Resumos de Exame IAC - Gestão Marinha e Costeira PDF

UNIVERSIDADE DO ALGARVE FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS IMPACTE DAS ALTERAÇÕES CLIMÁTICAS NOS SISTEMAS MARINHOS E COSTEIROS RESUMOS EXAME GESTÃO MARINHA E COSTEIRA 1 CLIMA E ALTERAÇÕES CLIMÁTICAS 1.1 CLIMA O clima traduz a média estatística das c...

UNIVERSIDADE DO ALGARVE FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS IMPACTE DAS ALTERAÇÕES CLIMÁTICAS NOS SISTEMAS MARINHOS E COSTEIROS RESUMOS EXAME GESTÃO MARINHA E COSTEIRA 1 CLIMA E ALTERAÇÕES CLIMÁTICAS 1.1 CLIMA O clima traduz a média estatística das condições atmosféricas de uma determinada região por um longo período de tempo (de 30 anos) de diversos parâmetros como: temperatura; humidade; pressão atmosférica; vento; precipitação; etc. O clima pode ser avaliado a nível global, regional ou microclima. 1.2 TIPOS DE CLIMA Os 5 principais tipos de clima são: * Equatorial; * Árido; * Temperado quente; * Neve ou gelo; * Polar. Figura 1 - Tipos de Clima. As zonas principais vão ter diferenças na precipitação e na temperatura. E aí há diferenças na quantidade e na sua distribuição (se há ou não há estações do ano e se são húmidas e quentes ou secas e quentes, etc.). Diferenças na precipitação e temperatura geram diferenças na quantidade e distribuição (estações do ano). Parâmetros que influenciam a distribuição do clima: Inclinação do eixo da Terra influencia as estações e a Latitude incidência da luz (insolação na superfície da Terra) Circulação atmosférica Zonas de convergência e divergência dos ventos Permitem o transporte de calor → diferença de temperatura e Efeito das correntes marinhas de humidade quando se está ao lado de um oceano Relevo Barreiras físicas que influenciam temperatura e precipitação “O presente é a chave do passado” → funciona das duas maneiras → o passado é a chave do presente e do futuro. Para perceber como o clima evoluiu no passado precisamos de saber como evoluiu hoje. Necessitamos de conhecimentos de biologia, oceanografia, meteorologia, geologia paleoceanografia, paleoclimatologia para conseguirmos uma visão global. Temos de ter informação sobre: * Biosfera - vegetação é muito importante devido à fotossíntese e respiração (produção primária nos oceanos). Precisamos para controlar o teor de CO2 da atmosfera. * Atmosfera - (mais do que a atmosfera, também consideramos o universo - ventos solares): perceber como as massas de ar, nuvens e outros (partículas) se movimentam na atmosfera. A espessura e composição da atmosfera influencia as alterações climáticas → gases com efeito de estufa. * Criosfera - mantém uma grande quantidade de água no continente. Circulação oceânica, quantidade de água nas bacias, salinidade da água dessas bacias, quantidade de energia refletida (quanto mais gelo, mais reflexão da energia solar e maior retroação positiva) * Litosfera - abertura e fecho do oceano, rotação da Terra (se núcleo da terra não fosse como é, não teríamos o campo magnético, que também regula o clima, nos protege dos ventos solares e muda ao longo do tempo geológico - não tem sempre a mesma intensidade nem sempre a mesma polaridade), * Hidrosfera - responsável para transportar o calor. Se temos invernos sem gelo ou com gelo é devido a essa distribuição. Circulação termohalina → circulação de grande escala. Para conseguirmos comparar o passado ou atual para ter previsoes do futuro temos de ter as condiçoes todas iguais e perceber como interagem entre elas. 1.3 SISTEMA CLIMÁTICO 1.3.1 FORÇAMENTO EXTERNO, INTERNO E RESPOSTAS No sistema climático existem uma variedade de causas ou forças externas ao sistema, nomeadamente alterações na tectónica de placas, alterações na órbita terrestre e alterações na força solar, que provocam interações internas no sistema entre a atmosfera, gelo, vegetação, oceanos e superfície terrestre causando variações nas mesmas resultantes de respostas Figura 1 - Esquema de causas, interações e respostas no sistema climático. às interações. 1.3.2 INTERAÇÕES CLIMÁTICAS Existem ainda um conjunto de interações climáticas no sistema, as quais são representadas na figura 2. Figura 2 - Interações climáticas. 1.4 ATMOSFERA E EFEITO DE ESTUFA Quando os raios solares atingem a superfície terrestre, devido à camada de gases de efeito estufa, cerca de 50% são refletidos pela atmosfera. A outra parte, atinge a superfície terrestre, aquecendo-a e irradiando calor. Os gases de efeito estufa podem ser comparados a isolantes, pois absorvem parte da energia irradiada pela Terra. O que acontece é que nas últimas décadas a liberação de gases de efeito estufa (na sua maioria vapor de água, dióxido de carbono e ozono), em virtude de atividades humanas, aumentou consideravelmente. Através dessa acumulação de gases, uma maior quantidade de calor está a ser retido na atmosfera, Figura 3 - Efeito de estufa. resultando no aumento de temperatura. Essa situação dá origem ao aquecimento global. 1.5 CRIOSFERA: ALBEDO Albedo ou coeficiente de reflexão - é o poder de reflexão de uma superfície. É a razão entre a radiação refletida pela superfície e a radiação incidente sobre ela. O albedo expressa-se em percentagem, sendo medido numa escala que vai de zero, para nenhuma reflexão por uma superfície perfeitamente negra, até 1, para uma reflexão perfeita, por uma superfície branca.  Parte da superfície da Terra possui água no estado sólido (neve, gelo, glaciares, permafrost, icebergs, etc.) Nestas regiões, a temperatura encontra-se abaixo do ponto de congelação. Estas zonas possuem um elevado albedo. Na figura 4 podemos observar como um aumento da temperatura resulta num derretimento do gelo, passando a superfície a ser mais escura e com menor albedo, acumulando uma maior quantidade de radiação, traduzindo- Figura 4 - Degelo e albedo. se num aumento de temperatura. Na figura 5, o mapa do albedo terrestre, podemos observar que o albedo é maior nos polos, onde a reflexão é maior devido à neve e ao gelo. Podemos também observar que o menor albedo, e, portanto, onde existe uma menor reflexão é na zona equatorial e em massas de água (oceanos). Figura 5 - Mapa do albedo. 1.6 FATORES QUE AFETAM O CLIMA GLOBAL Existem diversos fatores responsáveis pela alteração do clima a nível global. Destacam-se as que atuam no menor intervalo temporal, milhões a milhares de anos, sendo elas: * variações da atmosfera, * excentricidade da órbita, * obliquidade do eixo, * circulação oceânica, * radiação solar, * atividade vulcânica. Figura 6 - Fatores que afetam o clima global temporalmente. 1.7 ALTERAÇÕES CLIMÁTICAS 1.7.1 EVIDÊNCIAS DAS ALTERAÇÕES CLIMÁTICAS Existem diversas evidências que a temperatura média do sistema tem aumentado, sendo as principais consequências: * Aumento global da temperatura do ar e dos oceanos; * Subida do nível médio global do mar; * Redução da cobertura de gelo e de neve. 1.7.2 CAUSAS DAS ALTERAÇÕES CLIMÁTICAS: NATURAIS OU ANTRÓPICAS? Na figura 7 é possível observar que a concentração de dióxido de carbono na atmosfera aumentou drasticamente nos últimos 50 anos, isto por causa da ação antrópica. Estes valores têm vindo a aumentar desde a revolução industrial e como consequência a este aumento a temperatura do sistema acompanhou o crescimento. Figura 7 - Concentração de dióxido de carbono nos últimos 450 mil anos. Figura 8 - Ciclo do carbono: natural vs. antrópico. 2 PALEOCLIMATOLOGIA Paleoclimatologia é o estudo das variações climáticas ao longo da história da Terra. Para isso, são estudados vestígios naturais que podem ajudar a determinar o clima em épocas passadas. A paleoclimatologia engloba arqueologia, geologia, história, antropologia, ciências do mar, biologia e ecologia, física e química, meteorologia. 2.1 ARQUIVOS DAS ALTERAÇÕES CLIMÁTICAS Sedimento e solo: têm partículas, têm matéria orgânica, não são consolidados. o sedimento tem como origem o transporte (principalmente pela água, mas também pelo vento e gelo) sendo depositado, sedimentado num local final ® implica uma degradação na idade (quanto mais profundo o sedimento, mais velho e quanto mais à superfície, mais novo). Acumula também restos da coluna de água que permite obter informações sobre essa coluna. o solo é alteração de rocha in situ que se degrada/transforma, que acumula matéria orgânica da vegetação ou dos seres vivos à sua volta. A parte do solo mais antiga é a que está em profundidade (porque se degrada pela rocha e a parte externa na rocha é a que degrada primeiro e é a mais recente). Ele é mais desenvolvido à superfície. Não se consegue utilizar com uma escala temporal. Desenvolve-se devido a alterações de condições de humidade e temperatura da superfície em profundidade. Taxa de sedimentação numa bacia oceânica ® maior e mais rápida na margem (do continente e pela maior produtividade primária). Alguns arquivos são: * Sedimento (marinho e continental); * Rocha; * Gelo continental - teor de CO2 na atmosfera ® bolhas de ar no gelo; * Dados históricos do oceano; * Arte; * Informação instrumental; * Dendrocronologia - anéis das árvores ® informações sobre: luz, temperatura, pluviosidade, qualidade do solo, nutrientes, sismos; * Estalagmites: mais recente por fora; relacionado com a água do solo; informações sobre pluviosidade ® cavidades cársicas. Conjunto formado por precipitação carbonatada nas cavidades cársicas: espeleotemas. Depósitos continentais; * Corais de recife ou profundidade (utilizados para caracterização da evolução das condições das águas profundas para perceber circulação termohalina. 2.2 INDICADORES PALEOCLIMÁTICOS / PALEOAMBIENTAIS Proxies são indicadores biológicos, físicos e químicos obtidos através de materiais biológicos, físicos e químicos que ficam preservados no registo geológico. São encontrados em diversos arquivos. Um só proxy sozinho dá-nos alguma informação, mas não é muito fidedigna nem suficiente. Para conseguirmos aferir com maior exatidão as alterações que ocorreram ao longo do tempo temos que utilizar mais proxies. Os indicadores (proxies) são encontrados em diferentes arquivos como: * Anéis de árvores; * Arquivos sedimentares em lagos – varvas; * Depósitos continentais – espeleotemas; * Arquivos marinhos – corais; * Arquivos de gelo. 2.2.1 INDICADORES FÍSICOS – SEDIMENTO Indicadores Físicos Componente Informações dadas Salinidade, temperatura, cobertura do Composição de Minerais e fósseis no arquivo gelo, níveis de O2, disponibilidade de sedimento nutrientes e origem das partículas Textura do Tamanho e forma partículas de Transporte sedimentar, distancia à fonte sedimento sedimento sedimentar e energia do ambiente Estrutura do Forma e espessura das camadas Ambiente deposicional, direção vento, sedimento de sedimento períodos de maior pluviosidade, sismos e tsunamis Cor do sedimento Composição e fontes do sedimento Massa de sedimento por unidade Densidade do de volume (controlada pela sedimento composição do sedimento e o espaço vazio entre os grãos) Facilidade com que os sedimentos Mudanças da composição sedimentar, Propriedades se podem magnetizar. Velocidade granulometria do sedimento, espaços magnéticas do de ondas P ® elasticidade dos vazios numa amostra de sedimentos e sedimento materiais. Resistividade ® origem da fonte sedimentar. condutividade dos materiais 2.2.2 INDICADORES BIOLÓGICOS Os indicadores biológicos incluem restos de organismos vivos que ficam preservados nos registos de sedimentos. De origem terrestre De origem marinha/aquática Pólen e esporos: Foraminíferos: Estruturas microscópicas que fazem parte do ciclo Organismos unicelulares protistas, em todos os reprodutivo das plantas; ambientes marinhos, muito diversos e abundantes; Os órgãos de pólen são produzidos por plantas Planctónicos ou bentónicos; com sementes e os esporos são produzidos por Ciclo de vida curto; plantas vasculares mais primitivas (como os Registam nas suas conchas carbonatadas as musgos); alterações ambientais, preservando essa São dispersos através do vento, insetos e chuva; informação após a sua morte; Através da sua análise, podemos reconstruir Podem ser utilizados como indicadores ambientais padrões de vegetação do passado e o seu clima a diferentes escalas temporais e espaciais. associado. Ostracodes: Crustáceos que vivem em todos os ambientes Macro fósseis vegetais: aquáticos (oceanos, estuários, água doce); Partes de plantas observáveis a olho nu que ficam Planctónicos ou bentónicos; preservadas no registo fóssil. Constituídos por 2 valvas que podem ser calcarias Exemplo: folhas, flores, estruturas reprodutivas e ou quitinosas; outros fragmentos de plantas. São sensíveis a mudanças no ambiente ® ferramentas valiosas para reconstruir variações passadas no clima Diatomáceas: Carvão: Microalgas fotossintéticas que possuem É o resíduo de carbono que persiste após a esqueletos de sílica; queima das plantas e outras materiais orgânicos. Ambientes marinhos e de água doce; É preservado no sedimento como resultado de Indicadoras da qualidade da água, muitas incêndios na vegetação circundante. ocorrem em condições extremas de temperatura, Usado para reconstruir mudanças na frequência e desde calotas polares até fontes termais quentes. magnitude dos incêndios no ecossistema. Outros: cistos de dinoflagelados, dinoflagelados, nanoplâncton calcário, radiolários. Moluscos (origem terrestre e aquática): Grupo diversificado de invertebrados; Ocorrem em ecossistemas terrestre, de água doce, estuarinos e marinhos; A maioria secreta uma concha carbonatada, que pode fossilizar; Abrangem mais de 540 milhões de nos de história da Terra; Fornecem informações sobre vários parâmetros ambientais como salinidade, temperatura, nutrientes, profundidade da água e substrato. 2.2.3 INDICADORES QUÍMICOS A composição química dos organismos aquáticos é afetada pela química da água em que se formam. A água, por sua vez, é influenciada pela temperatura e precipitação. Isótopos são átomos do mesmo elemento, como carbono (C) ou oxigénio (O), ligeiramente diferentes. Proporções de isótopos estáveis do mesmo elemento podem ser medidas em Análise dos arquivos paleoclimaticos para inferir uma ampla gama de informações sobre o clima isótopos passado. estáveis das Reconstrução da temperatura da água do mar carapaças dos Delta -18O (d18O): na atmosfera a proporção 18O/16O é controlada pela temperatura organismos (evaporação), precipitação (condensação) e circulação atmosférica. Na água do mar o d18O depende da temperatura. Quanto maior a temperatura da água, mais empobrecidas em d18O serão as carapaças dos organismos, temperaturas mais baixas, carapaças enriquecidas em d18O. Concentrações de elementos químicos nos sedimentos ou outros arquivos, como ferro, titânio, fosforo, cálcio, sílica, entre outros. Informações sobre: Intensidade da erosão * Variações na precipitação e no fluxo dos rios; * Deflorestação; Análises * Incêndios. Elementares Produtividade nos lagos e dos oceanos * Entrada de nutrientes provenientes da terra; * Intensidade do upwelling; Atividades humanas * Agricultura, elementos libertados por fertilizantes ou esgotos; * Atividades de mineração libertação de metais pesados (Chumbo, Cobre, Zinco). Moléculas orgânicas exclusivas de um organismo ou grupo específico de organismos. Podem ser preservados em sedimentos e rochas após a desintegração do próprio organismo. As medições da sua abundância podem ser usadas como proxy da distribuição e abundância passadas dos organismos. Biomarcadores Alguns biomarcadores podem ser usados para reconstruir parâmetros físicos e orgânicos químicos (por exemplo, como temperatura, pH, salinidade). Por exemplo, alquenonas são biomarcadores produzidos por algas marinhas. A sua estrutura molecular está relacionada com a temperatura da água em que as algas cresceram. Em temperaturas mais elevadas são produzidas mais alquenosas saturadas. O uso de indicadores paleoclimáticos requer um conhecimento de como este indicador está relacionado com alguns aspetos do clima. Por exemplo: * Gases atmosféricos presos no gelo glacial (Ex: dióxido de carbono e metano), fornecem uma medição relativamente direta da química atmosférica no momento em que o gelo se formou e foi selado da atmosfera. * Medições de isótopos estáveis (Ex: oxigénio e carbono) de conchas de organismos marinhos são menos diretas. Esses proxies indiretos requerem estudos de calibração no sistema moderno para estabelecer a relação entre os processos climáticos e o indicador. Figura 9 - Resolução temporal dos proxies. Na figura 10 podemos verificar para cada proxy qual o seu intervalo temporal de amostra, resolução temporal e ainda para que parâmetros este fornece informações. Figura 10 - Informação obtida a partir dos indicadores paleoclimáticos. 2.3 CRONOLOGIA 2.3.1 MÉTODOS DE DATAÇÃO Datação relativa - através do conhecimento das camadas, do ambiente em que se depositaram, dos organismos que ocorrem com os proxies que identificamos podemos obter idades relativas da sequência que estamos a analisar. Identificamos as posições mais antigas e as mais recentes. Datação absoluta - idades com valor de erro, que é maior para as idades mais antigas. Depende do material e métodos utilizados e disponíveis para datar. Figura 11 - Datação relativa vs. absoluta. 2.3.2 CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS DE DATAÇÃO MAIS USADOS * Sideral (tempo solar) - registos históricos; dendrocronologia e cronologia de varvas. * Isotópico - radiocarbono (ATUAL); potássio-árgon; séries uranio; uranio “trend” e isótopos cosmogénicos. * Radiogénico - traço de fissão; luminescência; ressonância spin eletrão. * Químico e biológico - racemização dos aminoácidos; hidratação de obsidiana e “tephra”; liquenometria e química do solo. * Geomorfológico - desenvolvimento do perfil de solo; meteorização rochosa e mineral; posição geomorfológica; taxa deposição e taxa deformação. * Correlação - paleomagnetismo; tefrocronologia; esporos e pólen; outros fósseis e artefactos; isótopos estáveis e variações orbitais. 3 ESCALA TEMPORAL DAS ALTERAÇÕES CLIMÁTICAS: EVENTOS DE EXTINÇÃO Já se reconhecem diversos eventos de extinção desde o câmbrico até ao cenozoico. Os grandes 5 eventos são eventos em massa (ordovício; fim do devónico; fim do pérmico; fim do triásico; fim do cretácico). Figura 12 - Escala Temporal. Compreensão do contexto e natureza das alterações ambientais associadas a eventos de extinção (marinhos e continentais) Dados: * Geocronologia; * Geoquímica; * Mineralogia; * Paleontologia; * Sedimentologia; Figura 13 - Eventos de extinção. * Estratigrafia; * Paleomagnetismo; * Vulcanologia; * Geofísica. Evolução das teorias de extinção ao longo do tempo: * Extinção associadas a alterações do nível médio das águas do mar - As extinções marinhas estão relacionadas com a perda de habitat nos oceanos durante regressões generalizadas do nível médio do mar. * Teorias complexas (cenários de multicausalidade) Por definição, uma extinção em massa tem de ter efeitos ao nível global. Causas/mecanismos dos eventos de extinção Origem terrestre: * Anoxia marinha; * Acidificação dos oceanos; * Modificações na atmosfera (aquecimento/arrefecimento global); * Envenenamento por metais tóxicos; * Vulcanismo. Origem extraterrestre: * Impacto meteoritos; * Raios gama. Mecanismos capazes de afetar a biosfera de forma catastrófica (Promovem desestabilização a uma escala global da Atmosfera): * Vulcanismos * Impacto meteoritos Os processos atmosféricos são cruciais para a ocorrência de extinções globais. A coincidência entre vulcanismo em grande escala e eventos de extinção não prova a casualidade destes últimos, no entanto, a frequência da sua ocorrência é alta. Muitas das extinções promovidas pelo vulcanismo são acompanhadas de grandes excursões negativas isotópicas de carbono, suportando esta hipótese. O elevado PCO2/reduzido pH resulta em: * Acidificação dos oceanos (resultante da injeção de CO2 na atmosfera) ® redução do potencial de biomineralização por parte dos organismos com esqueleto carbonatado. * Induzir hipercapnia (presença excessiva de dióxido de carbono no plasma sanguíneo – diminuição da capacidade dos pigmentos respiratórios para oxigenar os tecidos) ® diminuição nas taxas de crescimento, reprodução e sobrevivência. As maiores ameaças à biodiversidade na atualidade são: * Mudanças climáticas induzidas pelo aumento do CO2 – aquecimento global; * Acidificação dos oceanos; * Anoxia dos oceanos * (Perda de habitat) Uma das maiores fraquezas na compreensão de cenários de extinção corresponde à falta de conhecimento dos efeitos dos múltiplos processos de stress ambiental implicados nas extinções. Outra causa a ter em conta é: * A configuração dos continentes ® a disposição dos continentes no globo terrestre afeta a atmosfera e as correntes oceânicas. A evolução dos níveis de CO2 e O2 atmosféricos ao longo do Fanerozoico Desde câmbrico até ao cenozoico - altura de mais registo fóssil com qual possamos comparar a nível da Terra. A linha azul horizontal tracejada é o nível de oxigénio - atual ® 21 % Parte verde + escura: onde começou a haver grandes alterações ao nível do oxigénio atmosférico e grande diminuição do CO2 ® associado à terrestrialização (quando algas e plantas começaram a tomar os continentes). Zona a verde-claro: 2 picos de CO2 e O2 muito semelhantes (silúrico e devónico): adaptação da atmosfera terrestre ® tanto no processo de terrestrialização (fotossíntese a debitar mais oxigénio) e a nível do CO2 Figura 14 - Evolução do dióxido de carbono e oxigénio. devido à formação de vulcanismo (CO2 não diminuiu nessa época). Setas vermelhas: indicam os dois maiores momentos de extinção em massa que se conhecem no registo geológico. À esquerda no fim do ordovícico (nível baixo de oxigénio e elevado de dióxido de carbono ® maioria do oxigénio concentrado a nível dos oceanos em gelo - glaciação) e à direita entre o pérmico e triásico (grandes níveis de oxigénio ® grande concentração de plantas terrestres). No pérmico também há camadas de carvão (30m de espessura). Carbónico ® grandes concentrações de carbono ® responsáveis pela revolução industrial. Depositadas nessa altura. A evolução dos níveis de O2 atmosféricos e a sua relação com o processo de terrestrialização Outro proxy que está a ser utilizado em alguns estudos para inferir o nível do oxigénio ao longo do tempo geológico é o estudo de pedaços de carvão (charcoal)à pequenas quantidades de matéria orgânica queimada (pode não ser carvão por si só. São achados nos sedimentos. Só começou a formar-se esta matéria queimada aquando da terrestrialização. Eles utilizam, quer a evolução a nível das plantas, desde o silúrico (plantas simples) até à Figura 15 - evolução dos níveis de oxigénio. formação e diversificação ao longo do tempo geológico (silúrico até pérmico), quer a quantidade de carvão e tipo de carvão que analisam ® possibilidade de fazer curva com os níveis de oxigénio que existiam nessa altura. Atualmente sabe-se que para a existência de fogo e para a sua alimentação tem que haver um intervalo de oxigénio entre os 13-35%. Acima dos 35%, os fogos que se formam não se conseguem extinguir (apenas quando oxigénio se queimar todo). Com base nos estudos feitos, viram que a percentagem de oxigénio ao longo do tempo geológico bate certo com os outros Proxies que existem para a determinação do oxigénio à superfície da Terra, nomeadamente os isótopos estáveis de oxigénio. Quanto mais antigo o sedimento a utilizar ® margem de erro aumenta ® para termos mais certezas e confirmações do que poderá ter passado é a conjugação dos diferentes Proxies. Ou datações técnicas em várias zonas do planeta para termos uma ideia do global.  4 MATÉRIA ORGÂNICA SEDIMENTAR Origina-se a partir de matéria orgânica viva e de produtos do seu metabolismo; De uma forma simplificada, refere-se a todas as partículas de origem orgânica presentes nos sedimentos; A matéria orgânica fóssil presente nas rochas sedimentares geralmente represente a percentagem mais baixa da fração sedimentar. O estudo da MO foca-se na compreensão da interação entre biosfera e geosfera. A evolução da matéria orgânica ao longo do tempo geológico. Desde o Pré-câmbrico (~636 M.a) e durante o Paleozoico inferior, os organismos marinhos fotossintéticos (bacteriais fotossintéticas e algas cianófitas) eram as fontes dominantes de carbono no planeta até as plantas aparecerem nos continentes (~470 M.a). Ainda hoje, estimativas indicam que o fitoplâncton marinho e as bactérias são responsáveis por cerca de 50% a 60% da produção do carbono global. Animais superiores ® a sua contribuição para o conteúdo de MO nos sedimentos é muito pequena, podendo ser negligenciada. Produção, distribuição e preservação de MO sedimentar A quantidade e qualidade de MO acumulada nas bacias sedimentares é basicamente o resultado de influência combinada da produção de biomassa, processos de degradação químicos e processos de deposição sedimentares. As partículas orgânicas comportam-se como partículas inorgânicas de baixa densidade nos sistemas sedimentares (Ex: estão sujeitas a ser separadas por tamanhos). Preservação ou destruição de MO em sedimentos depositados recentemente Em ambientes aeróbicos arenosos e porosos, a livre circulação de água contendo oxigénio dissolvido resulta na destruição de MO. Da mesma forma, quanto mais poroso for sedimento menos MO é retirada. Em argilas finas e lamas carbonatadas, a água existente nos poros dos sedimentos torna-se quase um microambiente fechado, privado de oxigénio. As condições anaeróbias são rapidamente estabelecidas, preservando a MO. Palinofáceis - Sedimentos com uma associação distinta de MO microscópica que reflete condições ambientais especificas. Palinologia - Estudo de microfósseis com membrana orgânica resistente à ação de ácidos fortes (HCL e HF) ® palimorfos. Figura 16 - Palimorfos continentais e marinhos. 5 CLIMA DO PASSADO 5.1 PERÍODOS GLACIARES E INTERGLACIARES Estádios Isotópicos Marinhos (MIS) ® variação dos isótopos de oxigénio em cores do oceano. Variam ao longo do tempo ® cada variação é considerada um estádio isotópico marinho. * Valores pares (do lado esquerdo do retângulo azul) - períodos glaciares (períodos em que tivemos mais frio na Terra); * Valores ímpares (do lado direito do retângulo azul) - períodos interglaciares (períodos em que tivemos condições mais amenas na Terra). Figura 17 - correlação cronostratigráfica global para os últimos 2.7 milhões de anos. Alternância de períodos paleoclimaticos quentes e frios, deduzidos de dados de isótopos de oxigénio em sedimentos marinhos. Figura 18 - Períodos paleoclimáticos.  * Ciclicidade de 100 000 anos, com sobreposição de pequenos ciclos de 41 000 anos e 21 000 anos. * Variação do CO2. A concentração de CO2 analisando as bolhas de ar no core de gelo varia ao longo do tempo. * Períodos mais quentes a amarelo ® concentração de CO2 mais elevada ® períodos interglaciares. * Períodos mais frios a azul ® concentrações de CO2 mais baixa períodos glaciares. Figura 19 - Alternância entre períodos glaciares e interglaciares – últimos 800 mil * Hoje: CO2 está nos 400/410 ppm anos (testemunhos de gelo). 5.2 CICLOS DE MILANKOVICH (PARÂMETROS ORBITAIS) As variações entre períodos glaciares e períodos interglaciares estão relacionados com os parâmetros orbitais da Terra. Estes parâmetros são a precessão do eixo da terra; o eixo de inclinação da terra (no verão e inverno) ® obliquidade; excentricidade (quando a terra dá a volta ao sol se está mais próxima ou mais afastada); a força solar (insolação) e estádios de glaciação O volume total de gelo e o clima variam de Figura 20 - Variações derivadas do ciclo de Milankovich. acordo com o padrão de insolação. Influencia das variações orbitais no clima Durante os períodos glaciares: menor excentricidade; eixo da terra é menor, e a largura entre o sol e a terra aumenta no verão. Menos contraste sazonal. Durante os períodos interglaciares: maior excentricidade (terra aproxima-se mais e afasta-se mais do sol na sua volta ao sol); o eixo da terra é maior (mais inclinado); a distância da terra ao sol é maior no inverno. Verão mais quente e inverno mais frio. Figura 21 - Influência das variações orbitais no clima. 5.3 VARIAÇÕES DO CLIMA E DO NÍVEL DO MAR Para os últimos 450 mil anos o que temos visto é a variação da insolação, a concentração de CO2 na atmosfera, a temperatura no Antártico e a variação do nível medio de água do mar. Nível do mar ® nos períodos mais frios, o nível médio do mar estava a 80-120 metros abaixo do zero hidrográfico. No período de 18 a 80 mil anos observa-se maior variação da temperatura, com períodos de aquecimento abrupto e gradual arrefecimento, conhecidos como ciclos de Dansgaard-Oescheger ou D-O. Variação de temperatura não constante. Figura 22 - Variação da temperatura e do N.M.M. 5.4 EVENTOS DE DANSGAARD-OESCHGER – CORE GELO GRONELÂNDIA Maiores variações da temperatura, com períodos de aquecimento abrupto e gradual arrefecimento. Dentro das glaciações o clima não foi uniforme. Ocorreram mais de 20 flutuações climática rápidas durante o último período glacial. A dinâmica existente entre a atmosfera-gelo-oceano nos mares do Norte, criou oscilações que exibem transições abruptas entre condições interestaduais com temperaturas mais amenas (quentes) e condições estadeais com frio intenso. 5.6 EVENTOS DE HEINRICH – VARIAÇÕES RÁPIDAS DE TEMPERATURA Um evento de Heinrich é um fenómeno natural, caracterizado por camadas de sedimento com partículas detríticas (ice-rafted debris), transportadas pelos icebergues que se desprenderam da calote polar para o Atlântico Norte. A instabilidade do manto de gelo leva à libertação de icebergs. Estes transportam sedimentos grosseiros que são depositados longe das margens continentais. Quando vamos colher o core de sedimento, colhemos o registo do fundo do mar e conseguimos então identificar estas camadas de sedimentos que são sedimentos diferentes e identificar quando houve períodos em que Figura 23 - Libertação de gelo. houve uma variação maior de temperatura e libertação destes glaciares e assim, relacionar com o clima. Os níveis dos detritos são contemporâneos com grandes taxas de sedimentação no Atlântico Norte, provenientes da calote Laurentida. O derretimento dos icebergs libertou grandes quantidades de água doce no Atlântico Norte. A entrada de grandes quantidades de água doce e fria pode ter alterado a densidade da água, levando a mudanças no padrão de circulação termohalina do oceano. A circulação termohalina: causa ou resposta De um modo geral: a corrente quente que chega ao polo Norte arrefece com o frio e a água do polo norte. Redistribui esse calor pelo resto do mundo, chega ao pacifico e vai aquecer e transporta esse calor pelo Mediterrâneo. Quando há a descarga de icebergs, essa zona como fica mais fria, a corrente não consegue passar, e diminui a velocidade. Figura 24 - Circulação termohalina. Durante os eventos de Heinrich a formação de água profunda no Norte do Atlântico parou/reduziu muito. Durante as fases estadeais que não são eventos de Heinrich, os locais de convecção para a formação de água profunda glaciar migrou para Sul. Durante os interestaduais a convecção da água profunda ocorria nos mares nórdicos, tal como hoje. Figura 25 - Fases nos eventos de Heinrich. 5.7 EVENTOS DE HEINRICH E CICLOS DANSGAARD-OESCHGER Os eventos de Heinrich coincidem com frases frias dos ciclos Dansgaard-Oeschger, quando ocorreram flutuações rápidas de temperatura durante o último período glacial. Figura 26 - Eventos de Heinrich e ciclos de Dansgaard-Oeschger. 5.8 PERÍODOS QUATERNÁRIO * Estádios Isotópicos Marinhos (MIS) * Alternância entre períodos glaciares e interglaciares. Ciclicidade de 100 000 anos, com sobreposição de pequenos ciclos de 41 000 anos e 21 000 anos. * Ciclos de Milankovitch (parâmetros orbitais) O volume total de gelo e o clima variam de acordo com o padrão da insolação. 5.9 ÚLTIMO MÁXIMO GLACIAL – MIS2 (22 – 18 KA) * Temperatura média 5º abaixo da atual; * Nível do mar estava 130m abaixo do nível atual; * Grandes extensões de gelo com 2-3 km de espessura; * CO2 ® 200 ppm. * O oceano ártico e grande parte da América do Norte estavam cobertos por gelo ® Glaciar Laurentidiano. * O oceano ártico e grande parte da Europa do Norte e da Ásia estavam cobertos por gelo ® Glaciar Fenoscandiano. 5.10 ÚLTIMO MÁXIMO GLACIAL – MIS2 (18 A 80 MIL ANOS) Variação maior da temperatura, com períodos de aquecimento abrupto – condições interestadiais – e gradual arrefecimento – condições estadiais, conhecidos como ciclos de Dansgaard-Oeschger ou D-O. Variações rápidas de temperatura, os eventos de Heinrichh caracterizados por descarga maciça de icebergs, coincidem com fases frias dos ciclos Dangaard-Oeschger. Durante os eventos de Heinrich a formação de água profunda no Norte do Atlântico parou/reduziu muito, mudanças no padrão de circulação termohalina do oceano. 5.11 EVENTOS DE AQUECIMENTO E ARREFECIMENTO RÁPIDO Período de aquecimento rápido do Bolling-Allerod (14.700 – 12.800 anos cal BP). Fluxos súbitos de entrada de água doce proveniente do degelo, redução ou mesmo paragem toral da circulação termohalina do Atlântico Norte, causando um novo período frio, Younger Dryas (Dryas Recente 12.800 – 11.600 anos cal BP). Causas: Fluxo súbito de água doce derivada: * Do lago Agassiz (Golfo do México); * Do degelo da América do Norte; * Do degelo do Lagoa Báltico para o Mar do Norte Diminuição da salinidade da NADW (North Atlantic Deep Water) ® Redução significativa ou mesmo paragem total da circulação termohalina do Atlântico Norte, causando um novo período frio, Younger Dryas (Dryas Recente). Figura 27 - Younger Dryas. 5.12 EVENTOS DE BOND Eventos de Bond ou ciclos climáticos 1500 anos são variações climáticas que ocorreram periodicamente a cada ≈1.470 ± 500 anos durante o Holoceno. Oito desses períodos foram identificados, com base principalmente em flutuações em detritos rochosos transportados icebergs. 5.13 VARIAÇÕES DO CLIMA DURANTE O HOLOCÉNICO: EVENTO FRIO 8.2 KA Período de arrefecimento rápido de 1 a 3 ºC, com duração de 160 anos, registado no Hemisfério Norte. Causando pela libertação rápida de água doce, proveniente do degelo na América do Norte, que levou ao enfraquecimento da circulação termohalina e à redução no transporte de calor. 5.14 VARIAÇÕES DO CLIMA DURANTE O HOLOCÉNICO: PERÍODO MEDIEVAL QUENTE Período de clima quente registado entre os anos de 900 a 1300 EC, quando as temperaturas globais estavam aparentemente um pouco mais quentes do que atualmente. Na Europa, as colheitas de cereais floresceram, as arvores alpinas subiram em latitude, foram cultivadas uvas no norte da Inglaterra. Surgiram novas cidades e a população mais do que duplicou. Os vikings aproveitaram a melhoria climática para colonizar a Gronelândia. 5.15 VARIAÇÕES DO CLIMA DURANTE O HOLOCÉNICO: PEQUENA IDADE DO GELO Período de condições, mas frias na Europa e América do Norte (1 a 2 ºC) registado entre 1300 e 1850 EC. O mar Báltico congelou, assim como muitos dos rios e lagos da Europa. O gelo compactado expandiu-se para o sul, no Atlântico, impossibilitando o transporte para a Islândia e a Gronelândia por meses a fio, levando ao declínio dos vikings. Figura 28 - Variação da temperatura. Os invernos eram muitos frios e os verões eram geralmente frescos e húmidos, o que provocou redução das colheitas, fome e declino da população. A causa exata da Pequena Idade do Gelo é desconhecida, mas há uma coincidência entre o período mínimo de manchas solares (Mínimo de Maunder) e o período da Pequena Idade do Gelo. Outra das causas da Pequena Idade do Gelo poderá estar relacionada com a Oscilação do Atlântico Norte (NAO) que durante este período foi mais persistente em modo negativo. A NAO é um sistema de pressões atmosféricas que oscilam entre os Açores e a Islândia, influenciando o clima do Atlântico Norte. 6 OSCILAÇÕES ATMOSFÉRICAS 6.1 OSCILAÇÕES DO ATLÂNTICO NORTE (NAO) Condições NAO negativas Quando os dois sistemas de pressão são fracos, o ar frio pode chegar ao norte da Europa mais facilmente durante os meses de inverno, resultando em invernos frios e secos e clima húmido no Mediterrâneo. Condições NAO positivas Quando o centro de altas pressões subtropical do Açores cresce mais forte do que o normal e o centro de baixas pressões da Islândia torna-se mais profunda que o normal, isto resulta em invernos húmidos no Norte da Europa e invernos secos no Mediterrâneo. 6.2 EL NIÑO E LA NIÑA – ENSO (EL NIÑO SOUTHERN OSCILLATION) El Niño Ventos alíseos mais fracos que o normal. A zona de água quente que geralmente estava junto à Indonésia passa a estar centrada no Oceano Pacifico. Aumento quase generalizado da temperatura da água do mar para a zona do Pacifico. Deixa de haver precipitação na zona da Indonésia e passa a haver na zona do pacifico Central e Oeste. Suprime o upwelling ® aumento a temperatura do oceano ® consequências ecológicas Camada de mistura mais espessa La Niña Ventos alíseos mais intensos que o normal. Célula de Walker como nas condições normais. Porém mais intensificada, com mais chuva e empilhamento de água na Indonésia e com mais upwelling do que o que é normal junto à costa do Peru. Efeitos ENSO Zonas em risco de seca; zonas com excesso de chuva; populações em risco associadas aos períodos de seca extrema. 7 CLIMA ATUAL 7.1 ATMOSFERA Gases efeito estufa: a abundância média global dos principais gases de efeito estufa de longa duração e bem misturados, dióxido de carbono - CO2, metano, óxido nitroso e clorofluorcarbonetos têm vindo a aumentar constantemente desde o início de 1979 até aos dias de hoje na rede global de amostragem de ar da NOAA. Parte positiva do efeito de estufa: tem um método próprio de regulação no balanço da temperatura. A temperatura média à Figura 29 - Medições de gases na atmosfera. superfície da terra é 14⁰C e se não houvesse efeito de estufa a temperatura seria de -18 ⁰C. Os impactos do efeito da estufa deixam de ser positivos depois de ser atingido o “tipping point” (pontos sem retorno). Fontes de dióxido de carbono para a atmosfera naturais: * Vulcões (os principais); * Incêndios florestais; * Antropogénicos: combustíveis fósseis (processos industriais). 7.2 TEMPERATURA As temperaturas variaram 7ºC quer para mais, quer para menos em 2018, comparativamente aos anos de 1981 a 2010. Figura 30 - Temperaturas de 2018 vs. 1981 a 2010. Os oceanos absorvem mais de 90% do excesso de calor. Figura 31 - Absorção de calor terra vs. oceano. As temperaturas da superfície da terra aumentaram mais rapidamente do que as temperaturas do oceano, pois o oceano absorve pelo menos 90% do excesso de calor da atmosfera.  7.2.1 TEMPERATURA NOS OCEANOS Na figura 32 podemos observar que a zona onde ocorreu maior variação da temperatura da superfície do oceano entre 1901 e 2015 foi a zona a norte da Antártida e algumas zonas na costa da África. Existe uma diminuição da temperatura perto da Gronelândia devido provavelmente ao degelo que tem ocorrido na área. Figura 32 - Alterações na temperatura dos oceanos. 7.2.2 TEMPERATURA NO CONTINENTE Observa-se um aquecimento generalizado nestes 50 anos, não obstante existem zonas pontuais que parecem não ser afetadas. Figura 33 - Média anual de variação da superfície entre 1960 e 2015. 7.3 PRECIPITAÇÃO A queda de precipitação no Sul da Europa é mais forte no verão Aumento da precipitação em algumas latitudes do norte e diminuição nas latitudes mais baixas. As mudanças projetadas na precipitação variam substancialmente entre regiões e estações do ano. O que é que podemos observar a partir de 1960? Podemos observar alterações no regime global. Temos um decréscimo do Norte para o sul. Em termos de verão, há uma quebra Figura 34 - Variação anual e sazonal de precipitação. bastante forte no sul da europa. Na realidade, o que se observa é que há aumento numas latitudes mais a norte, enquanto na parte sul da europa o que estamos a assistir é uma tendência para decréscimo (mais acentuado quando olhamos só para o verão). Pergunta: isto são alterações climáticas ou é variabilidade climática? Variabilidade climática natural, mas potenciado pelas alterações climáticas. Qual é o efeito das alterações climáticas na variabilidade climática? É a potenciação do efeito (na atmosfera; no oceano, nomeadamente a subida do nível medio do mar; alteração dos regimes de tempestades, por exemplo associa-se muito ao maior número de tempestades, de secas, de fogos, …).  7.4 NÍVEL MÉDIO DO MAR Porque é que a subida do nível medio do mar é negativa? Por causa do gerenciamento das populações que vivem perto da costa. A subida do nível medio do mar significa que o plano da água sobe, que só é importante se tivermos pessoas a viver na costa, os ecossistemas também podem sofrer, mas têm métodos de adaptação (ex: zona de sapal migra, as espécies migram, adaptam-se). A taxa media de subida do nível do mar nas últimas duas décadas e meia é de 3,1 ± 0,4 mm/ano, mas a taxa está a acelerar. O que observamos é que, em média, temos uma subida de cerca de 3 mm por ano. É diferente quando temos mar aberto ou bacias confinadas. A forma como as bacias respondem à subida do nível do mar é completamente diferente. No entanto, esta distância não é assim tão grande. Toda a variabilidade é um todo, mas tem de ser vista de uma maneira regional Probabilidade de inundações “(...) Cerca de 77 milhões de pessoas correrão o risco de sofrer inundações, um aumento de 52% para 225 milhões.” Figura 35 - Tendência de subida do N.M.M na Europa. 7.5 EVENTOS EXTREMOS Pode se observar que nos últimos anos existe um crescimento do número de eventos extremos. Figura 36 - Número de eventos extremos. 7.5.1 ONDAS DE CALOR Em 2019 uma onda de calor ocorreu na Europa. Morreram pessoas na França e na Bélgica; Ocorreu a morte de milhares de animais quando os sistemas de ventilação nos celeiros foram sobrecarregados. 7.5.2 CHEIAS Quando ocorrem cheias ® efeito direto que pode acontecer ® contaminação das águas ® mosquitos ® transmissão de doenças. 7.6 RECESSÃO DOS GLACIARES Pequena idade do gelo - criação de gelo em vários locais, mas com o aquecimento toda a massa de gelo se começou a perder. Imagem de satélite mostra o glaciar Gangotri, nos Himalaias. O glaciar recua desde 1780, embora estudos mostrem seu recuo acelerado após 1971. Nos últimos 25 anos, o glaciar Gangotri recuou mais de 859 m, com uma recessão de 76 metros entre 1996 e 1999. Em locais como os Andes da América do Sul e o Himalaia na Ásia, o desaparecimento dos glaciares nessas regiões tem o potencial de afetar o suprimento de água nessas áreas Um glaciar com um equilíbrio negativo sustentado perde o equilíbrio e recua. O gelo do mar do Ártico está a diminuir a uma taxa de 12,85% por década, em relação à média de 1981 a 2010. Na Gronelândia, a perda líquida de volume e, consequente contribuição para o nível médio do mar do manto de gelo da Gronelândia duplicou nos últimos 90 km3/ano em 1996 para 220 km3/ano em 2005. Tal como outras massas de gelo, ela sofre, ao longo do ano, dependentemente da sua sazonalidade, com períodos de congelação e degelo. O gelo do mar antártico atinge o pico em setembro (final do inverno no hemisfério sul) e geralmente recua no mínimo em fevereiro. Percebe-se que a extensão de gelo, variável entre períodos de inverno e verão tem decrescido ligeiramente ao longo do tempo. A Antártica é a maior massa de gelo conhecida. A maior parte do gelo de água doce do mundo está contida neste calote. O exemplo mais dramático de recessão deste local é de grandes seções da Plataforma de Gelo Larsen, na Península Antártica. A Antártica está a perder gelo seis vezes mais rápido do que há 40 anos. Nem todas as áreas da antártica estão com as mesmas tendências! 8 CLIMA NO FUTURO 8.1 CENÁRIOS CLIMÁTICOS (OU PROJEÇÕES) ‘Cenários são combinações plausíveis de variáveis, consistentes com o que sabemos sobre mudanças climáticas induzidas pelo homem’ Os cenários ajudam-nos a entender os impactos das mudanças climáticas e determinar as principais vulnerabilidades; São previsões de um modelo, dependentes dos cenários de emissão de gases de efeito estufa (GEE). Porquê usamos cenários? Não temos a certeza exata como o clima regional mudará. Podem ser usados para avaliar e identificar estratégias de mitigação, adaptação. Evolução nos últimos anos dos cenários climáticos, assumindo uma integração faseada dos reservatórios/variáveis ambientais. Desde o último seculo que se têm utilizado os cenários. Houve um potencial crescendo de reservatórios ou variáveis acopladas a esses modelos climáticas. Geralmente não existe um único cenário ou se existir um único cenário ele não é muito útil porque assume uma verdade absoluta. Se os cenários são opções resultantes de uma só simulação ou múltiplas simulações é porque constrangi-mos as variáveis de entrada nesses modelos. Temos de ter sempre diferentes opções que nos saem dessas soluções computacionais. Por isso, eles não são previsões do futuro, mas sim diferentes projeções do que pode acontecer ao criar descrições plausíveis, coerentes e internamente consistentes de possíveis futuros das alterações climáticas. Podem também constituir descrições plausíveis, coerentes e internamente consistentes para certos objetivos. Portanto, os cenários de mudanças climáticas podem vir em duas formas diferentes: projeções “o que pode acontecer?” e caminhos orientados a objetivos “o que deve acontecer?”, dependendo do tipo de pergunta que pretendem responder Escalas Construção Os cenários climáticos precisam de estar numa * Climas passados – análogos escala necessária para a análise: * Análogos espaciais * Espacial – por exemplo ao nível da bacia hidrográfica * Mudanças arbitrárias * Modelos climáticos * Temporal – por mês/diariamente 8.2 CENÁRIOS DOS IPCC IPCC ® Painel Global das Alterações Climáticas: são quem faz os relatórios, que estudam o que aconteceu em termos climáticos no passado e aquilo que vai acontecer no futuro. Tentam perceber de que forma evoluiu o clima que sustentam o muito que vão ser as alterações climáticas no futuro. 8.2.1 SREs Até 2010 a maioria das projeções usava dados históricos associados às emissões. ® SREs SREs - Special on SREs - Special on Report Emissions Scenarios 2000 São cenários de referência, que não levam em consideração nenhuma medida atual ou futura para limitar as emissões de gases de efeito de estufa (GEE). Independentes da socio economia daquele momento, não tinham qualquer tipo de medida de acordos (não havia tentativa de redução das emissões que estavam a ser lançadas na época no futuro). 8.2.2 RCPs Referem-se a patamares de concentração de gases estufa (e não de emissões) que se prolongam até 2100, para os quais os modelos produzem cenários. Inclui todas as variáveis. Os RCPs foram criados com o protocolo de Quioto. Cenários muito mais trabalhados ® expõem diferentes trajetórias que são espectáveis para essas variáveis mesmo à 50 ou 100 anos, mas incluindo determinado tipo de compromissos/acordos. Ex: Acordo de Paris: foi um passo histórico nos esforços globais para combater as alterações climáticas. Os países concordaram em tomar medidas para manter o aumento da temperatura média global bem abaixo dos 2ºC e prosseguir os esforços para limitar o aquecimento a 1,5ºC. 8.3 PROJEÇÕES GLOBAIS 8.3.1 GASES DE EFEITO DE ESTUFA Para alem do CO2 existem outros gases de efeito de estufa (oxido nitroso, metano, …) Figura 37 - Histórico (preto) e previsões de gases - metano, dióxido de carbono e óxido nitroso. 8.3.2 AUMENTO DA TEMPERATURA Aumento da temperatura no mar Os oceanos continuarão a aquecer durante o seculo XXI. O calor penetrará da superfície para o oceano profundo e irá afetar a circulação do oceano. Aumento da temperatura nos continentes 8.3.3 PRECIPITAÇÃO Precipitação média anual global para um cenário de baixas emissões (esquerda) e cenário de altas emissões (direita). 8.3.4 SUBIDA NO NÍVEL MÉDIO DO MAR O nível do mar continuará a subir: * ~30-60 cm até 2100, mesmo que as emissões de gases de efeito de estufa sejam acentuadamente reduzidas e o aquecimento global seja limitado abaixo de 2ºC. * ~60-110 cm se as emissões de gases de efeito de estufa continuarem a aumentar consideravelmente. Durante o seculo 20, o nível médio global do mar aumentou cerca de 15 cm. Atualmente o nível do mar está a subir mais de duas vezes mais rápido e irá acelerar ainda mais, chegando a 1,10m em 2100, se as emissões não forem drasticamente reduzidas. 8.3.5 EVENTOS EXTREMOS * Frequência: Os eventos estão ocorrendo com mais frequência do que no passado? * Intensidade: Os eventos estão ficando mais graves, com potencial para efeitos mais danosos? * Duração: Os eventos duram mais do que "a norma"? * Cronograma: Os eventos estão ocorrendo mais cedo ou mais tarde na temporada ou no ano do que costumavam? São exemplos de eventos extremos: * Ondas de calor e de frio * Velocidade do vento * Seca extrema (e ondas de calor) 8.3.6 RECESSÃO DOS GLACIARES No futuro espera-se que o gelo do mar continue a derreter, os glaciares (Antártica e Gronelândia) continuarão em recessão, a cobertura de neve continuará a diminuir e o permafrost (combinação de gelo, solo, plantas e outros materiais que permanece durante todo o ano congelado, mesmo quando as camadas no tipo descongelam sazonalmente; “esponja” que absorve carbono e nutrientes) continuará também a derreter. Permafrost a derreter ® libertação de CO2 + CH4 (retém 3x mais calor que o CO2) ® CO2 Prevê-se que a cobertura de neve no Hemisfério Norte diminua em aproximadamente 15% até 2100. 8.4 PROJEÇÕES REGIONAIS 8.4.1 TEMPERATURA Aumento do número de dias quentes Temperatura máxima de verão em Portugal continental Esquerda: atual/simulação de controlo (1961 – 1990) Direita: projeção de acordo com cenário de emissões A2 (2071 – 2100) Temperatura de inverno Temperatura de verão 8.4.2 PRECIPITAÇÃO Redução da precipitação. As maiores reduções incidem sobre a região de Monchique. Precipitação média anual para Faro/Aeroporto (em mm e %): 8.4.3 SECAS Aumenta do barlavento para o sotavento, mas também do litoral para o interior. 8.4.4 EVENTOS EXTREMOS – ONDAS DE CALOR É mais elevado no interior do Algarve que no litoral. 8.4.5 SUBIDA DO NÍVEL MÉDIO DO MAR Tendências futuras próximas dos 2 mm/anos A novidade é que o ritmo de subida do nível do mar pode ser mais rápido do que o esperado. 8.4.6 OUTRAS ALTERAÇÕES CONTINENTAIS E REGIONAIS * Outros efeitos nas disponibilidades hídricas; * Aridez dos solos; * Variabilidade coberto vegetal; * Poluição do ar; * Doenças transmitidas por vetores; * Outros. 8.5 INCERTEZAS NAS PROJEÇÕES * Erros de medição: resultantes de instrumentos de observação imperfeitos e/ou processamento de dados; * Erros de agregação: resultantes da cobertura incompleta de dados temporais e/ou espaciais; * Variabilidade natural: resultante de processos naturais imprevisíveis no sistema climático (ex.: variabilidade atmosférica e oceânica), influenciado o sistema climático (ex.: futuras erupções vulcânicas) e /ou em sistemas sociais e ambientais sensíveis ao clima (ex.: dinâmica do ecossistema). * Limitações dos modelos (ex.: de modelos climáticos e de impacte climático); * Trajetórias futuras das emissões (de gases de efeito de estufa e aerossóis): determinam a magnitude e a taxa das mudanças climáticas futuras;  * Desenvolvimento futuro de fatores não climáticos (socioeconómicos, demográficos, tecnológicos e ambientais); * Mudanças futuras nas preferências sociais e prioridades políticas: determinam a importância atribuída a um determinado impacto climático (ex.: uma perda local ou regional de biodiversidade). Uma vez que somos nós, os seres humanos, que conduzimos as alterações climáticas, também podemos agir para reduzir o impacto das nossas atividades no clima (mitigação), bem como o impacto das alterações climáticas sobre nós (adaptação). 9 IMPACTES NOS SISTEMAS AMBIENTAIS Riscos de impactos relacionados ao clima- IPCC (2014). Avalia a junção das esferas de perigo, vulnerabilidade e impactos e a sua associação às causas e depois como os processos socioeconómicos vão responder. Vulnerabilidade implica sempre a presença de processos socioeconómicos, que tenham humanos presentes. 9.1 REGIÕES CRÍTICAS DAS ALTERAÇÕES CLIMÁTICAS Todas as regiões europeias são vulneráveis às alterações climáticas, mas algumas sofrerão impactes mais negativos do que outras: * A Europa do sul e sudeste deverá ser uma região crítica, prevendo-se que enfrente o maior número de impactes adversos (aumentos do calor extremo e diminuição da precipitação e dos caudais dos rios, aumentando assim o risco de secas mais severas, menores rendimentos de culturas, perda de biodiversidade e incêndios florestais). * Os ecossistemas e as atividades humanas no Ártico serão também fortemente afetados devido ao aumento, particularmente rápido, das temperaturas do ar e do mar e à consequente fusão do gelo terrestre e marinho. * Embora algumas regiões possam também sofrer impactes positivos, tais como a melhoria das condições para a agricultura em partes do norte da Europa, a maior parte das regiões e setores será afetada negativamente. Impactes de maior magnitude nas zonas costeiras? * 70% da população mundial vive a 60km da costa. são zonas com maior vulnerabilidade e zonas onde se têm que investir mais dinheiro. * USD 70 biliões a serem gastos em adaptação nas zonas costeiras até 2100 (OECD). 9.2 EFEITOS NA AQUACULTURA Aumento da temperatura ® Impacto no funcionamento dos ecossistemas Aquacultura ® um dos principais setores mais impactado pela subida, não só do nível médio do mar, mas principalmente com o aumento da temperatura, da acidificação, diminuição dos padrões de precipitação ou alterações nos padrões de circulação oceânica. Pode haver potenciações ou inibições em zonas costeiras muito localizadas, confinadas (estuários ou rias), principalmente a ver com a atuação de tempestades. Essas perspetivas do clima futuro vão reverter-se em impactos: * Em termos de espécies: espécies que são produzidas; * Em termos de eficiência/custos: infraestruturas, segurança; * Em termos de perdas de stocks; * Em termos de custos de adaptação. 9.3 PRODUTIVIDADE DOS OCEANOS Relacionado com os aumentos de temperatura ocorrem mudanças muito drásticas com implicações a nível de estratificação, de plâncton que são os principais drivers da produtividade no oceano. Por outras palavras, o aumento da temperatura ou da entrada de água doce nas camadas superiores do oceano resulta em maior estratificação de densidade. Distribuição global dos impactos ambientais cumulativos Índice de impacto cumulativo de mudanças igualmente ponderadas em SST, CHL e correntes oceânicas. As cores representam um índice dimensional de impacto global (índice de Impacto Cumulativo) variando de 0 a 1 (alteração máxima), fornecendo uma medida de heterogeneidade espacial na magnitude das mudanças ambientais e destacando as áreas marinhas que sofreram as maiores alterações nas suas condições ambientais. 9.4 DOENÇAS Risco emergente de Vibrião (ou vibrio; tipo de bactéria) em altas latitudes em resposta ao aquecimento do oceano. 9.5 HARMFUL ALGAE BLOOMS (HAB) Temperaturas mais quentes impedem que a água se misture, permitindo que as algas cresçam mais espessas e mais rápidas. Proliferação de algas em lagos, estuários e rios costeiros: * As algas verde-azuladas, que causam blooms nocivos em lagos e estuários, são favorecidas tanto pelo aumento de nutrientes quanto pela temperatura da água; * Lagos com água mais quente terão densidades mais altas de espécies de peixes que comem zooplâncton, os animais microscópicos que normalmente se alimentam e controlam as algas; * Um tipo específico de zooplâncton (Daphnia), que é muito eficaz no controle de algas, é mais suscetível de ser comido por peixes e também é altamente sensível ao aquecimento da água; * A eutrofização reduz a capacidade do zooplâncton de controlar as algas, porque leva ao domínio das algas verde-azuladas, mais difíceis de se alimentar e digerir; * Como resultado, as mudanças climáticas e a eutrofização juntas limitarão a capacidade do zooplâncton de controlar as algas, reforçando o potencial de blooms prejudiciais. As fontes de poluição por nutrientes e pelos fatores ambientais aumentam o crescimento de algas. HABs produzem biotoxinas potentes que se concentram nos tecidos de moluscos bivalves e, quando consumidos por seres humanos, podem resultar em síndromes de envenenamento. Aumento da estratificação. O crescimento excessivo de algas consome oxigênio e bloqueia a luz solar das plantas subaquáticas. Quando as algas eventualmente morrem, o oxigênio na água é consumido.... A proliferação de algas nocivas libera toxinas que contaminam a água potável, causando doenças aos animais e humanos. 9.6 CORAIS O efeito mais conhecido do aquecimento global nos recifes é o branqueamento de corais, que é um colapso na relação simbiótica entre o animal de coral e as algas unicelulares que vivem nos seus tecidos. Oceanos mais quentes fazem com que as algas que vivem em simbiose com os corais abandonem o seu anfitrião. As algas fornecem nutrição e cor aos corais. Sem elas, os corais branqueiam. 27% dos recifes em todo o mundo são considerados efetivamente perdidos por meio de uma combinação de efeitos antropogénicos e extensos episódios de branqueamento de corais. O efeito mais direto do aumento das concentrações de CO2 nos recifes de coral envolve mudanças na química dos carbonatos da superfície do oceano. Importância dos corais: habitat de diversificadas espécies; barreira para atenuação de tempestades (utilização de meios naturais para proteção e desenvolvimento de técnicas para dar resposta às alterações climáticas). Incertezas sobre a magnitude da subida do nível médio do mar Sobrelevação do plano de água acaba por afetar o mecanismo de crescimento dos corais devido à diminuição da exposição solar e disponibilidade de nutrientes que determina que as suas taxas de crescimento não sejam as mesmas que se conhecem numa situação de pré subida do nível do mar. Os efeitos combinados do aumento da temperatura da superfície do mar e da acidez do oceano provavelmente significam que os corais em alguns lugares não crescem rápido o suficiente para manter as suas posições na coluna de água, em resposta ao nível do mar projeto. Alguns corais podem “afogar-se” à medida que o nível do mar sobe, mas novas áreas também podem ser colonizadas, onde as condições para o crescimento dos corais podem permanecer favoráveis. Cada vez mais têm aparecido trabalhos científicos para aferir qual é precisamente a influencia do nível medio do mar. Todos diziam que o seu acréscimo acabava por não ser ao mesmo ritmo que o crescimento da própria comunidade e por isso seriam prejudicados. 9.7 BIODIVERSIDADE Perspetivas de habitats que já estão em perigo e sob pressão. Permite perceber quais os dois ecossistemas mais afetados (zonas pantanosas e as dunas) e as espécies mais afetadas em resposta aos impactes das alterações climáticas (plantas, moluscos e repteis). Há depois uma gama de associações que podemos ter entre habitats específicos, ecossistemas específicos, ameaça e depois a consequência nesses habitats. Estuários são os mais falados, ecossistemas de transição. São os ambientes onde mais se conhecem em relação aos impactes das alterações climáticas. 9.7.1 NOVAS ESPÉCIES ALTERAM BIODIVERSIDADE Espécies invasoras. Ex: caranguejo azul no estuário do guadiana. Qual é o seu problema: competição e predação. Soluções: alteração dos seus padrões de migração. Maior número de espécies invasoras ® centralizadas na europa, porquê? Devido às influências de El Niño, entre outros e temperatura. 9.7.2 ECOSSISTEMAS E SERVIÇOS ECOSSISTÉMICOS Serviços ecossistémicos: processo natural pelo qual os ecossistemas e as espécies que os compõem sustentam e beneficiam as populações humanas. Produção ® matéria-prima ® mar fornece alimentos ® florestas fornecem lenha. Regulação ® estuários ® regulação do clima® regulação de cheias (diques naturais). Culturais ® como exploramos e metemos dentro de categorias. Suporte ® formação de solo, ciclos de nutrientes e produtividade primaria. Ainda há conhecimento limitado sobre os efeitos combinados das mudanças climáticas e outras pressões nos ecossistemas e na sua capacidade de fornecer serviços. A importância relativa das mudanças climáticas em comparação com outras pressões depende do setor ambiental (terrestre, de água doce, marinha) e da região geográfica. Pressões vs. Impactes * Mudança de habitat; * Mudanças climáticas, incluindo mudanças na média de eventos climáticos e extremos, bem como CO2 atmosférico concentrado; * Dispersão de espécies exóticas/invasoras; * Exploração e gestão, incluindo uso da terra intensificação, agricultura insustentável, consumo de recursos naturais e adaptação tecnológica; * Poluição e enriquecimento de nutrientes, incluindo deposição atmosférica, uso de fertilizantes e pesticidas e acidificação do solo, massas de água doce e marés. Sapais de maré Principais serviços ecossistémicos associados a estas zonas: regulação, alimento, suporte, culturais. Os sapais capturam CO2 contribuindo para a redução do mesmo na atmosfera. Subida do nível medio do mar: recuo dos sapais ficando sujeitos a outras condições (exposição, salinidade) ® adaptam-se. 9.8 SOCIEDADE Bem-estar humano: * Doenças causadas pela diminuição da qualidade do ar; * Doenças transmitidas por insetos, alimentos e água (Malária, Dengue); * Doenças causadas pela diminuição da qualidade de água para consumo; * Mortes por aumento de temperatura (ou diminuição); * Mortes causadas por doenças infeciosas; * Impactes sociodemográficos – migração; * Impactes psicológicos; * Segurança alimentar; Os ciclos de transmissão de doenças transmitidas por vetores são sensíveis a fatores climáticos, mas os riscos de doenças também são afetados por fatores como uso da terra, controlo de vetores, comportamento humano, movimentos populacionais e capacidade de saúde pública. Alteração dos padrões de migração de aves (alteração dos patogénicos associados às aves) ® Efeitos cumulativos. 9.9 ECONOMIA Os danos patrimoniais, para as infraestruturas e para a saúde humana representam pesados encargos para a sociedade e economia. 9.10 SETOR DE ENERGIA O aumento da temperatura, a mudança dos padrões de precipitação e possíveis aumentos na severidade e frequências das tempestades podem ter também um impacte nos geradores de eletricidade renováveis e convencionais. As infraestruturas de transporte de energia estão expostas a riscos substanciais devido ao aumento da frequência e magnitude de eventos extremos induzidos pelas mudanças climáticas. 9.11 SETOR DE TURISMO As reduções generalizadas na cobertura de neve projetadas ao longo deste século XXI irão afetar negativamente a indústria de desportos de inverno em muitas regiões. Regiões próximas ao limite de elevação baixo para desportos de inverno serão as mais sensíveis ao aquecimento projetado. 9.12 POLÍTICAS CLIMÁTICAS Como é que as políticas climáticas e os acordos e não acordos acabam por ter implicação na criação das políticas transversais e a própria transposição para os países. 9.13 SERVIÇOS CLIMÁTICOS E LACUNAS DE CONHECIMENTO (NA PREVISÃO DE IMPACTOS) * Fortalecer o conhecimento base. * “Climate change data and services” ® Criações de bases de dados que sustentam os gráficos e esquemas que vimos até agora. * Melhorar a monitorização e disponibilidade de dados relacionados ao clima e alterações climáticas. 9.13.1 GLOBAL CLIMATE OBSERVING SYSTEM * Monitorizar o sistema climático; * Detetar mudanças climáticas e atribuir causas; * Previsão climática operacional em escalas de tempo sazonais a décadas; * Avaliar os impactes e apoiar a adaptação à variabilidade e mudança climática; * Desenvolver aplicações e serviços para o desenvolvimento econômico sustentável; * Pesquisa para melhorar a compreensão, modelação e previsão do sistema climático. 9.13.2 LACUNAS DE CONHECIMENTO * Serviços de adaptação e clima; * Avaliações de vulnerabilidade robustas e integradas; * Medidas de adaptação baseadas em ecossistemas; * Desenvolvimento de ferramentas e avaliações de apoio à tonada de decisões e políticas, inclusive sobre os custos e benefícios de impactos e adaptação; * Conhecimento sobre adaptação efetiva; * Adaptação em nível regional e local; * Consolidação de interdependências, sinergias e trade-offs com outros objetivos relevantes; * Melhoria de sistemas e ferramentas de monitorização. 10 ANÁLISE DE VULNERABILIDADE E RISCO 10.1 PRESSÕES E IMPACTES Domínios ambientais: * Economia e Ambiente; * Energia e Clima; * Transporte; * Ar e Ruído; * Água; * Solo e biodiversidade; * Resíduos; * Riscos ambientais. As pressões correspondem as pressões causadas nos ecossistemas pelas atividades humanas. Os impactos resultam como consequência das pressões e da alteração do estado natural do ambiente. 10.2 PERIGOSIDADE, VULNERABILIDADE E RISCO Ameaça/Perigo Vulnerabilidade Risco O potencial de dano Um novo incidente Fraqueza conhecida quando uma ameaça com potencial para que os hackers podem explora uma prejudicar um sistema. explorar. vulnerabilidade. Risco Popular: Possibilidade de um acontecimento futuro e incerto ® perigo ou ameaça; Técnico: Refere-se às consequências (perdas potenciais), para uma causa especifica, local e período. Um risco possui sempre uma probabilidade (%) associada. Risco (%) = Probabilidade de ameaça x Consequência Consequência = Exposição x Vulnerabilidade Vulnerabilidade = Suscetibilidade x Valor Kljin 10.3 RESILIÊNCIA O conceito de resiliência é importante para compreender a capacidade de adaptação às alterações climáticas. A resiliência refere-se à capacidade de um sistema humano (tal como um sistema municipal de água e a comunidade que o apoia) de resistir aos choques contemporâneos e de antecipar e planear choques futuros. Os sistemas resilientes têm a capacidade de aprender com experiências passadas e de utilizar esse conhecimento quando confrontados com problemas. 11 ADAPTAÇÃO ÀS ALTERAÇÕES CLIMÁTICAS Mitigação: redução da mudança climática – envolve a redução do fluxo de gases de efeito estufa que aprisionam o calor na atmosfera, reduzindo as fontes desses gases (por exemplo, a queima de combustíveis fosseis para eletricidade, calor ou transporte) ou melhorando os “sumidouros” que acumulam e armazenam esses gases (como oceanos, florestas e solo). Adaptação: adaptação à mudança climática – envolve a adaptação ao clima futuro real ou esperado. O objetivo é reduzir a vulnerabilidade aos efeitos nocivos das mudanças climáticas. Também inclui aproveitar ao máximo todas as oportunidades potenciais benéficas associadas às mudanças climáticas. Definição de Adaptação: antecipar os efeitos adversos das mudanças climáticas e tomar medidas apropriadas para evitar ou minimizar os danos que elas podem causar ou aproveitar as oportunidades que possa surgir. Exemplos: * Usar os recursos hídricos de forma mais eficiente; * Adaptar os edifícios às condições climáticas futuras e a eventos climáticos extremos; * Construir defesas contra enchentes; * Desenvolvimento de culturas tolerantes à seca; * Reservar corredores terrestres para ajudar as espécies a migrar; Ciclo de adaptações às mudanças climáticas Tem em conta a parte de observação e aprendizagem, em termos de ações tendo depois o planeamento e ação, contemplando também o ajuste das nossas ações para que melhor consigamos minimizar os efeitos das alterações climáticas. Quando nos ajustamos estamos a acompanhar a variabilidade do processo. Porque devemos adaptar-nos às alterações climáticas? * Porque a mudança climática é inevitável; * Porque, caso contrário, os impactes negativos serão elevados (ex.: subida do nível do mar e eventos climáticos extremos); * A adaptação é essencial para limitar os impactes negativos e aproveitar todas as oportunidades positivas. “Os formuladores de políticas geralmente carecem de ferramentas apropriadas de apoio à decisão para apresentar informações num nível de perda de custos” ENAAC – Estratégia Nacional de Adaptação às Alterações Climáticas O maior desafio é a forma como implementamos essas medidas. 11.1 ESTRATÉGIAS DE ADAPTAÇÃO Existem 3 tipos de estratégias: * Recuo da ocupação em zonas vulneráveis/Retirada e/ou recolocação. Ex.: retirada e recolocação da ocupação para zonas sem risco; * Proteção (dura ou leve) em zonas costeiras vulneráveis. Ex.: proteção combinada: remodelação de esporões (proteção dura) e execução de alimentação artificial de praias (proteção leve); * Acomodação em zonas costeiras vulneráveis. Ex.: monitorização da evolução da costa. 11.1.1. RECUO DA OCUPAÇÃO 11.1.2 PROTEÇÃO DURA – ESTRUTURAS FIXAS Estruturas de engenh