MUDANÇAS CLIMÁTICAS GLOBAIS E IMPACTOS NO BRASIL Carlos A Nobre Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais – INPE “I Seminário Internacional sobre Mudanças Climáticas e Impactos na Agricultura” UFV, Viçosa, 22 de Junho de 2006

Principais Desafios da Humanidade nos próximos 50 anos Energia Água Alimentos Ambiente Pobreza Terrorismo e Guerra Doenças Educação Democracia População

Conteúdo ... Introdução: as mudanças climáticas globais Exemplos de Impactos no Brasil Conclusão: o que pode ser feito? Leitura do slide.

O PARADOXO TERRESTRE FOTOSSINTESE 3,5 bilhões atrás

Efeito Estufa

Concentração de gases de Efeito Estufa Dióxido de carbono: aumento de 33% Metano: aumento de 100% 380 1800 Observatório de Mauna Loa Flascos 360 1600 340 1400 CO2 concentration (ppm) 320 Methane concentration(ppb) 1200 300 1000 Amostras em gelo Amostras em gelo 280 800 260 600 1700 1800 1900 2000 1700 1800 1900 2000 Ano Ano Source: IPCC

Quais são as magnitudes e as escalas temporais das perturbações humanas no registro de temperatura? Muitos dos agentes do aquecimento têm tempo de residência de décadas ou mais Todos os conhecidos agentes de esfriamento têm tempo de residência relativamente curto -> implicações com respeito a efeitos e opções de curto e longo prazos

Implicações Globais de Mudanças Climáticas

Temperatura à Superfície Aumentou Evidência do Aquecimento Global do Clima 2004: o quarto ano mais quente do registro histórico 2005: o ano mais quente do registro histórico 10 dos 10 anos mais quentes do registros histórico ocorreram na última década (1996-2005) 2004 +0,44oC Temperatura à Superfície Aumentou cerca de 0,7oC desde 1900

Novas Observações satelitárias quantificam o aumento do nível do mar da última década [Figures from Cazenave and Nerem, 2003]

Modelos Climáticos Globais repreduzem o Met Office / Hadley Centre Aquecimento Global …… 1.0 Observações (linha preta) Natural (modelo) Fatores Naturais (variabilidade solar e eruipções vulcânicas) explicam o aquecimento em meados do Século 0.5 0.0 – 0.5 1.0 Antropogênico (modelo) Mudança de Temperatura (°C) Fatores Antropogênicos explicam o aquecimenteo recente, com os aerossóis mascarando boa parte do aquecimento dos gases de efeito estufa. 0.5 0.0 – 0.5 1.0 Natural + Antropogênico (modelo) Soma dos fatores naturais e humanos produzem um bom ajuste às observações Met Office / Hadley Centre 0.5 0.0 – 0.5 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 Data (anos)

Um experimento idealizado: estabilizar todas as concentrações hoje Courtesy: S. Solomon

Se nós estabilizássemnos as concentrações (não emissões) de todos os GEE e aerosóls aos níveis do presente imediatamente, abaixo se apresenta o que poderia acontecer. Previsão de uma resposta à “esabilização” por um modelo Futuro ? …ar continua a aquecer nas próximas décadas na medida que a camada de mistura do oceanos lentamente se ajusta ao forçamento radiativo Estamos aqui! Courtesy of the Hadley center Past Um “compromisso” com mudanças climáticas futuras (devido ao longo tempo de residência dos agentes de aquecimento na atmosfera atual) já foi feito: “uma corda esticada” Courtesy: S. Solomon

Concentrações Temperatura do ar média anual e global (em relação à média 1961-1990) [°C] SRES B1 GEE = const SO4 (antrop.)=0 Concentrações Constantes (GEE + SO4) observado simulado ano Remoção dos aerossóis de sulfato podem ter grande impacto!

Podem ocorrer mudanças climáticas abruptas ou modificações de ocorrência de extremos climáticos?

Atmosfera mais quente  maior quantidade de vapor d’água na atmosfera  aumento da ocorrência de eventos extremos

Poder de destruição dos furacões vem crescendo nos últimos 30 anos (Emanuel, 2005) Crescente poder dos furacões está correlacionado com o aquecimento dos oceanos !

Furacão Katrina: resultado da variabilidade natural ou do aquecimento global? Anomalia da Temperatura da Superfície do Mar no Caribe para Agosto 2005 (isotermas de 0,5 Celsius em relação à média de 1961-1990) Source: IRI, 2005

Furacão Catarina (27 de março de 2004): primeiro furacão observado no Atlântico Sul!

Mudanças Climáticas Abruptas? Quão confiante podemos estar no nosso entendimento da mecânica de geleiras, tendências futuras, degelo futuro, precipitação futura? Qual é o risco de uma “surpresa” climática e quão bem ela é modelada?

Limites Climáticos “Perigosos” 0,6 C Branqueamento de corais 0,6 C Perda de gelo da Antártica Ocidental 0,7 C Desaparecimento da geleira do Kilimanjaro 1,0 C Desaparecimento das geleiras dos Andes tropicais 1,6 C Início do derretimento da geleira da Groelândia 2-3 C Colapso da floresta Amazônica 4 C Colapso da corrente termohalina Source: Exeter Conference, 2005

Ilustrações dos Impactos do Aquecimento Global no Brasil Leitura do slide.

Quão vulnerável é o Brasil ao clima e suas variações? Leitura do slide.

Vulnerabilidade à Variabilidade do Clima Atual Observações mostram que, com poucas exceções, as temperaturas estão aumentando na América do Sul e a tendência vem se acelerando nos últimos 30 anos, especialmente desde os anos 90. Os impactos resultantes da variabilidade natural do clima, incluindo extremos, são muito comuns no Brasil e afetam todos os setores e sistemas. A vulnerabilidade e risco da população e setores econômicos à variabilidade do clima e aos extremos estão aumentando no Brasil na medida que a população cresce e os padrões dos usos da terra se modificam. Leitura do slide.

Vulnerabilidade à Variabilidade do Clima Atual Há um grande conjunto de eventos extremos do tempo e do clima usualmente associados a impactos significativos no Brasil. Chuvas torrenciais e inundações, enchentes e deslizamentos encontram-se entre os principais desastres naturais em grande parte do Brasil, resultando em centenas de mortes e significativa perda econômica e perturbação social. O efeito cumulativo das secas, principalmente aquelas afetando o Nordeste do Brasil, afetam dezenas de milhões de pessoas e impactam os ecossistemas naturais e os agro-ecossistemas. Leitura do slide.

Projeções das Mudanças Climáticas para o Brasil Há ainda grande incerteza sobre os cenários futuros de mudanças climáticas na escala regional: estimativas indicam uma faixa de aumento de temperaturas de 0,4 C to 1,8 C em 2020 até 1,0 C a 7,5 C em 2080 para a América do Sul. Os maiores valores de aquecimento acontecerão na porção tropical da América do Sul. Alto grau de incerteza sobre as projeções de mudanças dos ciclos hidrológicos, com uma tendência de climas mais secos na América do Sul Tropical no final do Século. A incerteza é ainda maior sobre projeções do ciclo hidrológico para o sul e sudeste do Brasil. Projeções de aumentos de ocorrência de eventos meteorológicos e climáticos extremos Leitura do slide.

Conclusões (tentativas) Impactos sobre os Desastres Naturais O projetado aumento da ocorrência de extremos climáticos irá ocasionar aumento dos desastres naturais associados a ondas de calor, secas, inundações, vendavais e ressacas. Leitura do texto.

Conclusões (tentativas) Impactos sobre Sistemas Naturais Alta probabilidade de grandes impactos sobre os ecossistemas naturais, aumento de desaparecimento de florestas tropicais e catastrófica extinção para muitas espécies da flora e da fauna. A combinação sinérgica das mudanças climáticas regionais causadas pelo aquecimento global e aquelas devidas aos desmatamentos ocorrendo nas próximas décadas podem potencialmente levar o equilíbrio bioma-clima atual a um novo equilíbrio estável, com “savanização” de partes da Amazônia e “desertificação” em partes do Nordeste. Leitura do texto.

Conclusões (tentativas) Impactos sobre a Agricultura Com exceção do Sul, onde os efeitos de “fertilização” de dióxido de carbono contrabalançam efeitos negativos das mudanças climáticas, produtividade da agricultura é prevista diminuir no país, principalmente nas áreas tropicais e subtropicais Leitura do texto.

Conclusões (tentativas) Impactos sobre os Recursos Hídricos Com respeito aos recursos hídricos, ainda que se leve em conta as incertezas das projeções de sua disponibilidade, a região semi-árida é a que apresenta a maior probabilidade de ser afetada pelo decréscimo da disponibilidade hídrica. Os impactos sobre a geração hidrelétrica são incertos devido a incerteza nas projeções das chuvas e escoamento superficial nas principais bacias geradoras de hidroeletricidade. Leitura do texto.

Conclusões (tentativas) Impactos sobre as Zonas Costeiras O aumento do nível do mar irá afetar profundamente a extensa zona costeira do país. Apresenta um sério risco às áreas de mangue, irá aumentar a intrusão de sal nos recursos de água doce, aumento da frequência e intensidade de ressacas, associadas a mudanças das circulações atmosféricas. Leitura do texto.

Conclusões (tentativas) Impactos sobre a Saúde Humana O aumento das temperaturas provavelmente irá causar o aumento das taxas de transmissão de doenças transmissíveis por vetores tais como malaria, dengue, porém, se climas mais secos ocorrerem em partes da Amazônia, poderia diminuir o risco da transmissão de malaria. Leitura do texto.

Impactos de Mudanças Climáticas numa Região Vulnerável do Brasil: O Semi-Árido do Nordeste: aumento da temperatura irá muito provavelmente aumentar a evaporação, reduzindo a disponibilidade hídrica à superfícies Leitura do slide.

El Niño Vulnerabilitade Social a Secas no Nordeste do Brasil Seca Região Semi-árida Agricultura de Subsistência Baixa Renda Falta de emprego Falta de acesso a informação sobre previsão climática Falta de Alimento Mudanças no Perfil Epidemiológico Perda da colheita Falta de Assistência Governamental Migração População Rural Seca Falta de Água Higiene deficiente Aumento da mortalidade infantil divido a diarréia Má nutrição infantil Expansão da Leishmaniose visceral nas cidades El Niño

Cáculos de Balanço Hídrico para o Nordeste Déficits Hídricos Arco Verde, PE + 2 C + 4C Todos os meses com déficit hídrico! Figura 8. Cálculo do balanço hídrico para Arco Verde, PE, assumindo um aumento de 15% na precipitação distribuídos uniformemente por todos os meses e para três cenários de temperatura: temperatura atual, aquecimento de 2 C e aquecimento de 4 C.

Impactos na Agricultura Leitura do slide.

María I. Travasso (INTA) Expected impacts of climate change on CROP YIELDS in the Pampas region of Argentina, Brazil and Uruguay LA27 María I. Travasso (INTA)

Expected impacts of climate change on CROP YIELDS in the Pampas region of Argentina, Brazil and Uruguay, Travassos et al., 2005.

Efeito do aumento do CO2 na Agricultura do Sul do Brasil

Estômato das Plantas : Conecta água com CO2 Estômato são póros nas folhas das plantas (dimensões típicas 10-100 x 10-6 m), as quais abrem e fecham em resposta a estímulos ambientais, permitindo que dióxido de carbono entre (para ser assimilado durante a fotossíntese) e que vapor d’água saia (formando o fluxo de transpiração). Fonte: Mike Morgan (www.micscape.simplenet.com/mag/arcticles/stomata.html)

Stomatal Conductance and CO2 Stomatal pores control the flow of CO2 into plants to be fixed by photosynthesis, and the flow of water to the atmosphere which makes up the transpiration flux. They link together the terrestrial water and carbon cycles. There is evidence of stomatal closure under elevated CO2 in a wide-range of lab and small-scale experiments. Such closure could reduce transpiration and increase runoff (and freshwater availability) in the future. But…some longer-term experiments do not see CO2-induced stomatal closure, and there are boundary layer and leaf area index feedbacks that may make closure irrelevent at the large-scale. Courtesy: P. Cox

FUSARIUM HEAD BLIGHT OF WHEAT Window of susceptibility Highly influenced by weather variables Courtesy: J. M. Souza, Embrapa-Trigo

Wheat crop model Agronomic inputs Weather inputs Early spring wheat Nine sowing dates Three-day intervals Soil properties Weather inputs Historic daily weather Scenario daily weather FHB incidence

INF = Environmental sub-model Infection episode Minimum of 48 hr of wetting (P e RH) 2 days with P0.3 and RH80% on average 1 day with P0.3 and RH80% preceeded ou followed by one day with P=0 and RH85% INF is calculated when two conditions are met … Are such data available from GCM?

Conclusions of the study Models using climatic variability and trend analysis are tools for defining FHB-risk FHB - Blame it on Minimum Tillage More frequent FHB epidemics in the future Raise food safety concerns There is a need for breeding more resistant wheat Interactions with other crops/pests

Impactos das Mudanças Climáticas na Diversidade Biológica e Redistribuição de Biomas Quais serão as alterações de biomas da América do Sul em resposta ao aquecimento global provocado pelo aumento do Efeito Estufa? Leitura do slide.

Modelagem de Distribuição Geográfica de Espécies Modelo do Nicho Ecológico Temperatura Algoritmo Precipitação Previsão da Distribuição Geografia Ecologia Pontos de Ocorrência

Análise de Redistribuição de Biomas em face a Mudanças Climáticas Modelo de Biomas Precipitação Temperatura Projeção considerando alterações climáticas Algoritmo Previsão da Distribuição Geografia Ecologia Área de Ocorrência Projeção de Biomas com Mudança Climática

Impactos de mudanças climáticas sobre as espécies arbóreas do Cerrado Brasileiro Dois cenários do Modelo Climático Global (HadCM): + 0.5% por ano de CO2 + 1% por ano de CO2 Nove coberturas de vegetação tícpicas dos cerrados 162 espécies: >30 pontos

Previsão de riqueza para 162 espécies de árvores do Cerrado: presente (1961-1990) Previsão de distribuição presente (1961-1990) e futura (2055) de Acosmium subelegans Área projetada para permanecer habitável em 2055 (0,5% CO2) Área projetada para permanecer habitável em 2055 (1% CO2)

Projeção para 2050: + 2 °C ►24% extinção! Impactos para as 162 espécies estuddadas (Biota Neotropica 2003, Thomas et al.,Nature 2004) Cenário DX (+ 0,5% CO2): 18 espécies extintas 91 espécies com redução > 90% Cenário AX (+ 1% CO2): 56 espécies extintas 123 espécies com redução > 90% Projeção para 2050: + 2 °C ►24% extinção!

Determinação de áreas prioritárias para conservação considerando mudanças climáticas baseado em dois cenários: + 0.5% + 1% 63 espécies 87 espécies

= SI/2 43% de 69 espécies de Angiosperms tornam-se inviáveis até 2095 Climate Model: HADCM2GSa1 1% CO2 increase/yr Miles et al. 2004. The impact of global climate change on tropical forest biodiversity in Amazonia. Global Ecology and Biogeography, (Global Ecol. Biogeogr.)

Anomalias de Temperatura ( C) para 2070-2099 A2 Cenário de Altas Emissões de GEE Anomalias médias entre 2070 e 2099 de precipitação e temperatura para cada modelo e para a média dos 6 modelos (AVG).

Anomalias de Precipitação (mm/dia) para 2070-2099 A2 Cenário de Altas Emissões de GEE Anomalias médias entre 2070 e 2099 de precipitação e temperatura para cada modelo e para a média dos 6 modelos (AVG).

Projeção de Distribuição de Biomas para a América do Sul para 2070-2099 A2 Cenário de Altas Emissões de GEE Biomas para cada modelo com base nas anomalias médias entre 2070 e 2099; AVG se refere aos biomas obtidos com a média dos 6 modelos.

2070-2100 (media de 6 modelos) Atual savana floresta A vegetacao em 2070-2100, dois Cenarios de CO2 Alto Aumento de CO2 Baixo Aumento de CO2 Atual 2070-2100 (media de 6 modelos) Nobre et al. 2004

Finalizando, o que o pode o Brasil fazer no tocante às mudanças climáticas globais? Incertezas sobre as mudanças climáticas no Brasil não podem levar à inação e a postergação de adoção de políticas públicas para atacar o problema A partir de estudos científicos de impactos, estabelecer as vulnerabilidades dos sistemas naturais e sócio-econômicos a estas mudanças, assunto muito pouco compreendido Implementar políticas públicas de adaptação e redução de vulnerabilidades (redução da pobreza, educação ambiental, tecnologias apropriadas, etc.) Mitigar as emissões de gases de efeito estufa, principalmente através da redução dos desmatamentos da floresta tropical