As dificuldades em prever a mudança climática
Holger Dambeck
Pesquisadores do clima usam os computadores mais poderosos do mundo para aplicar seus modelos. Ainda assim, a quantidade de dados que precisam ser processados exige que muitos detalhes simplesmente fiquem de fora. Quão acurados são os resultados?
"Se você me der dez parâmetros, posso simular um elefante para você. Se você me der mais um, ele abanará o rabo." O provérbio resume o problema com muitos modelos. Os modelos permitem demonstrar qualquer coisa, desde que haja dados suficientes. O verdadeiro teste para saber se um modelo é bom acontece de fato quando ele é comparado com a realidade.
Tema complexo Para especialistas, é difícil, por exemplo, criar um modelo para as nuvens, embora elas desempenhem um papel importante no clima global. "As nuvens influenciam a transferência de radiação - a quantidade de luz do sol refletida e a quantidade que consegue passar", explica Marco Giorgetta, do Instituto Max Planck para Meteorologia em Hamburgo
Mas, no que diz respeito à mudança climática, os pesquisadores se deparam com um problema praticamente insolúvel: não saberemos ao certo até o fim do século se as previsões climáticas para o ano 2100 estão corretas ou não. Mas com os cientistas climáticos de todo o mundo alertando para as perigosas consequências da mudança climática, fica claro que não podemos nos dar ao luxo de esperar todo esse tempo.
Os modelos climáticos, é claro, não são totalmente uma questão de fé. Eles descrevem processos físicos reais na atmosfera da Terra. Equações diferenciais descrevem como o vento, a temperatura e a pressão do ar se relacionam uns com os outros. O impacto da água - na forma de umidade ou nuvens, gotas ou cristais de gelo - e o papel de gases de efeito estufa como o CO2 também são levados em conta.
Dramaticamente simplificado
Como essas equações funcionam juntas? Da mesma forma que numa aula de física: a temperatura sobe quando o ar quente se movimenta ou quando o aumento de pressão comprime o ar. Essas mudanças de temperatura afetam então a pressão atmosférica que, por sua vez, movimenta as massas de ar. A rotação da Terra também tem seu papel. Essa inter-relação entre a temperatura, a pressão e a circulação do ar se reflete nas equações que constituem os modelos de previsão climática.
Mas mesmo para os supercomputadores, todos esses processos precisam ser dramaticamente simplificados para produzirem resultados num espaço de tempo razoável. "Você precisa se limitar aos processos que considera mais importantes", diz Marco Giorgetta, do Instituto Max Planck para Meteorologia em Hamburgo.
Como não há outra forma de simular o caminho de uma única molécula de CO2 pela atmosfera, os criadores dos modelos criaram uma imagem relativamente aproximada da Terra, parecida com um tabuleiro de xadrez. Os quadrados têm centenas de quilômetros de lado. O resultado são milhares de quadrantes imaginários na atmosfera, cada um deles representando um único ponto na grade dos modelos climáticos. As simulações climáticas calculam os possíveis valores para a temperatura e o movimento do ar em cada ponto da grade em intervalos que vão desde cinco a 20 minutos - até chegar ao ano 2100.
Felizmente, os pesquisadores climáticos podem comparar seus dados com a realidade. Eles podem programar seus modelos, por exemplo, para simular o clima durante os próximos cem anos e depois comparar os resultados com o que de fato aconteceu. Ainda assim, o processo não está livre de problemas. Primeiro, e acima de tudo, não há muitos dados do século passado - há apenas poucas dúzias de medições exatas desde 1900. Para milhares de quadrantes localizados sobre os oceanos, desertos e terrenos gelados, não há nenhum dado.
Momento de equilíbrio
Os pesquisadores podem estimar os valores para temperatura, vento e umidade, ou podem usar seus modelos de computador para estabelecer parâmetros amplos. Para fazer isso, eles começam a simulação climática usando um valor aleatório - por exemplo, zero grau Celsius para todo o globo. A simulação então é colocada para rodar até que o computador chegue a uma temperatura média anual estável para cada ponto da grade. Este momento de equilíbrio é então usado como ponto de partida.
O processo não está livre de possíveis armadilhas. Usar um modelo para estabelecer eventos climáticos do passado que correspondem bem à realidade pode ser uma espécie de profecia consumada - e não necessariamente um modelo que gere resultados confiáveis sobre o que pode acontecer no futuro.
Há mais espaço para incertezas criado por outras variáveis que precisam ser programadas dentro do modelo durante um processo que os cientistas chamam de parametrização. As nuvens são um bom exemplo. "Uma única nuvem escapa dos pontos da grade, porque em média elas são bem menores do que a distância entre dois pontos da grade", diz Mojib Latif do Instituo Leibniz de Cienciês Marinhas em Kiel.
Como os padrões de grade usados nos modelos são aproximados, é difícil criar um modelo para as nuvens, embora elas desempenhem um papel importante no clima global. "As nuvens influenciam a transferência de radiação - a quantidade de luz do sol que é refletida e a quantidade que consegue passar", explica Giorgetta do Max Planck. Para responder por isso, cada ponto da grade recebe um valor que representa um nível de nebulosidade para cada ponto num determinado momento. É um processo sem o qual os modelos climáticos não funcionariam - e que alguns pesquisadores do clima acham falho.
O mais acurado possível
Um processo similar que precisa ser considerado artificialmente é a fricção criada pelas massas de ar que viajam pela superfície da Terra - um processo em grande parte influenciado pela topografia. Ao criar parâmetros para seus modelos climáticos, os pesquisadores usam medições sempre que podem. "Mas a parametrização não pode ser estabelecida usando teoria ou observações", diz Giorgetta. Esses parâmetros precisam ser programados o mais realisticamente possível para que possam reproduzir acontecimentos climáticos passados da forma mais acurada possível.
Quanto mais de perto alguém olha para os modelos climáticos, maior é a tentação para duvidar de sua utilidade. Não seria o caso de alterar os parâmetros até que eles produzam os resultados desejados? Quanta ciência de verdade pode ser encontrada nesses modelos? O quanto é simplesmente resultado de uma afinação?
Ainda assim, os especialistas em clima acreditam ter as incertezas sob controle em suas simulações. "Nós checamos, entre outras coisas, o quão sensíveis os modelos são a pequenas mudanças nas parametrizações", diz Latif. Em outras palavras, os pesquisadores brincam com diferentes valores para ver se o modelo continua funcionando bem. "Uma mudança muito grande nos resultados simulados não seria aceitável", enfatiza Latif.
Ainda assim, nenhum cientista sério pode garantir a validade dos resultados. Já faz tempo que os climatologistas pararam de fornecer valores concretos para a temperatura prevista para o ano 2100. Agora eles falam em termos de probabilidades. Por exemplo, no cenário de emissões "A", há 80% de certeza de que a temperatura média global aumentará pelo menos 2 graus Celsius.
Balanço energético
Para estimar o grau de incerteza das previsões climáticas, resultados baseados em diferentes modelos, parâmetros e condições iniciais são comparados uns com os outros. Isso então fornece uma variação dentro da qual deve-se encontrar o valor esperado.
Mas o que acontecerá se, no futuro, os geocientistas descobrirem relações até então desconhecidas no balanço energético da Terra, ou se computadores significativamente mais rápidos permitirem que mais e mais processos atmosféricos possam ser incluídos nos modelos, em vez de ter que recorrer a simplificações? Se essas coisas acontecerem, os estímulos climáticos poderão repentinamente produzir resultados diferentes?
Latif não acha que isso faria diferença. "Basicamente os processos mais importantes já são conhecidos há mais de cem anos". Nada em relação a isso tampouco vai mudar nos próximos cem anos, diz ele.
Stefan Rahmstorf do Instituto Potsdam para Pesquisa de Impacto Climático (PIK) tem uma visão parecida. "As projeções para as principais temperaturas globais são muito confiáveis, porque elas são determinadas pelo balanço energético do nosso planeta dentro de limites estreitos: a radiação solar que entra menos o componente refletido - o chamado albedo - e a radiação térmica emitida." Esse equilíbrio energético é simples e bem compreendido, diz ele.
Tradução: Eloise De Vylder
Der Spiegel
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