O destino da Antártida em um fio, ou o duplo papel das nuvens no aquecimento global

À medida que as ondas de calor nos lembram cada vez mais que o aquecimento global já está impactando nossas vidas diárias, os modelos climáticos indicam que quanto maior o aquecimento global, maiores serão as mudanças na Antártida. Isso é importante, porque o derretimento da calota de gelo da Antártida é atualmente uma das principais causas da elevação do nível do mar.

Mas, como um equilibrista, o futuro da Antártida é incerto: a balança pode se inclinar para um lado ou para o outro, dependendo se o derretimento da calota polar ou o acúmulo de neve se tornarão predominantes.

nossa novo estudo, atualmente em publicação, mostra que as nuvens são uma importante fonte de incertezas, além daquelas que já conhecemos. Sob certas condições, as nuvens podem aumentar muito o derretimento da superfície e causar uma rápida desestabilização do manto de gelo da Antártida, atacando-o da superfície (e aumentando o derretimento por baixo, devido à aquecimento do oceano. No "melhor" caso, eles retardariam um pouco o derretimento do gelo da Antártida, servindo de "guarda-sol" e promovendo o acúmulo de neve.

Muitas incógnitas

Na ciência do clima, existem muitas fontes de incerteza, na própria mudança climática, mas também na forma como os modelos representam o clima. Portanto, é particularmente complicado prever o derretimento da Antártida associado a um aumento na temperatura.

Essas incertezas também dificultam o estabelecimento de estratégias políticas destinadas a definir um objetivo máximo de aquecimento (como os dos acordos de Paris, por exemplo), de acordo com as taxas de aquecimento e os riscos associados inferidos por observações e modelos.

As nuvens desempenham um papel duplo

Além de trazer umidade e precipitação para o continente antártico (cujo centro é um deserto muito seco), as nuvens afetam a energia disponível para resfriar ou aquecer a superfície.

Nas regiões polares, a neve branca no solo reflete a energia solar para o espaço, em particular os comprimentos de onda curtos e, em particular, o visível. Enquanto a neve for branca e não derreter, a energia do sol é apenas ligeiramente absorvida pela superfície. Mas assim que derrete, esse efeito diminui e a superfície absorve a energia solar.

Por serem brancas, as nuvens refletem parte da energia do sol de volta ao espaço. Quando há nuvens, mais energia é enviada de volta ao espaço do que quando não há nenhuma: elas então têm o efeito de um guarda-sol e limitam a energia solar que atinge a superfície da Terra.

A neve na superfície da Antártida, cujo comportamento se assemelha a um "corpo negro", emite radiação infravermelha em direção ao espaço. Na ausência de nuvens, a radiação infravermelha emitida pela superfície é perdida para o espaço. Mas quando há nuvens, elas podem absorver parte dessa energia e emiti-la em direção à superfície. Essa energia infravermelha emitida pelas nuvens tem o efeito de aquecer a superfície. Este princípio pode ser facilmente observado aqui no inverno: é sempre muito mais frio à noite quando não há nuvens do que quando há.

A energia emitida pelas nuvens em direção à superfície aumenta a energia disponível para derreter o manto de gelo da Antártida. É semelhante ao efeito dos gases de efeito estufa. Além disso, a água em suas várias formas é responsável por 75% do efeito estufa.

Dependendo das condições, as nuvens podem, portanto, resfriar a superfície, por meio do efeito guarda-sol, e aquecê-la, por meio do efeito estufa.

O futuro da Antártida

A lei de Clausius-Clapeyron relaciona o teor de umidade do ar com a temperatura. A relação é bastante simples: quanto mais quente o ar, mais umidade ele contém. Isso aumenta a quantidade de nuvens e, finalmente, a queda de neve na Antártida. O efeito guarda-sol aumentará, mas também o poder do efeito estufa. É o equilíbrio entre esses efeitos antagônicos que determinará o papel das nuvens.

Este equilíbrio depende das propriedades das nuvens. Por exemplo, aqueles que contêm água líquida induzem um efeito estufa maior, enquanto aqueles que contêm gelo e neve têm um efeito maior de guarda-sol.

Como resultado do aquecimento global, a neve na Antártida derreterá. Isso desencadeará um processo adicional que influencia o balanço energético: à medida que derrete, a neve fica mais escura e reflete menos energia direta do sol (dizemos que seu albedo diminui). Absorve mais e derrete mais. É um ciclo de feedback positivo que fica mais forte ao longo do tempo. Dependendo do efeito predominante das nuvens, estas podem retardar um pouco o feedback positivo (efeito guarda-chuva) ou acentuá-lo fortemente.

De acordo com nosso estudo, uma das maiores fontes de incerteza nas projeções é saber quais nuvens se tornarão mais frequentes no futuro e, portanto, para qual direção a balança se inclinará. Todas as projeções sugerem um aumento de nuvens com forte efeito estufa (contendo água líquida) tendo como consequência o aumento do derretimento, mas em proporções diferentes, o que leva a uma grande incerteza nas projeções sobre as quantidades de gelo derretido.

Como você insere uma nuvem em um modelo climático?

Um modelo climático é um conjunto de equações matemáticas das leis físicas da atmosfera. A essas equações, são adicionadas parametrizações para representar processos para os quais (ainda) não temos leis físicas. E entre esses processos estão a formação de nuvens e sua transformação em precipitação. É nas parametrizações das nuvens que os modelos mais divergem, e onde a incerteza é maior. Normalmente, a maioria dos modelos climáticos tem dificuldade em representar nuvens em regiões polares.

Ao aumentar o derretimento, as nuvens podem permitir que pontos de inflexão sejam alcançados, levando à destruição das plataformas de gelo que estabilizam a Antártida. Essas mesmas nuvens também contribuíram muito para a temperatura recorde recente na Antártida Oriental e seu papel pode ser ainda mais decisivo no futuro. No entanto, eles ainda são muito mal representados pelos modelos climáticos. Nenhuma projeção é mais provável do que outra, mas há todas as indicações de que quanto maior o aquecimento, maior a probabilidade de atingir pontos de inflexão.

Christoph Kittel, Pesquisador pós-doutorado em climatologia, Universidade Grenoble Alpes (UGA)

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob licença Creative Commons. Leia oartigo original.

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