Ciência do Sistema Terrestre e Desenvolvimento REDE GALILEU – Petrobras , RJ – 8 de Fevereiro de 2007 Sistema Terra: A Agenda do INPE Ciência do Sistema Terrestre e Desenvolvimento Antonio Miguel V. Monteiro {miguel@dpi.inpe.br }

Quem Somos Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE 03/08/61 Dec. No 51.133 Cria o Grupo de Organização da Comissão Nacional de Atividades Espaciais (GOCNAE). 22/04/71 Dec. No 68.532 Extingue o GOCNAE e cria o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) Portaria Principal, Sede do INPE em São José dos Campos, SP

45 anos em 2006 Sede do INPE, Vista Área, 2004, em São José dos Campos, SP

Quem Somos Aprox. 1300 Funcionários permanentes ~300 Doutores, ~400 MsC e Engenheiros, ~200 Técnicos, ~400 Administrativos Aprox. 2500 Pesquisadores, Bolsistas, Contratados (Financiamentos Diversos) [ ~600 Estudantes Doutorado/Mestrado em 6 Programas]

Onde Estamos: Nossas Instalações Nacionais INPE – Cachoeira Paulista – SP Produção Imagens/CPTEC/LAS-Combustão

Onde Estamos: Nossas Instalações Nacionais INPE – Atibaia – SP Radio-Observatório de Itapetinga INPE – São Paulo – SP – Universidade Presbiteriana Mackenzie Centro de Radioastronomia e Aplicações Espaciais - CRAAE Centro de Rádio-Astronomia e Astrofísica Mackenzie – CRAAM INPE – Eusébio – CE Rádio-Observatório Espacial do Nordeste - ROEN INPE – Natal  – RN – Centro Regional Natal Campus da Universidade Federal do RN INPE – São Luís – MA Observatório Espacial de São Luís INPE - Centro Regional Sul Estação de São Martinho da Serra – RS (foto) Sede em Santa Maria – RS (Campus UFSM) INPE – Cuiabá – MT Unidade Regional de Cuiabá - ETC

O Problema ou a Oportunidade ? O recém divulgado relatório do IPCC sobre a base científica das mudanças climáticas conclui, com acima de 90% de confiança, que o aquecimento global dos últimos 50 anos é causado pelas atividades humanas O Brasil é vulnerável às mudanças climáticas atuais e mais ainda às que se projetam para o futuro 

Previsões de aquecimento global até 2100 para diferentes cenários de emissões Fonte: IPCC 2007 WGI AR4 Cenários de Emissões: A2 = “Business as usual” (850 ppm em 2100) A1B = emissões crescem até 2050 depois decrescem (720 ppm em 2100) B1 = emissões crescem pouco até 2030 e decrescem para estabilização em 550 ppm

Diminuição das chuvas no Brasil no inverno Mudanças na Precipitação para 2090-2099 (% relativa a 1980-1999) para Cenário A1B Aumento das chuvas na Bacia do Prata no verão Diminuição das chuvas no Brasil no inverno Fonte: IPCC 2007 WGI AR4

Temperaturas médias subiram de 0,7 C nos últimos 50 anos no Brasil! Tmin subiu quase 1 C! Projeto Mudanças Climáticas (colaboração INPE, USP, FBDS) Relatório 2 (Obregón e Marengo, 2007)

Aumento das chuvas no Sul do Brasil (1951-2002) Causa do Aumento das Chuvas: Variabilidade Natural ou Aquecimento Global? Projeto Mudanças Climáticas (colaboração INPE, USP, FBDS) Relatório 2 (Obregón e Marengo, 2007)

Anomalias de chuva anual [(2071-2100)- (1961-90)] em mm/dia Seco Seco Seco Seco B2 A2 Anomalias da temperatura anual [(2071-2100)- (1961-90)] em oC Quente Quente B2 A2 Projeto do INPE de Mudanças Climáticas (colaboração INPE, USP, FBDS)

Mudanças Climáticas e a Cultura do Café Arábica em Minas Gerais Verde: áreas mais propícias

Futuro dos Biomas Amazônicos? 2000 2100 floresta savana caatinga campos deserto “Savanização” da Amazônia: um estado de equilíbrio na relação bioma-clima? fontes: Oyama and Nobre, 2003 e Salazar, Oyama and Nobre, 2007

Impactos potenciais das mudanças climáticas no Brasil Ecossistemas Naturais Zonas Costeiras Agricultura e Silvicultura Recursos Hídricos Saúde Humana Desastres Naturais Energias Renováveis

Terra como um Sistema

Limites para os Modelos Complexity of the phenomenon Uncertainty on basic equations Solar System Dynamics Meteorology Chemical Reactions Hydrological Models Particle Physics Quantum Gravity Living Systems Global Change Social and Economic source: John Barrow (after David Ruelle)

Cenário Brasil: Simulação Sistema terrestre Rede Brasileira de Mudanças Climáticas (MCT) Programa CLIMA – FAPESP Centro de Ciência do Sistema Terrestre (INPE)

Rede Brasileira de Mudanças Climáticas Cenários futuros de mudanças climáticas Impactos em Agricultura, Energias Renováveis, Desastres Naturais, Gerenciamento de Ecossistemas, Recursos Hídricos, Zonas Costeiras, Saúde

Rede Brasileira de Mudanças Climáticas Estudos sobre Adaptação às Mudanças Climáticas Tecnologias para Mitigação de Emissões de Gases de Efeito Estufa

Centro de excelência interdisciplinar em Ciência do Sistema Terrestre INPE: Visão de Futuro Centro de excelência interdisciplinar em Ciência do Sistema Terrestre Como o ambiente da Terra está mudando, e quais as consequências para a nossa civilização? fonte: IGBP

Agenda INPE 2007-2015 Agenda Científica Agenda Tecnológica Resposta brasileira às mudanças globais Agenda Tecnológica Programa espacial gerando inovação na indústria Agenda Social Benefícios sociais do programa espacial Saúde, cidades, gestão pública, defesa civil, energia

Desafio: Aproveitar a Oportunidade Uma Janela de oportunidade se apresenta para o estabelecimento de uma agenda técnico-científica avançada, mobilizadora e integradora.

Para isso faz-se necessário planejar e organizar as vocações institucionais, ampliando a agenda científica para além das mudanças climáticas, com um caráter único e inovador, um foco temático na interface entre Ciência do Sistema Terrestre e uma agenda de Desenvolvimento para o País.

Ciência do Sistema Terrestre Desenvolvimento. Essa temática caracteriza a idéia-força do INPE:Uma agenda focada em Ciência do Sistema Terrestre Desenvolvimento.

O Grande Desafio ... ... sem resposta, de como obter desenvolvimento econômico e social com base na equidade enquanto, ao mesmo tempo, se reduz a pressão sobre as variáveis ambientais do sistema, produz ... ... a grande oportunidade para a formulação de uma agenda para as aplicações e inovações derivadas de um programa em Ciência do Sistema Terrestre.

PE do INPE: Dezembro de 2006 Painel Internacional: Earth System Science Estudos Encomendados: Earth System Science in Brazil: Point of View Guy P. Brasseur Earth and Sun System LaboratoriesNational Center for Atmospheric ResearchBoulder ColoradoUSA Human Dimensions of Earth System Science Subsídios para o Painel Internacional sobre a Ciência do Sistema Terrestre Daniel Joseph Hogan NEPO, Universidade Estadual de Campinas A Study on Earth System Science J. Shukla, J. L. Kinter III, P. R. Houser President, Institute of Global Environment and Society (IGES) Director, Center for Ocean-Land-Atmosphere Studies (COLA) Director, Center for Research on Environment and Water (CREW)

Painel de Especialistas: Recomendações Uma contribuição única para um programa em Ciência do Sistema Terrestre, no caso do Brasil, seria o seu estabelecimento em torno de uma temática: Ciência do Sistema Terrestre e Desenvolvimento, que não se encontra na agenda global e estabelece uma necessidade do país

Painel de Especialistas: Recomendações CST no Brasil: produção regular de cenários ambientais em décadas, em estreita colaboração com centros mundiais que fazem projeções na escala de séculos

Competências no INPE em Ciência do Sistema Terrestre Centro para Supercomputação em Modelagem: Operacional Modelagem atmosférica, oceânica, da cobertura vegetal e de usos da terra e produtos de previsão de tempo e clima

Competências no INPE em Ciência do Sistema Terrestre Modelagem e interações Sol-Terra Aplicações de dados de sensoriamento orbital Controle de operações de satélites e estações de coleta de dados

Competências no INPE em Ciência do Sistema Terrestre Um programa em Ciência do Sistema Terrestre, no INPE, que deve observar e estabelecer e/ou consolidar as colaborações necessárias com outros programas similares e/ou em áreas complementares já existentes no país e no mundo.

Foco Técnico-Científico: Interfaces para Modelos Regionais e Locais Interface Sol-Terra Interface oceano-atmosfera Interface terra-atmosfera Interface terra-oceano Interface tempo-clima Interface clima-sociedade Interface química-clima Interfaces entre sistemas biofísicos e sociais

Modelos Regionais/Modelos Locais Interfaces X X X X X X X X X x insuficiente competência nacional Modelos Regionais/Modelos Locais

Capacidade Instalada no INPE para Simulação do Sistema Terra

Onde Estamos: Infra-Estrutura de Supercomputação 2007: Cluster Massivamente Paralelo de 1.100 processadores e 5.7 TFlops NEC SX-6 1994 1998 2004 1PByte 40 TFlops + armazenamento e energia

Onde Precisamos Estar: TFlops Center Nos próximos 5-10 anos, o desenvolvimento de uma nova geração de modelos e de métodos análise de dados vai necessitar de um pequeno número de centros de modelagem com facilidades computacionais com a capacidade de cálculo na ordem de petaflop (capability machines) e vários outros centros com facilidades computacionais com a capacidade de cálculo na ordem de teraflop (capacity machines).

Onde Precisamos Estar: TFlops Center O Brasil deve buscar estabelecer facilidades computacionais da ordem de teraflop , e deve estabelecer uma forte conecção com as facilidades globais na escala de petaflop.

O Que Produzir Ciência do Sistema Terrestre no Brasil deve centrar sua operação em produzir, em bases regulares, cenários ambientais de 1 a 10 anos, com modelos em escala local e regional, e trabalhar em cooperação estreita com os centros que produzem projeções de 100 anos na escala global

( Poderíamos começar com 10 TFlop Pico !! ) TFlop Center para esta Agenda Uma Infra-Estrutura de 20 TFlop Pico Exclusiva para os Modelos Integrados Regionais e Locais ( Poderíamos começar com 10 TFlop Pico !! )

Programa CLIMA - FAPESP: Estágio Atual Programa FAPESP de Pesquisas em Mudanças Climáticas Globais: agenda científica e recursos anuais já definidos (R$ 12 milhões/ano por 10 anos) Baseado em programas anteriores de sucesso: Genoma, Biota

Organização do programa FAPESP Chamadas periódicas de projetos de pesquisa Comitê Científico Coordenação Executiva (INPE) International Advisory Board Revisões bi-anuais

FAPESP considera co-financiar (20%) o supercomputador do INPE Programa CLIMA - FAPESP: Estágio Atual Compartilhar “International Advisory Board” entre os programas FAPESP-MCT Compartilhar Coordenação Executiva da Rede Nacional MCT com o programa FAPESP (INPE) FAPESP considera co-financiar (20%) o supercomputador do INPE

O que o INPE tem a Oferecer Centro consolidado na área de previsão de tempo e clima com extensivo uso de modelos numéricos computacionais apoiados em máquinas de alto desempenho Centro consolidado na área de aplicações de dados de sensoriamento orbital e com o controle da operação de satélites e estações de coleta, recepção e distribuição de dados orbitais variados

História de competência técnico-científica, que inclui grupos de excelência com trabalhos em várias das áreas associadas a Ciência do Sistema Terrestre Experiência consolidada em cooperações técnico-científicas internacionais com diversos graus de participação em grandes projetos interdisciplinares e inter-institucionais e interfaces com os centros globais de modelagem e simulação

Palavra Mágica ( Díficil !) : Cooperação !! O INPE tem relações estabelecidas e consolidadas com os grandes centros de modelagem climática e ambiental no mundo INPE tem uma Agenda O INPE tem uma Agenda Palavra Mágica ( Díficil !) : Cooperação !!

Obrigado! Cortesia do Slide: Guy Brasseur, NCAR, EUA