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SOBRE O EFEITO ESTUFA
O efeito estufa faz com que a temperatura na superfície da Terra, onde vivemos, seja maior do que a que seria caso não existisse a atmosfera. Assim, o efeito estufa dentro de certos limites é de vital importância pois, sem estes efeitos, a vida como a conhecemos não poderia existir.
O que se pode tornar catastrófico é a ocorrência de um agravamento do efeito estufa que desestabilize o equilíbrio energético no planeta e origine um maior aquecimento global. O IPCC (da sigla em inglês para a expressão Intergovernmental Panel on Climate Change que pode ser traduzida como Painel Intergovernamental para as Mudanças Climáticas, comissão de cientistas instituida por iniciativa das ONU e pela Organização Meteorológica Mundial em 1988) no seu relatório mais recente diz que a maioria do aquecimento observado durante os últimos 50 anos se deve muito provavelmente a um aumento do efeito de estufa.
Os gases que causam o efeito estufa (dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), gás nitroso (NO2), CFC´s) absorvem alguma da radiação infravermelha emitida pela superfície da Terra e radiam por sua vez alguma da energia absorvida de volta para a superfície. Como resultado, a superfície recebe quase o dobro de energia da atmosfera do que a que recebe do Sol e a superfície fica cerca de 30ºC mais quente do que estaria sem a presença dos gases que causam o efeito estufa.
Variação da temperatura global e de concentração de dióxido de carbono presente no ar nos últimos 1000 anos.
O nome efeito estufa é um nome infeliz porque a atmosfera não se comporta como uma estufa, onde o aquecimento dá-se essencialmente porque a convecção é suprimida. Não há troca de ar entre o interior e o exterior da estufa. Ora acontece que a atmosfera facilita a convecção e não armazena calor: em média, a temperatura da atmosfera é constante e a energia absorvida transforma-se imediatamente na energia cinética e potencial das moléculas que existem na atmosfera. A atmosfera não reflete a energia irradiada pela Terra. Os seus gases, principalmente o dióxido de carbono, absorvem-na. E se irradia, é apenas porque tem uma temperatura finita e não por ter recebido radiação. A radiação que emite nada tem a ver com a que foi absorvida. Tem um espectro completamente diferente, porque a energia que é irradiada por uma molécula tem comprimento de onda menor, já que parte da energia da radiação absorvida é convertida em energia cinética (de movimento) no processo de colisão entre as moléculas.
O problema do efeito estufa, ou seja, sua contribuição para o aquecimento global acelerado dos últimos 100 anos, coloca em confronto forças sociais que não permitem que se trate deste assunto do ponto de vista estritamente científico. Apesar de todas as evidências cientificamente comprovadas, há quem negue que o efeito estufa foi causado pelo homem. Afirmam que o aquecimento acelerado está muito mais relacionado com causas intrínsecas da dinâmica da Terra do que aos desmatamento e poluição, que mais rápido causam os efeitos indesejáveis a vida sobre a face terrestre do que propriamente a capacidade de reposição planetária.
A poluição dos últimos duzentos anos tornou mais espessa a camada de gases existentes na atmosfera. Essa camada impede a dispersão da energia luminosa proveniente do Sol, que aquece e ilumina a Terra, e também retém a radiação infravermelha (calor) emitida pela superfície do planeta. O efeito do espessamento da camada gasosa é semelhante ao de uma estufa de vidro para plantas, o que originou seu nome. Muitos desses gases são produzidos naturalmente, como resultado de erupções vulcânicas, da decomposição de matéria orgânica e da fumaça de grandes incêndios. Sua existência é indispensável para a existência de vida no planeta, mas a densidade atual da camada gasosa é devida, em grande medida, à atividade humana. Em escala global, o efeito estufa provoca o aquecimento do clima, o que tem conseqüências catastróficas. O derretimento das calotas polares e de geleiras, por exemplo, eleva o nível das águas dos oceanos e dos lagos, submergindo ilhas e amplas áreas litorâneas densamente povoadas. O superaquecimento das regiões tropicais e subtropicais contribui para intensificar o processo de desertificação e de proliferação de insetos nocivos à saúde humana e animal. A destruição de habitats naturais provoca o desaparecimento de espécies vegetais e animais. Multiplicam-se as secas, inundações e furacões, com sua seqüela de destruição e morte.
Introdução
O mecanismo que mantém aquecido o ambiente das estufas de vidro é a restrição das perdas convectivas quando o ar é aquecido pelo contato com solo que por sua vez é aquecido pela radiação solar. No entanto, o chamado «efeito de estufa» na atmosfera não tem que ver com a supressão da convecção. A atmosfera facilita a convecção e não armazena calor: absorve alguma da radiação infravermelha emitida pela superfície da Terra e radia por sua vez alguma da energia absorvida de volta para a superfície. Como resultado, a superfície recebe quase o dobro de energia da atmosfera do que a que recebe do Sol e a superfície fica cerca de 30ºC mais quente do que estaria sem a presença da atmosfera.
Toda a absorção da radiação terrestre acontecerá próximo à superfície, isto é, nas partes inferiores da atmosfera, onde ela é mais densa, pois em maiores altitudes a densidade da atmosfera é baixa demais para ter um papel importante como absorvedor de radiação (exceto pelo caso do ozônio). O vapor d'água, que é o mais poderoso dos gases estufa, está presente nas partes inferiores da atmosfera, e desta forma a maior parte da absorção da radiação se dará na sua base. O aumento dos gases estufa na atmosfera, mantida a quantidade de radiação solar que entra no planeta, fará com que a temperatura aumente nas suas partes mais baixas. O resultado deste processo é o aumento da radiação infravermelha da base da atmosfera, tanto para cima como para baixo. Como a parte inferior (maior quantidade de matéria) aumenta mais de temperatura que o topo, a manutenção do balanço energético (o que entra deve ser igual ao que sai) dá-se pela redistribuição de temperaturas da atmosfera terrestre. Os níveis inferiores ficam mais quentes e os superiores mais frios. A irradiação para o espaço exterior se dará em níveis mais altos com uma temperatura equivalente a de um corpo negro irradiante, necessária para manter o balanço energético em equilíbrio. Para maiores detalhes dos mecanismos do aquecimento da atmosfera inferior da Terra pelo aumento dos gases estufa indicam-se as seguintes publicações: Global Warming - The Complete Briefing de John Houghton - terceira edição - 2004 - Cambridge e Climate Change de W. J. Burroughs de 2002, também da Cambridge University Press. As avaliações do IPCC são os mais completos resumos do estado da arte nas previsões do futuro do planeta, considerando vários cenários possíveis.
As causas do aumento das emissões dos gases estufa
A fossilização de restos orgânicos (vegetais e animais) ocorreu ao longo da história da Terra, mas a grande quantidade preservada por fossilização ocorreu a partir do início do período Carbonífero, entre 350 e 290 milhões de anos antes do presente, em uma forma mais ou menos pura de carbono, isenta de agentes oxidantes. Este material está preservado sob a forma de carvão mineral. A partir de cerca de 200 milhões de anos começou a preservar-se o petróleo e o gás natural; estes materiais são compostos de carbono e hidrogênio. Resumindo, o carbono e o hidrogênio, combustíveis, são isolados do meio oxidante, preservando a sua potencialidade de queimar em contato com o oxigênio, produzindo vários gases estufa, sendo o gás carbônico e o metano os mais importantes.
Tanto o carvão mineral quanto o petróleo e o gás natural são chamados, no jargão dos engenheiros e ambientalistas, de fontes não renováveis de energia. A energia produzida por geradores eólicos, células solares, biomassa, hidroelétricas etc. são consideradas fontes renováveis.
A Revolução Industrial, iniciada na Europa no século XVIII, provocou a exumação do carvão enterrado há milhões de anos, em proporções gigantescas, com o objetivo de girar as máquinas a vapor recém inventadas. A produção de carvão mineral ainda é muito grande. Para se ter uma idéia do volume de carvão que necessita ser minerado no mundo, basta dizer que 52% de toda a energia elétrica consumida nos Estados Unidos são provenientes da queima de carvão mineral. Proporções semelhantes ou ainda maiores são utilizadas na China, Rússia e Alemanha. Considerando o consumo atual e futuro de calcula-se que ainda exista carvão para mais 400 anos. A alguns consola saber que a idade da pedra não acabou por falta de pedras.
Com o advento da produção em escala industrial dos automóveis, no início do século XX, iniciou-se a produção e o consumo em massa do petróleo e, de utilização mais recente, o gás natural na produção da energia elétrica, aquecimento doméstico e industrial e no uso automotivo.
O processo da queima de combustíveis fósseis, além de criar as condições para a melhoria da qualidade de vida da humanidade, produz como resíduo inevitável o gás carbônico e outras substância químicas, também muito poluidoras.
Os gases produzidos pela queima de combustíveis fósseis seguem vários caminhos: parte é absorvida pelos oceanos e entra na composição dos carbonatos que constituem as carapaças de muitos organismos marinhos ou é simplesmente dissolvida na água oceânica e finalmente depositada no assoalho oceânico como carbonatos. À medida que estes animais vão morrendo, depositam-se no fundo do mar, retirando o carbono, por longo tempo, do ciclo geoquímico. Outra parte é absorvida pelas plantas que fazem a fotossíntese, tanto marinhas (algas e bactérias) como pelas pelas florestas, reiniciando o ciclo de concentração e fossilização dos compostos carbonosos, se as condições ambientais locais assim o permitirem. O que interessa aqui, no entanto, é que uma parte importante do gás carbônico concentra-se na atmosfera.
A maior parte do aumento do gás carbônico ocorreu nos últimos 100 anos, com crescimento mais acentuado a partir de 1950. As melhores previsões para os próximos 100 anos (isto é, para o ano de 2100) estão sendo relizadas pelos pesquisadores do IPCC, patrocinado pela ONU.
No melhor dos cenários, a emissão anual de CO2 no ano de 2100 será de cinco teratoneladas (1012 toneladas) de carbono, com uma concentração de 500 ppmpv (partes por milhão por volume) de CO2, um aumento de temperatura de cerca de 1,5ºC e um aumento do nível médio dos mares de 0,1 m.
Nos piores cenários (os negócios mantidos como são nos dias de hoje), a emissão anual de CO2 em 2100 será de 30 Gton, a concentração de CO2 atingirá 900 ppmpv, a temperatura média da terra estará entre 4,5ºC e 6,0ºC mais elevada e o nível médio dos mares terá subido 0,9 metros A temperatura aumentou em média 0,7° C nos últimos 140 anos, e pode aumentar mais 5 até 2100."A emissão exagerada de gases causadores do efeito estufa está provocando mudanças climáticas. A dificuldade é separar o joio do trigo ", explica Gilvan Sampaio . Existem ciclos naturais de mudanças de temperatura na Terra e é difícil entender quanto desse aumento foi natural e quanto foi consequência de ações humanas .Com o objetivo de diminuir as emissões de gases de efeito estufa, o Protocolo de Kyoto,assinado por 84 países, determina uma redução de, em média, 5,2%. O debate em torno do protocolo evidenciou as diferenças políticas entre Europa e Estados Unidos, que mesmo sendo o maior poluidor do planeta não entrou no acordo."Os europeus vêm sofrendo há décadas com as consequências da poluição, como as chuvas ácidas, e com episódios climáticos atípicos,como grandes enchentes. Os países da Europa vêm desnvolvendo alternativas não-poluentes como energia eólica,que já configuram parte importante da matriz energética de alguns deles" ,diz o geólogo Alex Peloggia, especialista em política internacional.
História do desenvolvimento da teoria do efeito estufa
Depois disso, deve-se comentar um pouco da história do descobrimento do "efeito estufa" e seus desdobramentos científicos e políticos ao longo do tempo.
Jean-Baptiste Fourier, um famoso matemático e físico francês do século XIX, foi o primeiro a formalizar uma teoria sobre o efeito dos gases estufa, em 1827. Ele mostrou que o efeito de aquecimento do ar dentro das estufas de vidro, utilizadas para manter plantas de climas mais quentes no clima mais frio da Europa, se repetiria na atmosfera terrestre. Em 1860, o cientista britânico John Tyndall mediu a absorção de calor pelo gás carbônico e pelo vapor d' água. Ele foi o primeiro a introduzir a idéia que as grandes variações na temperatura média da Terra que produziriam épocas extremamente frias, como as chamadas "idades do gelo" ou muito quentes (como a que ocorreu na época da transição do Cretáceo para o Terciário), poderiam ser devidas às variações da quantidade de dióxido de carbono na atmosfera.
No seguimento das pesquisas sobre o efeito estufa, o cientista sueco Svante Arrhenius, em 1896, calculou que a duplicação da quantidade de CO2 na atmosfera aumentaria a sua temperatura de 5º C a 6ºC. Este número está bastante próximo do que está sendo calculado com os recursos científicos atuais. Os relatórios de avaliação do IPCC de 2001 situam estes números entre 1,5ºC - melhor dos cenários e 4,5ºC - no pior, com uma concentração de cerca de 900 ppm de CO2 na atmosfera no ano de 2100). O passo seguinte na pesquisa foi dado por G. S. Callendar, na Inglaterra. Este pesquisador calculou o aquecimento devido ao aumento da concentração de CO2 pela queima de combustíveis fósseis. Pesquisadores estadunidenses, no final da década de 1950 (séc. XX) observaram que, com o aumento de CO2 na atmosfera, os seres humanos estavam conduzindo um enorme (e perigoso) experimento geofísico.
A medição de variação do CO2 na atmosfera iniciou-se no final da década de 50 no observatório de Mauna Kea no Havaí.
Cabe comentar aqui que o efeito estufa não é um mal em si, pelo contrário, a humanidade, e a maioria dos seres vivos hoje existentes simplesmente não existiriam sem este fenômeno, pois a Terra teria uma temperatura média de cerca de 6ºC negativos. Seria pois um congelador de grandes proporções. O problema é o agravamento do efeito estufa.
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