixa atmosfera, o que é conhecido como efeito estufa natural. Até aqui, o equilíbrio. Mas... E se for aumentada a concentração de dióxido de carbono na atmosfera, com a queima de combustíveis fósseis, desmata- mento, queimadas etc., o que acontecerá? Muito deste gás adicional será absorvido pelas plantas, na fotossíntese. Mas algo em torno de 50% permanecerá na atmosfera. Com isso, poderá haver maior absorção e emissão das radiações solar e terrestre, levando a um aquecimento atípico da baixa atmosfera, ou seja, uma intensificação do efeito estufa. Este cenário, que deixou de ser hipótese, para se tornar uma preocupante realidade, introduz, pela primeira vez na história da Terra, o conceito de mudanças climáticas antropogênicas, que correspondem às alte- rações do clima no planeta resultantes das atividades humanas. Mais à frente, abordaremos a questão das mudanças climáticas, tanto naturais quanto antropogênicas, com mais detalhamento. GASES DA ATMOSFERA E VAPOR D’ÁGUA: UMA QUíMICA FUNDAMENTAL Neste ponto, vamos tratar de um tema importante para o en- tendimento do papel dos gases no Sistema Terra-Atmosfera Além do CO2 e do vapor d’água, outros gases tam- bém contribuem para o efeito estufa, tais como o metano (CH4) e os óxidos de nitrogênio (NOx). O gradativo aumento da temperatura média do globo é atribuído, em grande parte, às emissões de poluentes na atmosfera, sobretudo a partir dos últimos 70 anos, com um aumento da quantidade de CO2 atmosféri- co. Isso reforça, portanto, a questão da intensificação do efeito estufa natural. 41 e sua importância para o efeito estufa: os ciclos biogeo- químicos do carbono e do nitrogênio, bem como o papel do ciclo da água. Ciclo do carbono O ciclo do carbono é o motor químico que fornece energia e massa à maior parte da vida na Terra, além de estar intima- mente relacionado com a regulação da atmosfera global e, conseqüentemente, com o clima. Ele pode ser dividido em duas partes, o ciclo terrestre e o ciclo marinho, ambos com um reservatório em comum: a atmosfera. Antes da Revolução Industrial, em 1750, a concentração de dióxido de carbono na atmosfera era de aproximadamente 280 partes por milhão de volume (ppmv), ou seja, 0,028% da composição do ar seco. Atualmente, esse número gira em torno de 380 ppmv, devido principalmente à queima de combustíveis de origem fóssil, pelo ser humano, a partir do século 19. No ciclo terrestre do carbono, as plantas removem CO2 da atmosfera por meio do proces- so de fotossíntese (Figura 1.12). Uma quantidade desse carbono é usada na própria manuten- ção da planta, em um processo conhecido como respiração autotrófica, que resulta em liberação de CO2 para a atmosfera. O restante de carbono absorvido pelas plantas (aproximadamente 50%) é chama- do de produtividade primária líquida, e é o que vai compor as folhas, galhos, troncos e raízes das plantas. A quantidade global de carbono armazenado nas plantas é relativamente pequena em comparação às grandes quantida- des de carbono armazenadas no oceano e em reservatórios de combustíveis fósseis. Porém, esse estoque de carbono na vegetação assume importância fundamental devido ao fato Ciclo biogeoquímico: caminho fechado percorrido pelos elementos químicos na natureza, passan- do pelos organismos, pelos meios físicos (ar, terra e água) e retornando ao ponto de partida. Os ciclos biogeoquímicos são agrupados em dois tipos básicos: ciclos gasosos, onde a at- mosfera é o grande reservatório e os ci- clos biogeoquímicos sedimentares, que tratam da matéria sólida em forma de sedimentos. O CO2 é a principal forma na qual o carbono é encontrado na atmosfera. De 1750, início da Revolução Industrial, até os dias de hoje, a concentração de CO2 aumentou de 280 partes por milhão de volume para 380 ppmv. 42 de que ele pode aumentar ou diminuir rapidamente, em res- posta ao clima ou a intervenções humanas (como incêndios florestais e desmatamento), tendo efeitos fortes e imediatos na concentração de carbono na atmosfera. As plantas ou suas folhas eventualmente morrem e apo- drecem, são comidas por herbívoros ou, ainda, consu- midas pelo fogo. Nos dois primeiros casos, o carbono, outrora na vegetação, passa para microorganismos ou animais como fonte de energia para a construção e manu- tenção de seus corpos. Esses microorganismos e animais também liberam CO2 para a atmosfera, em um processo conhecido como respi- ração heterotrófica – respiração como a que nós, humanos, fazemos. Perturbações como tempestades e o aquecimento global aceleram o processo de respiração e, portanto, a li- beração de CO2 para a atmosfera. Toda essa dinâmica diz respeito ao ciclo terrestre do carbono. Já o ciclo marinho de carbono se dá basicamente pelas tro- cas de CO2 entre a atmosfera e os oceanos, por meio do pro- cesso químico de difusão, que depende fundamentalmente da diferença de temperatura entre esses dois reservatórios de carbono. Basicamente, quando a temperatura do oceano é baixa, há captura de CO2 da atmosfera pelo oceano, e quan- do a temperatura do oceano é alta, há liberação de CO2 do oceano para a atmosfera. Isso contrasta bastante com o ciclo terrestre do carbono, no qual as maiores taxas de captura de CO2 atmosférico estão nas regiões tropicais (nas florestas), enquanto no oceano as maiores taxas de captura de CO2 se concentram nas regiões temperadas (mares frios). Uma vez no oceano, o carbono capturado na superfície pode ser lentamente transportado para as camadas mais profun- das por gravidade e pelas correntes oceânicas, ou ainda ser absorvido fotossinteticamente pelo fitoplâncton. Fitoplâncton: qualquer micro- organismo vegetal que flutua livremen- te nas diversas cama- das de água, estando restrito à zona eufó- tica onde, graças à presença de energia luminosa, executam a fotossíntese. O fi- toplâncton é a base da cadeia alimentar do meio aquático. Zona eufótica: ca- mada superficial de água até a profundi- dade de penetração da luz na qual a fotos- síntese equilibra a respiração. 45 Obviamente, nessas transformações de uma molécula para outra, todos esses microorganismos extraem energia para si. As ações humanas no último século provocaram intensas mudanças no ciclo do nitrogênio. Outra alteração significa- tiva é o aumento na emissão de gases de nitrogênio como NOx e N2O, embora somente este último seja considerado um gás de efeito estufa. Quando analisada as emissões de gases de efeito estufa por setores da economia, observa-se que apenas uma pequena parcela do óxido nitroso é oriun- da da queima de combustíveis para a geração de energia. A grande maioria do N2O gerado por atividades humanas advém das atividades de manejo agrícola. Entender a dinâmica desses ciclos nos ajuda a compreender como se dá a troca de gases entre a Terra e a atmosfera, bem como o papel desses gases no efeito estufa. Ciclo da água Elemento natural essencial à sobrevivência da vida na Terra, a água mantém estreitas relações com os fenômenos climáticos, seja no seu estado líquido, sólido ou gasoso. A quantidade total de água no sistema terrestre permanece constante em escalas de tempo de milhares de anos. Porém, ela muda seu estado entre as formas líquida, sólida e gasosa e se movimenta entre o oceano, a atmosfera, a criosfera (a parte congelada da superfície terres- tre) e a superfície terrestre, no chamado “ciclo hidrológico”. O movimento da água no ciclo hidrológico é mantido pela radiação solar e pela atração gravitacional, e pode ser defini- do como uma seqüência fechada de fenômenos pelos quais a água passa da superfície terrestre para a atmosfera, na fase de vapor, e regressa para a superfície nas fases líquida e sólida. A transferência da água na superfície terrestre para a atmos- fera, sob a forma de vapor, dá-se por evaporação direta, por transpiração das plantas e dos animais e por sublimação (passagem direta da água da fase sólida para a de vapor). 46 A quantidade da água mobilizada pela sublimação no ciclo hidrológico é insignificante perante a que é envolvida na evaporação e na transpiração, cujos processos conjuntos se designam evapotranspiração. O vapor d’água é transportado pela circulação atmosférica e condensa-se após percursos muito variáveis. A água condensa- da dá lugar à formação de nevoeiros e nuvens, e a precipitação (chuva) a partir de ambos. Este movimento horizontal e vertical do vapor d’água é crítico para o balanço de água nas áreas con- tinentais, uma vez que um terço da precipitação que cai na su- perfície terrestre é água que tinha sido evaporada dos oceanos e transportada para o continente através da atmosfera. Nos continentes, a precipita- ção é maior do que a evapo- ração. Esse excesso de chuva é transportado pelos rios para os oceanos. De forma inversa, nos oceanos, verifica-se uma maior evaporação do que pre- cipitação. Esse excesso de vapor d’água é transportado para os continentes pela atmosfera, fechando o ciclo hidrológico. O transporte de vapor ocorre das fontes para os sumidouros. As principais fontes de vapor estão localizadas nos oceanos tropicais e subtropicais e os principais sumidouros estão na zona equatorial e em regiões de zona temperada. Quando certa quantidade de vapor é submetida a baixas temperatu- ras, ela passa para a forma líquida, e é assim que nascem as nuvens. As gotículas de água formam-se quando o vapor se condensa sobre a superfície de partículas muito pequenas, chamadas de núcleos de condensação. Após certo tempo, as gotículas tornam-se grandes e se preci- pitam. Na atmosfera, as gotículas maiores têm maior veloci- dade de queda em relação às outras, e, portanto, colidem com as menores que estão em seu caminho, ocorrendo o que se chama de coalescência. As gotículas de nuvem, pelo processo de colisão e coalescência, crescem até atingir o tamanho de gotas. Os continentes são sumi- douros de vapor da atmos- fera. Os oceanos evaporam mais água do que recebem pela precipitação, portanto os oceanos constituem a fonte de vapor para a atmosfera. 47 Ao deixar a base da nuvem, essas gotas são chamadas de gotas de chuva e iniciam sua queda em direção à superfície. A Figura 1.14 ilustra o ciclo hidrológico no sistema terrestre. Uma parte da precipitação é retida nas construções e na ve- getação. Essa quantidade de água que nunca alcança o solo é chamada de perda por interceptação. O restante de água que chega ao solo pode seguir vários percursos: pode evaporar e voltar para a atmosfera, pode escoar superficialmente ou se infiltrar na superfície terrestre. A água que infiltra no solo entra, primeiramente, na zona que contém as raízes das plantas. Esta água pode retor- nar para a atmosfera por meio da evaporação, a partir da superfície do solo, ou pela evapotranspiração das plantas. Essa parte superior do solo pode reter uma quantidade de água que é conhecida como “capacidade de campo”. Se mais água for adicionada a esta parte do solo enquanto ela estiver na capacidade de campo, uma parte escoará super- ficialmente e uma parte passará para uma zona mais baixa (zona de escoamento subterrâneo). Figura 1.14. Ciclo hidrológico. R o g ér io C as tr o ( A EB /P ro g ra m a A EB E sc o la ). 50 o clima na Terra propício à vida. A aglomeração urbana, por exemplo, interfere na intensidade da infiltração, no ciclo hidrológico. E as taxas de concentração de CO2 na atmosfera aumentaram exponencialmente em menos de dois séculos de ação antropogênica. Nos últimos 650 mil anos de história da Terra não se registrou tamanho au- mento da concentração de CO2. São informações com as quais a ciência lida exaustiva- mente, na busca de respostas que apontem para soluções concretas. E o grande campo de estudo na busca dessas respostas é a atmosfera da Terra, o grande cenário onde tantos fatores – internos e externos – vêm interagindo há milhões de anos. Até hoje, a atmosfera encarregou-se de regular essas incidências e viabilizar o clima como o conhecemos. Vale a indagação: da mesma forma como o ser humano vem interferindo no trabalho de milhões de anos da atmosfera, será capaz de ajudá-la a resgatar a ordem natural desses elementos? 51 LEITURA COMPLEMENTAR OBSERVAÇõES CIENTíFICAS O efeito estufa foi observado, pela primeira vez, por Jean Baptiste Joseph Fourier (1768-1830), no século 19. De acordo com Christianson (Christianson, G.E. 1999), Fourier foi o primeiro a conceber a Terra como uma estufa gigante que viabilizava a vida de plantas e animais em sua superfície. Em 1896, Svante Arrhenius (1859-1927) criou um modelo para estudar a influência do gás carbônico residente na atmosfera sobre a temperatura da Terra. Arrhenius usou as medições de emissão de calor no espectro, realizadas por Samuel Langley (1834-1906), para calcular os coeficientes de absorção de H2O e CO2, pontos-chave para a construção do modelo que concebera. Quais as causas das Eras Glaciais, atual objeto de es- tudo em alguns centros de pesquisa, como o Stockholm Physics Society, era uma das perguntas que Arrhenius buscava responder. Os experimentos de Arrhenius foram muito bem sucedidos e seus resultados (Ramanathan, V. e Vogelmann, M., 1997) têm sido comprovados por mo- dernas simulações de computador. Espectro: para a física, relaciona- se à distribuição de radiação transmiti- da, absorvida ou refletida em fun- ção dos compri- mentos de onda ou freqüências. Figura 1.17. Jean Baptiste Joseph Fourier. Figura 1.18. Svante August Arrhenius. Figura 1.19. Samuel Pierpont Langley. Jean Baptiste Joseph Fourier (1768-1830), matemático francês. Estudou a propagação do calor. Seu nome foi imortalizado pelas séries trigonométricas que introduziu em 1807 e que levam seu nome. Em 1827, afirmou que os gases atmosféricos prendem a energia solar, elevando a tem- peratura da superfície terrestre, em vez de permitir que o calor se dissipe no espaço. Svante August Arrhenius (1859- 1927), físico e químico sueco, vencedor do prê- mio Nobel de Química em 1903. Autor da teoria dos íons, também demonstrou o papel desempenhado pelo gás carbônico nos processos climáticos. Samuel Pierpont Langley (1834-1906), astrônomo e físico norte- americano. Seu estudo sobre os infraverme- lhos serviram de base para a formulação dos primeiros cálculos sobre o efeito estufa, feitos por Arrhenius. M IT O p en C o u rs eW ar e. o cw .m it .e d u / M at th ia s Bo ck . w w w .w ik ip ed ia .o rg / W ik ip ed ia . w w w .w ik ip ed ia .o rg / 52 Arrhenius foi o primeiro a abordar o efeito dos aerossóis na regulação da temperatura do planeta, referindo-se a eles como hothouse gases, e não greenhouse gases (gases de efeito estufa), como nos dias de hoje. A importância de um gás ou aerossol não está relacionada à sua abundância relativa. Por exemplo, o dióxido de carbono, o vapor d’água, o ozônio e os aerossóis ocorrem em peque- nas concentrações, mas são importantes para os fenômenos meteorológicos e para a vida. 55 Materiais 1 lâmpada com luz intensa (holofote) 2 termômetros 2 copos com água 1 rolo de papel alumínio 1 caixa grande de sapatos 1 tesoura 1 rolo de filme plástico 1 fita adesiva Procedimentos Forre o interior da caixa com o papel alumínio e coloque um dos copos com água dentro da caixa. Tampe a caixa com o filme plástico. Coloque o segundo copo e a caixa preparada anterior- mente sob a luz do Sol ou do holofote. Após dez minutos, abra a caixa e sinta com o dedo ou meça com o termômetro a temperatura da água, veri- ficando qual dos copos está com a água mais quente.         1. 2. 3. 4. Figura 1.20. Materiais. Figura 1.21. Demonstração do procedimento 1. Figura 1.22. Demonstração do procedimento 2. A ce rv o A EB . A ce rv o A EB . Figura 1.23. Demonstração do procedimento 3. A ce rv o A EB . Figura 1.24A e B. Demonstração do procedimento 4. A ce rv o A EB . A ce rv o A EB . 56 Orientações complementares Ao iluminar a caixa, a luz passa pelo filme plástico e, ao en- contrar a superfície, é absorvida e se transforma em calor. O ar dentro da caixa então se aquece e não consegue sair da caixa por causa do filme plástico, aumentando, assim, a temperatura interna da caixa. Por esse motivo, a água do copo que está dentro da caixa fica mais quente do que a do copo que está fora. No caso de não se perceber diferenças marcantes na tem- peratura entre os dois copos, é importante discutir com os alunos as possíveis causas. Uma das causas prováveis é o tempo de exposição à luz ou a intensidade da luz utilizada. Para mudar a situação, refaça o experimento, aumentando o tempo de exposição ou mudando o foco de luz para um com luz mais forte. Pode-se utilizar também um termômetro para permitir uma medida mais pre- cisa da diferença entre a temperatura da água nos dois copos. Possíveis desdobramentos Um outro efeito que também acontece no nosso planeta é a absorção diferenciada da energia do Sol, dependendo da superfície aonde a luz chega, como, por exemplo, oceanos, florestas, geleiras. Uma maneira de simular esse efeito é fazer uma pequena adaptação no experimento. Em vez de uma, use duas caixas cobertas com o filme; porém, forre uma delas com um papel branco e forre a outra com um papel preto. Coloque um copo de água dentro de cada uma das caixas e coloque sob a luz do holofote ou sob o Sol. Em qual das duas caixas a tem- peratura da água estará mais alta depois de algum tempo? Atenção! A atividade aqui exposta deve ser desenvolvida, de preferência, sob a supervisão do professor. Vale lembrar que é sempre recomendável cuidado no manuseio de mate- riais como tesoura, fósforo e outros que podem ferir quando usados inadequadamente. 57 PRESSÃO E DENSIDADE DO AR Giovanni Dolif Neto (Inpe) e Marcos Barbosa Sanches (Inpe). Apresentação Como qualquer substância, o ar tem o seu próprio peso. A at- mosfera tem mais de 600 km de espessura e o peso de todo esse ar pressiona a superfície da Terra. Essa força para baixo exercida pelo peso do ar é chamada de pressão. Esta pressão é chamada pressão atmosférica e sua unidade de medida é o Pascal. A pressão atmosférica não é constante, podendo variar no espaço e no tempo, e depende também da densidade do ar. Em regiões onde a coluna de ar é densa, a pressão atmos- férica na superfície é alta. Já em regiões onde a coluna de ar é rarefeita, a pressão atmosférica na superfície é baixa. Por exemplo, ao nível do mar, onde a massa atmosférica é grande, a pressão atmosférica é maior do que a registrada em uma região montanhosa na mesma latitude. Com isso concluímos que a pressão atmosférica varia com a altitude. Outro fato relevante é que 50% do total da massa atmosféri- ca está concentrado nos primeiros 5 km. O calor faz as mo- léculas do ar se afastarem e, assim, o ar fica menos denso. Quando acontece o resfriamento do ar, o efeito é contrário, tornando o ar mais denso e mais pesado. Dessa forma, mas- sas de ar de temperaturas diferentes têm densidades (pesos) diferentes e por isso exercem também um valor de pressão diferente. O ar se movimenta de regiões com alta pressão para regiões com baixa pressão. Objetivos Demonstrar que o ar tem peso e densidade, e que exer- ce pressão. 1. 60 Orientações complementares Um paralelo que podemos traçar para entender melhor a re- lação “diferença de pressão e vento” é o seu mecanismo de respiração. Para que se possa inspirar, a caixa torácica se expande, pela movimentação das costelas e do diafragma. Esse aumento do volume dos pulmões faz a pressão dimi- nuir dentro dele, resultando em uma pressão menor do que a pressão fora do corpo; então, o fluxo do ar é como o vento, que sopra de uma região de alta pressão para uma região de baixa pressão, que são seus pulmões. No experimento 2, o aquecimento fez com que as moléculas de ar se movessem mais rapidamente, aumentando a dis- tância entre elas, determinando a expansão, pois assim ocu- pam um volume maior. Em outras palavras, o ar se expande quando é aquecido e se contrai quando é resfriado, demons- trando que a densidade muda. Possíveis desdobramentos Entender o funcionamento de um Barômetro (aparelho me- didor de pressão). Aplicabilidade da pressão atmosférica na meteorologia. Atenção! As atividades aqui expostas devem ser desenvol- vidas, de preferência, sob a supervisão do professor. Vale lembrar que é sempre recomendável cuidado no manuseio de materiais como tesoura, fósforo e outros que podem ferir quando usados inadequadamente. 61 ALTERANDO A DENSIDADE Carlos Eduardo Quintanilha Vaz de Oliveira, Giovanni Dolif Neto (Inpe) e Rodrigo Dutra Silveira Monteiro (CEF 411 Samambaia/SEDF). Apresentação Desde as épocas mais remotas, o ser humano busca se des- locar por sobre as águas. Mas, para se mover sobre uma superfície, é preciso haver um equilíbrio de forças. Quan- do alguém caminha sobre o chão, o peso dessa pessoa, que aponta para o centro da Terra, é compensado pela força que o chão exerce sobre os pés dela. Essa força é chamada “força normal”. No caso de, ao invés de uma superfície sólida, tivermos uma fluida, como a água, uma outra força provoca o equilíbrio com o peso que está na superfície, força esta chamada “empuxo”. O empuxo representa o peso do volume do líquido deslo- cado. Em outras palavras: quando alguém ou alguma coisa é colocada dentro da água, uma quantidade de água se des- loca. Como exemplo, se uma esfera for colocada dentro de um copo com água completamente cheio, uma quantidade de água vai derramar, e essa quantidade de água derramada é exatamente igual ao volume da esfera que está submersa. Dessa forma, se pudermos coletar toda a água que vazou do copo e medir seu peso, teremos então encontrado o va- lor do empuxo, que é a força que um fluido exerce em um corpo imerso nele. Conta a história que Arquimedes desenvolveu esse princípio quando precisou desvendar um problema para Hierão, o rei de Siracusa. O Rei, desconfiado de que um ourives desonesto não utilizara todo o ouro disponibilizado para a confecção de sua 62 coroa, pediu que Arquimedes verificasse, sem destruí-la, se a coroa, depois de pronta, era realmente de ouro puro. Arquime- des, então, utilizou-se de um pedaço de ouro e outro de prata, maciços, com a mesma massa da coroa. Colocou o bloco de ouro e verificou quanta água se deslocava. Fez o mesmo pro- cesso com o bloco de prata. O cientista verificou que o bloco de prata deslocava um volume maior de água do que o de ouro. Ao colocar a coroa no mesmo vasilhame, foi observado que a coroa deslocava um volume de água maior do que o do ouro e menor do que o da prata. Isso significava que na coroa havia prata misturada. Assim, a farsa do ourives foi desmascarada. Nesta atividade, temos a oportunidade de perceber como a densidade de um fluido influencia diretamente na força de reação ao peso dentro do fluido. Objetivos Verificar como a densidade de um fluido pode interfe- rir na força de empuxo que este exerce sobre um corpo imerso. Familiarizar-se com o princípio de Arquimedes. Sugestão de problematização Por que é mais fácil flutuar no mar do que em um rio ou em uma piscina? Existe uma força maior na água do mar que possibilita essa flutuação? Materiais 1 garrafa PET 1 estilete 1 tesoura ½ litro de água 1 ovo 1 colher de sopa 200g de sal 1. 2.       Figura 1.32. Materiais. A ce rv o A EB . 65 imerso. Deslocando mais água, a força de empuxo será maior, oferecendo sustentação para a navegação. Uma forma simples de verificar isso é com uma bolinha de massa de modelar. Quando em formato de esfera, maciça, ela afunda; ao modelá-la em formato de cunha, como se fosse uma canoa pequena, ela passa a flutuar, pois desloca uma quantidade maior de fluido. Experimente fazer tam- bém essa experiência. Atenção! A atividade aqui exposta deve ser desenvolvida, de preferência, sob a supervisão do professor. Vale lem- brar que é sempre recomendável cuidado no manuseio de materiais como tesoura, fósforo e outros que podem ferir quando usados inadequadamente. 66 COMO SE FORMAM AS BRISAS Gilvan Sampaio (Inpe), Giovanni Dolif Neto (Inpe), Lana Nárcia Leite da Silveira (EEB) e Maria Emília Mello Gomes (Programa AEB Escola/AEB). Apresentação As circulações locais são circulações de ar induzidas termi- camente pelos processos de superfície em regiões hetero- gêneas. Essas circulações podem ser as convencionais, ou seja, surgem em virtude de aquecimento diferencial, como a circulação de “brisa marítima/terrestre”, vale–montanha, lacustre, ou as não convencionais, como as induzidas por diferenças em umidade de solo ou vegetação. As brisas (marítimas, terrestres, lacustres, de vegetação, de vale–montanha) têm grande influência no clima em diver- sas partes do globo. Por exemplo, próximo à costa, num dia quente, com vento fraco, há maior aquecimento da areia e do solo do que da água do mar. Isto porque a água tem ca- pacidade calorífica maior que materiais como areia e solo, e para aquecê-la é necessário maior quantidade de calor. Esse aquecimento diferencial gera diferença regional de pressão atmosférica, ficando o ar mais quente sobre o conti- nente com pressão relativamente mais baixa do que o ar mais frio sobre o mar. Esta diferença de pressão induz à formação de uma brisa da região de pressão mais alta (mar) para a região de pressão mais baixa (continente), que é a chamada “brisa marítima”. Esta brisa surge para equilibrar as diferen- ças de temperatura e pressão entre as duas regiões. Durante a noite ocorre o contrário: o continente resfria rapida- mente, enquanto a água do mar resfria mais lentamente; com 67 isso, a temperatura estará mais quente no mar do que no conti- nente. Portanto, o ar sobre o continente estará com pressão rela- tivamente mais alta do que o ar sobre o mar. Isto irá gerar uma brisa da região de pressão mais alta (continente) para a região de pressão mais baixa (mar), que é a chamada “brisa terrestre”. Com esta atividade, os alunos perceberão o deslocamento do ar (brisa) observando o deslocamento da fumaça do in- censo. A partir do entendimento desses conceitos, os alunos também entenderão por que as massas de ar se deslocam dos pólos em direção do Equador, em ambos os hemisférios. Objetivos O objetivo desta atividade é compreender como se dá a formação de brisas, por meio do entendimento dos seguintes processos: Diferenças de densidade do ar causadas por diferenças de temperatura. Mudanças na pressão causadas pelas mudanças na densi- dade do ar. Movimento do ar causado por diferenças de pressão. Sugestão de problematização Por que existe vento? Como será o deslocamento do ar: da região mais fria para a região mais quente, ou ao contrário? Se aumentarmos a diferença de temperatura, a intensidade do vento aumentará também? Materiais 1 fogareiro elétrico 10 cubos de gelo 1 quilograma de areia fina 2 vasilhas de vidro ou alumínio de aproximadamente 30 cm cada 1 cartolina de cor preta 1. 2. 3.      Figura 1.36. Materiais. A ce rv o A EB . A n d ré S ilv a (A EB /P ro g ra m a A EB E sc o la ), 71 No capítulo anterior, você conheceu um pouco mais sobre os processos, fatores e elementos que determinam o funciona- mento do clima na Terra. A atmosfera – seu comportamento e a natureza de sua composição – recebeu especial atenção por se constituir no cenário onde uma parte importante des- ses componentes se relacionam, determinando a ocorrência dos fenômenos climáticos da forma como os conhecemos. A abordagem direcionou-se para o entendimento desses me- canismos e processos à luz das circunstâncias naturais. Esta é uma condição fundamental para as etapas posteriores de nos- so estudo, quando deveremos estabelecer as conexões neces- sárias entre as mudanças climáticas e as ações humanas. Ou seja, entender como funcionam os processos climáticos sem a interferência humana ajuda o ser humano a dimensionar o real impacto de suas ações e intervenções na natureza. Neste capítulo, agregaremos outros dados fundamentais para essa compreensão geral. Afinal, como já vimos, o termo mudanças climáticas não é privilégio das ações humanas. Pelo contrário, essas ocor- rências sempre existiram e, em maior ou menor escala, fo- ram decisivas para a constituição da vida na Terra como hoje a conhecemos. Portanto, antes de se entender o que são as mudanças climá- ticas antropogênicas, causadas pelas atividades humanas, é importante saber como se dão as mudanças climáticas MUDANÇAS CLIMÁTICAS NATURAIS Mudanças climáticas sem- pre ocorreram no planeta. São as chamadas “mudan- ças climáticas naturais”. 72 impostas pela própria natureza, ou seja, as mudanças cli- máticas naturais. A compreensão desses fenômenos passará, também, por uma rápida abordagem da história da Terra e dos momentos fundamentais de sua trajetória, cujos reflexos foram decisivos para a evolução do clima no planeta. Mudanças climáticas naturais sempre ocorreram na Terra, motivadas por fatores diversos, internos e externos. Alguns desses fatores você já conheceu no capítulo anterior. Vimos, por exemplo, que a radiação solar que chega à Terra é uma das determinantes na definição do clima. Há outros componentes que interferem no clima que a Terra apresenta hoje, dentre os quais se destacam: a formação da Terra e a deriva dos continentes; as variações dos parâmetros orbitais da Terra; a quantidade de aerossóis naturais; as erupções vulcânicas; os fenômenos climáticos que podem modificar o clima localmente, como furacões, ciclones, tempestades violen- tas etc.; os fenômenos El Niño e La Niña; o crescimento das montanhas, que pode afetar os padrões de circulação atmosférica. A partir de agora, vamos recuar no tempo e entender a rela- ção do processo de formação do planeta Terra com as mu- danças climáticas naturais. A FORMAÇÃO DA TERRA E O CLIMA A Terra não é um corpo estático. Pelo contrário, as pla- cas que formam a camada mais superficial da Terra estão sempre se movimentando, ora deslizando umas contra as outras, ora umas sobre as outras. No passado, essa mo- vimentação deu origem à Teoria da Tectônica de Placas, a. b. c. d. e. f. g. 75 Evolução geológica da Terra Para auxiliar na compreensão da relação entre a formação da Terra e as mudanças do clima, vale relembrar que, na escala do tempo geológico, a divisão da evolução da Terra é feita em néons, eras, períodos e épocas, conforme mostra a Figura 2.2. Na era Pré-cambriana Antes de 4,6 bilhões de anos temos o néon hadeano e, a partir dessa data até cerca de 570 milhões de anos atrás, temos a era Pré-cambriana, que corresponde a cerca de 85% da história da Terra. Pouco se sabe sobre essa era e, provavel- mente, isso se deve ao fato de que as possíveis evidências do clima neste período foram removidas pelos subseqüentes episódios climáticos e geológicos. Foi no final dessa era que surgiram as primeiras espécies vivas. Figura 2.2. Representação da escala de evolução geológica da Terra desde o Pré-cambriano. H el u iz a Br ag an ça ( A EB /P ro g ra m a A EB E sc o la ). 76 Entre a era Pré-cambriana e o período Cambriano Na era Pré-cambriana e no período Cambriano (o primeiro do Paleozóico), estima-se que a temperatura estava mais alta do que nos dias atuais, em resposta à maior atividade vulcânica e à maior quantidade de CO2 na atmosfera. Havia, em média, mais precipitação, o que levou a um aumento do nível médio do mar. Calcula-se que a concentração de CO2 na atmosfera era cerca de dez vezes maior do que os dias atuais. Surge a Pangéia, o grande continente Há aproximadamente 250 mi- lhões de anos, ocorreu a for- mação da Pangéia. Neste pe- ríodo, houve uma diminuição significativa do nível do mar, provavelmente associada a um aumento significativo de gelo nas altas latitudes. A circulação oceânica global era composta praticamente por duas células de circulação, sendo uma no Hemisfério Norte e a outra no Hemisfério Sul, conforme po- demos observar na Figura 2.3. Figura 2.3. A Pangéia e a circulação oceânica. O gelo aumenta a reflexão dos raios solares Os movimentos das massas continentais para altas latitudes podem iniciar uma forte interação entre o gelo e o albedo. O gelo, como é branco, é bom refletor de radiação solar. Se aumentar a quantidade de gelo do planeta, indicando que este está mais frio, haverá maior reflexão da radiação solar, que também irá contribuir para resfriar ainda mais o planeta, ou seja, é um meca- nismo de retroalimentação ou feedback. Recapitulando Vimos no capítulo 1 que albedo significa brancura ou alvura. O termo é usado em astronomia para medir a capacidade de reflexão luminosa de um corpo. R o g ér io C as tr o ( A EB /P ro g ra m a A EB E sc o la ). 77 No Cretáceo Entre cerca de 200 milhões de anos atrás e o final do Cretáceo, o clima refletia o efeito da “quebra” da Pangéia. Foi quando ocorreu a formação do Oceano Atlântico, surgiu o Mar Tropi- cal de Tétis, conectando os Oceanos Tropicais, o platô Antártico movimentou-se em direção ao Pólo Sul e as placas das atuais África, Índia e Austrália movimentaram-se para o norte. Há cerca de 100 milhões de anos, houve o mais recente aquecimento do planeta. No Cretáceo, a temperatura era maior do que hoje em dia, sobretudo nas altas latitudes, o que indica uma diminuição significativa ou a ausência de gelo nesses pontos. Acredita-se que a quantidade de CO2 na atmosfera era de duas a dez vezes maior do que é hoje. Além disso, o nível do mar era mais elevado e cerca de 15% a 20% da superfície atual estava submersa. No Cenozóico No Cenozóico, especificamente no período Terciário, verifi- cou-se uma lenta tendência de formação das calotas polares. Ocorreu um decréscimo do CO2 atmosférico por causa da di- minuição da atividade vulcânica. Entretanto, entre 55 milhões e 50 milhões de anos atrás, as temperaturas do ar e do mar aumentaram, provavelmente por causa de um aumento da atividade tectônica. Esse contexto, marcado por intensa ativi- dade vulcânica, redundou em maior concentração de CO2 na atmosfera e, conseqüentemente, no aumento do efeito estufa. Como resultado da maior atividade tectônica, ocorreram: a formação dos novos supercontinentes: Eurásia/África e Américas; o fechamento do Mar Tropical Tétis, há cerca de 30 milhões de anos; a elevação dos Alpes, há cerca de 20 milhões de anos, e do Himalaia, há cerca de 15 milhões de anos, em decor- rência da colisão da África e da Índia com a Eurásia; a. b. c. 80 no início do século passado e explica essas oscilações que ocorrem a cada 100 mil anos. A Teoria de Milankovitch está baseada nas variações cícli- cas de três elementos, que ocasionam variações na quanti- dade de energia solar que chega à Terra e que, por sua vez, influenciam marcadamente a temperatura do planeta. Esses elementos são: Precessão: mudanças na orientação do eixo rotacional da Terra. Estas mudanças alteram as datas do periélio e do afélio, ocasionando aumento do contraste sazonal em um hemisfério e diminuição em outro. O período médio é de 23 mil anos. Obliqüidade: alterações na inclinação do eixo de rota- ção da Terra, em relação à perpendicular ao plano da órbita, influenciam na magnitude da mudança sazonal. Ou seja, quando a inclinação é maior, as estações são mais extremas – os invernos são mais frios e os verões, 1. 2. Figura 2.5. Mudanças na orientação do eixo rotacional da Terra alteram as datas do periélio e do afélio. Como conseqüência, em um hemisfério au- menta o contraste sazonal e no outro diminui. H el u iz a Br ag an ça ( A EB /P ro g ra m a A EB E sc o la ). Periélio: ponto da órbita de um planeta, planetóide, asteróide ou cometa que está mais próxi- mo do Sol. Afélio: ponto da órbita em que o pla- neta, ou planetóide, está mais afastado do Sol. 81 H el u iz a Br ag an ça ( A EB /P ro g ra m a A EB E sc o la ). mais quentes – e, quando a incli- nação é menor, as estações são mais suaves em ambos os hemis- férios. Atualmente, a inclinação é de 23,5°. O período médio de ocor- rência de tais alterações é de 41 mil anos, variando entre inclinações de 21,50 e 24,50. Quando os verões são mais frios, há maior permanên- cia de neve e gelo nas altas latitu- des, o que contribui para um feed- back positivo, ou seja, mais neve significa albedo maior e, portanto, maior resfriamento. Excentricidade: está relacionada com o fato da órbita da Terra em relação ao Sol ser mais elíptica (alta excen- tricidade) ou mais circular (baixa excentricidade). Atual- mente, existe uma diferença de 3% entre a maior aproximação, peri- élio, e o afélio. Esta diferença na distância significa 6% da insola- ção entre janeiro e julho. Quando a órbita está mais elíptica, a diferen- ça da insolação é da ordem de 20% a 30% entre janeiro e julho. O perí- odo de ocorrência dessas variações é de 90 mil a 100 mil anos. Utilizando estas três variações orbitais, Milankovitch formulou um modelo matemático que fornece a diferença latitudinal na insolação e a correspondente temperatura da superfície. Ele tentou, então, correlacionar estas mu- danças com o crescimento e a retração das Eras Glaciais. Para fazer isto, assumiu que as mudanças na radiação em algumas latitudes e estações são mais importantes para o crescimento e a diminuição de capas de gelo do que outros parâmetros. 3. Figura 2.7. A órbita da Terra, em relação ao Sol, pode ser mais elíptica ou mais circular e isso faz com que haja diferença na insolação de até 30% entre janeiro e julho. H el u iz a Br ag an ça ( A EB / Pr o g ra m a A EB E sc o la ). Figura 2.6. Alterações na inclinação do eixo de rotação da Terra, em relação à perpendicular ao plano de sua órbita, trazem como conseqüência invernos mais frios e verões mais quentes, se a in- clinação for maior. Quando a inclinação é menor, as estações são mais suaves nos dois hemisférios. 82 Na Figura 2.8, pode-se verificar como se dão as alternâncias do clima da Terra. Nota-se, claramente, que o planeta Terra passou por variações de temperatura com períodos médios de 100 mil anos e, portanto, por Eras Glaciais e Interglaciais. É possível observar, ainda, que, com o aumento da temperatura média da Terra, também há um aumento da concentração de CO2 e de metano, e vice-versa. Figura 2.8. Variação da quantidade de dióxido de carbono na atmosfera, nos últimos 450 mil anos, estimada a partir de amostras de gelo em Vostok – Antártica. H el u iz a Br ag an ça ( A EB /P ro g ra m a A EB E sc o la ). A Teoria de Milankovitch Milankovitch publicou os resultados de seu trabalho em 1938. Sua teoria foi alvo de disputas por décadas, até que, em 1976, um estudo publicado na revista Science (Hays et al., 1976) examinou os sedimen- tos de corais nas profundezas do oceano. Os pesquisadores em questão demonstraram que, realmente, o sistema climático tinha uma resposta diretamente ligada à indução orbital. Este estudo encontrou picos de mu- danças de temperatura desde, aproximadamente, 450 mil anos atrás, que estariam associados a variações no clima. Essas variações, por sua vez, estavam ligadas às mudanças na geometria (excentricidade, obliqüidade e precessão) da órbita da Terra. Na verdade, ficou comprovado que as Eras Glaciais tinham ocorrido quando a Terra estava passando por difer- entes estágios de variações orbitais. 85 D av e H ar lo w /U n it ed S ta te s G eo lo g ic al Su rv ey . h tt p :/ /w w w .w ik ip ed ia .o rg / O bloqueio parcial da entrada de ra- diação solar, com a nuvem de poeira proveniente da erupção, fez com que a temperatura terrestre diminuísse. Du- rante os 15 meses seguintes, foi obser- vada uma diminuição da temperatura média global em cerca de 0,6°C. Ou- tras erupções vulcânicas, como a do El Chichón, no México, em 1982, e a do Tambora, na Indonésia, em 1815, lan- çaram cerca de 7 mil e 175 mil mega- toneladas de ácido sulfúrico na atmos- fera, respectivamente. Os aerossóis e o 11 de setembro Há estudos científicos que se detêm a relacionar a intensificação do efeito estufa com os gases emitidos pela atividade do transporte aéreo. Mas, e os aerossóis deixados no céu depois da passagem de um avião? Também não teriam influência na temperatura atmosférica? Estudo de pesquisadores das Universidades do Wiscosin e da Pensilvânia, Estados Unidos, sobre o efeito da interrupção da circulação de aviões logo depois dos atentados de 11 de setembro de 2001, em Nova York, mostrou que a diferença entre a temperatura mínima e a máxima, durante o dia, aumentou 1,1°C acima do normal nos três dias subseqüentes ao choque das aeronaves com o World Trade Center. Analisando os dados coletados por estações climáticas de todo o país, no perí- odo de 1971 a 2000, eles concluíram que o aumento da amplitude térmica em Nova York, de 11 a 14 de setembro, foi o maior dos últimos 30 anos. A conclusão, publicada na revista científica Nature, é de que a proibição tem- porária para o tráfego aéreo depois do ato terrorista que derrubou as Torres Gêmeas, fez com que diminuísse a quantidade de aerossóis comumente regis- trados ali com a circulação de aviões. Com isso, a radiação solar encontrou caminho mais fácil para aquecer a superfície. Figura 2.9. A erupção do vulcão Pinatubo é um exemplo de como as erupções vulcânicas podem interferir na composição atmosférica, afetando a temperatura do planeta. 86 El NiñO, lA NiñA E AS ÁGUAS DO PACíFICO Fenômenos climáticos naturais podem induzir mudanças climáticas locais, por exemplo, pela simples modificação das paisagens. A partir de agora, vamos abordar dois fenô- menos que têm efeitos na condição do clima e que estão relacionados à temperatura das águas do Oceano Pacífico. São eles El Niño e La Niña. O primeiro é assim chamado numa referência dos pescado- res peruanos ao menino Jesus, expressão que, em espanhol, é traduzida por El Niño. É um fenômeno oceanográfico e at- mosférico, caracterizado pelo aquecimento anormal das águas do Oceano Pacífico ao longo do equador, desde o Pacífico Central até a costa oeste da América do Sul. A maior intensidade do El Niño se dá no início do verão no Hemisfério Sul, em inter- valos que variam de dois a sete anos, e sua duração é de um ano a um ano e meio, em média. Agora, vamos imagi- nar que estamos sob a influ- ência de um episódio de El Niño. O fenômeno pode indu- zir secas severas em regiões de florestas tropicais, como no norte e no leste da Amazônia. Dependendo da intensidade da seca, a floresta pode se tornar ainda mais seca, facilitando a ocorrência de queimadas, que podem destruir centenas de milhares de hectares de floresta nativa. Compreendendo melhor o El Niño El Niño é o aquecimento anormal das águas do Oceano Pa- cífico Equatorial. El Niño pode ser chamado, também, de Episódio Quente no Pacífico. Na verdade, é a combinação O El Niño é tido pelos me- teorologistas como o segundo fenômeno climático-atmos- férico mais importante da Terra, depois da mudança das estações. Já o La Niña é tido como o oposto do El Niño, por se caracterizar pelo res- friamento anômalo das águas superficiais do Pacífico. 87 entre o aquecimento anormal do Oceano Pacífico e o en- fraquecimento dos ventos alísios, que sopram de leste para oeste, na região equatorial. Com essa combinação, come- çam a ser observadas mudanças na circulação da atmos- fera, ocasionando fenômenos como secas e enchentes em várias partes do globo. A Figura 2.10 mostra a anomalia da temperatura do mar pro- vocada pelo El Niño no episódio ocorrido em 1997/1998. Os tons avermelhados indicam regiões em que a temperatura ficou acima da média climatológica. Repare que, na Linha do Equador, na região do Pacífico Central e Oriental, estão as temperaturas mais altas. Os meteorologistas têm estudado o El Niño para prever sua ocorrência e sua intensidade. No entanto, o fenômeno é de difícil previsão. Modernas técnicas de sensoriamento remo- to, com uso de satélites, têm permitido monitorar detalhada- mente seus efeitos. Em períodos de El Niño, registra-se ca- lor excessivo no norte dos Estados Unidos, seca intensa no nordeste do Brasil, chuvas fortes no sul do Brasil, ausência de peixes nas costas do Peru e do Chile, secas na Austrália etc. A intensidade dessas ocorrências é variável. Figura 2.10. Anomalia da temperatura da superfície do mar em dezembro de 1997. A d ap ta d a p o r H el u iz a Br ag an ça ( A EB /P ro g ra m a A EB E sc o la ). h tt p :/ /w w w .c p te c. in p e. b r/ 90 Principais efeitos do la Niña no País O fenômeno La Niña, como o El Niño, também pode provocar au- mento no volume de chuvas em al- guns pontos do País. No entanto, na Região Sul, a tendência é de dimi- nuição na precipitação, de junho até fevereiro. O detalhamento dos efei- tos do fenômeno no Brasil pode ser visto na Figura 2.15. CONCLUINDO Temos que conhecer os processos naturais que envolvem os fenômenos climáticos para entender e estudar a influência Poderíamos viver uma situação de El Niño quase permanente? Estudos feitos usando modelos que simulam o comportamento dos oceanos e da atmosfera, chamados modelos climáticos, mostram um aumento da tem- peratura da superfície do mar no Oceano Pacífico Equatorial durante o século 21, o que sugere uma situação futura de El Niño quase permanente. As causas deste aumento da temperatura do Pacífico Equatorial não são totalmente con- hecidas e há incertezas nas projeções. Apesar disso, os modelos climáticos são úteis por indicarem uma tendência. O recado está dado: se persistirem as tendências atuais, teremos que conviver permanentemente com fenômenos de impacto significativo sobre o clima do planeta, num contexto no qual nosso país está plenamente inserido. Considere uma situação duradoura de um fenômeno como o El Niño e imagine as profun- das alterações de toda ordem que isso acarretaria. Como qualquer tema ligado às mudanças climáticas, este também revela facetas preocupantes. Figura 2.15. la Niña: as chuvas no Brasil se in- tensificam em várias regiões nos períodos em que ocorre o fenômeno. H el u iz a B ra g an ça ( A EB /P ro g ra m a A EB E sc o la ). 91 das atividades humanas no aquecimento global. Estudar a formação da Terra é fundamental para isso: afinal, ajuda-nos a entender como fatores geológicos, sua posição no Sistema Solar, além de fenômenos climáticos naturais, como El Niño e La Niña, ocasionam as mudanças climáticas naturais. Nesse cenário, percebe-se, com clareza, que ter conheci- mento das alternâncias de períodos quentes e frios na Terra é necessário para entender o panorama climático atual. Os diversos estudos científicos publicados, principalmente ao longo do século 21, têm ajudado os meteorologistas, atual- mente, a prever e a entender as oscilações do clima, por que elas ocorrem e com que periodicidade. A presença de aerossóis, e não só de gases de efeito estufa, impacta o clima. A Terra não é estática – e essa conclusão não se atém somente ao seu período de formação que levou aos continentes como conhecemos hoje –, mas está em cons- tante transformação. E as condições climáticas têm relação com processos decorrentes dessa transformação, como as erupções vulcânicas, por exemplo. Afinal, quando os vul- cões entram em erupção, podem modificar substancialmente a composição de aerossóis presentes na atmosfera. Além disso, o planeta passa por mudanças climáticas na ocorrência de fenômenos naturais como El Niño e La Niña. Todos esses fatores precisam ser conhecidos e devidamente estudados não só para efeito de previsão do tempo, mas, especialmente, para o entendimento das mudanças climáticas naturais e, conseqüentemente, para que, à luz do conhecimento, possamos saber exatamente onde está o impacto da ação do ser humano e separar seus efeitos nas mudanças do clima. 92 O QUE DIZ A CIêNCIA SOBRE A EVOLUÇÃO DA TERRA As idéias científicas sobre a evolução da Terra começaram a surgir há uns 400 anos, mas até o início do século passado ainda não havia consenso na comunidade científica sobre a explicação de que a Terra teria sido uma massa continental só em eras passadas e que, depois, essa massa teria dado origem aos continentes como hoje conhecemos. Os cartógrafos europeus foram os primeiros a apresentar a suposição de que os continentes estiveram unidos, pela simi- laridade do contorno das Américas, dedução que ficou mais clara depois das viagens de Colombo e Cabral que resulta- ram na descoberta do Novo Mundo. A teoria foi apresenta- da, pela primeira vez, no século 16 e, depois disso, vários estudiosos a investigaram até chegar à teoria hoje aceita. Foi o alemão Alfred Wegener (1880-1930) que, pela pri- meira vez, propôs a idéia da deriva continental, com base na forma dos continentes. Em 1912, ele publicou seu pri- meiro trabalho sobre a deriva dos continentes, propondo que, há cerca de 200 milhões de anos, todas as massas emersas de terra estariam reunidas em um único supercon- tinente chamado de Pangéia, envolto por um mar universal chamado de Pantalassa. A diferença entre o trabalho de Wegener e outros até então realizados consiste no fato de que sua teoria é consubstan- ciada em argumentos sólidos e em dados levantados por diversas áreas do conhecimento científico: geografia, geolo- gia, biologia e climatologia. LEITURA COMPLEMENTAR Alfred Lothar Wegener (1880- 1930), meteorologista e geofísico. Participou, como meteorologista, das expedições polares dinamarquesas na Groenlândia. Em 1915, expôs a sua teoria da “deriva dos conti- nentes”, reafirmada 50 anos depois pela teoria da tectônica das placas. 95 Inspirados na idéia de Wegener, muitos outros geocientistas aprimoraram a reconstituição do movimento dos continen- tes, que teria ocorrido na seguinte seqüência: Num tempo anterior a 300 milhões de anos, havia formas continentais em movimento que não são exata- mente conhecidas. Depois, entre 300 milhões e 225 milhões de anos atrás, forma-se a Pangéia, continente cercado por um só ocea- no chamado de Pantalassa. Entre 200 milhões e 180 milhões de anos atrás, houve a separação da Pangéia em dois blocos: Gondwana e Laurásia. Depois, o Gondwana rompeu-se em dois sub- blocos: um deles, o sub-bloco 1, compreendia o que hoje é a África e a América do Sul e o outro, o sub- bloco 2, compreendia a Antártica, a Índia e a Austrália. Nesse intervalo, registrou-se o avanço do Mar de Tétis entre os blocos subdivididos. 1. 2. 3. Figura 2.17. Configuração atual das principais placas tectônicas que formam a Terra. A d ap ta d a p o r R o g ér io C as tr o ( A EB /P ro g ra m a A EB E sc o la ). U n it ed S ta te s G eo lo g ic al S u rv ey ( U SG S) . w w w .u sg s. g o v/ 96 Há 135 milhões de anos, começou o rompimento do sub- bloco 1, separando a América do Sul da África, e a sepa- ração da Índia do sub-bloco 2. Por último, de 65 milhões de anos atrás até os dias de hoje, constata-se um movimento de rotação da África para o norte, indo de encontro à Eurásia: choque da Índia com a Ásia; separação da América do Norte da Eurásia; separação da Austrália da Antártica. 4. 5. Figura 2.18. Reconstituição do movimento dos continentes até a configu- ração atual. A d ap ta d a p or R og ér io C as tr o (A EB /P ro g ra m a A EB E sc ol a) . U n ite d S ta te s G eo lo g ic al S u rv ey (U SG S) . w w w .u sg s. g ov / 97 A TERRA EM MOVIMENTO Giovanni Dolif Neto (Inpe), Maria Emília Mello Gomes (AEB/ Programa AEB Escola), Lana Nárcia Leite da Silveira (EEB) e Claudete Nogueira da Silva (AEB/Programa AEB Escola). Apresentação Os climas estão constantemente mudando. Isso acontece, em parte, porque os continentes estão constantemente se movendo, lentamente, causando também mudanças na forma e no tamanho dos oceanos. Existem inúmeras e diferentes pistas que nos mostram a ma- neira como o clima tem mudado. O carvão mineral existe apenas onde um dia houve um pântano tropical. No entan- to, o carvão mineral é encontrado em diferentes partes do planeta. Existe carvão mineral até na Antártica, o que indica que o clima na Antártica já foi tropical um dia. O tamanho das montanhas do Himalaia está aumentando porque a Índia está sendo empurrada para dentro da Ásia, forçando as rochas que foram formadas no fundo do oceano a se elevarem a grandes altitudes. O Mediterrâneo foi tudo o que restou de um antigo oceano chamado “Tetis”. Durante a idade do gelo, quando o nível do mar diminuiu, ele foi reduzido a uma cadeia de lagos. Os cientistas que investigam os climas do passado são cha- mados de “paleoclimatologistas”. As suas descobertas nos ajudam a entender a maneira como a atmosfera trabalha e, também, a prever melhor as mudanças do clima no futuro. ATIVIDADES