A sensibilidade climática caracteriza a evolução da temperatura da atmosfera terrestre em resposta ao forçamento radiativo dado. É um parâmetro na modelagem do aquecimento global . No entanto, não leva em consideração os feedbacks do ciclo do carbono . A resposta ao equilíbrio do sistema pode, portanto, ser ainda maior do que a indicada pela sensibilidade do sistema terrestre. Desde o final da década de 2000, estudos têm procurado abordar o problema por outro ponto de vista para solucionar essa dificuldade.
Embora a sensibilidade climática seja geralmente usada no contexto do forçamento radiativo por dióxido de carbono , é considerada uma propriedade geral do sistema climático : a mudança na temperatura da superfície após uma mudança de uma unidade. Forçante radiativo, é, portanto, expressa em ° C por ( W / m 2 ) (a densidade de potência de superfície ).
Sensibilidade do clima ao CO 2é freqüentemente expressa como a mudança de temperatura em ° C associada com a duplicação da concentração de dióxido de carbono na atmosfera terrestre .
Para um modelo climático global acoplado atmosfera-oceano , a sensibilidade climática é uma propriedade emergente : não é um parâmetro do modelo, mas o resultado de uma combinação de fatores físicos e parâmetros do modelo.
Também é possível estimar a sensibilidade do clima a partir de observações, em particular observações paleoclimatológicas , mas isso é difícil devido às incertezas sobre as forçantes e sobre a história das temperaturas.
Em climatologia, o forçamento radiativo é definido como a diferença entre a energia radiativa recebida e a energia radiativa emitida por um determinado sistema climático. Um forçamento radiativo positivo tende a aquecer o sistema (mais energia recebida do que emitida), enquanto um forçamento radiativo negativo corresponde ao resfriamento (mais energia perdida do que recebida). O forçamento radiativo é geralmente medido em W / m 2 ( densidade de superfície de potência ). Equivalências (expressas em particular como o número de explosões de bombas atômicas por segundo), no entanto, foram desenvolvidas para comunicação ao público em geral por cientistas. O forçamento antropogênico atual é equivalente à energia desenvolvida pela explosão de aproximadamente quatro a cinco bombas de Hiroshima por segundo [sabendo que 1 kt TNT (quilotonne de TNT) = 4.184 TJ (terajoules ou 10 12 J ) e que 'uma bomba de Hiroshima = ~ 15 kt TNT = ~ 62,76 TJ; portanto, 4 a 5 bombas por segundo correspondem a uma potência entre 251 e 314 TW (terawatts ou 10 12 W ); uma vez que a superfície da Terra é 5,1 10 14 m 2 , a potência correspondente por unidade de densidade de área está, portanto, entre 0,492 e 0,616 W / m 2 ]. Em unidades SI, o desequilíbrio é conhecido com uma margem de erro bastante grande, que é parcialmente devido ao rápido desenvolvimento de forçantes (especialmente aerossóis). Assim, o forçamento é provavelmente em torno de +0,6 W / m 2 , mais precisamente, +0,58 ± 0,15 W / m 2 .
O forçamento radiativo antropogênico é frequentemente considerado como uma primeira aproximação devido apenas ao forçamento pela concentração de CO 2. Na verdade, os aerossóis , que geram uma forçante negativa (-1,6 ± 0,3 W / m 2 ), equilibram aproximadamente a forçante positiva causada por outros gases de efeito estufa ( CH4 CH 4, N 2 O , outro ...).
A resposta bruta a uma duplicação da concentração de CO 2é de 1,2 ° C . De feedback , porém modifique este valor.
O conteúdo de vapor d'água muda com o aquecimento. Isso ocorre porque o ar mais quente pode conter mais umidade . Essa evolução ocorre com uma umidade relativa fixa, portanto, uma umidade absoluta crescente.
Feedback da nuvemProvavelmente é positivo.
Gradiente térmicoEla aumenta nas regiões polares e diminui nos trópicos, acompanhando a formação do ponto quente na troposfera tropical.
As calotas polares e as superfícies nevadas têm um alto albedo , se retraírem o solo mais escuro ficará exposto à radiação solar. Da mesma forma, a evolução da vegetação e / ou superfícies desérticas modifica o albedo da Terra.
Perturbação do ciclo do carbonoEste feedback não é levado em consideração no cálculo da sensibilidade climática. No entanto, é provável que sob a restrição do aquecimento global, o ciclo do carbono se torne uma fonte de carbono, ampliando um pouco mais o aquecimento inicial.
Rahmstorf (2008) fornece um exemplo informal de como a sensibilidade ao clima pode ser estimada empiricamente, método ligeiramente modificado a seguir.
Observe a sensibilidade, ou seja, o aumento de equilíbrio na temperatura média global, incluindo os efeitos de feedback devido ao forçamento mantido após uma duplicação de CO 2.(tomado em 3,7 W / m 2 ), por x ° C.
Se a Terra experimentasse uma mudança de temperatura de equilíbrio de ΔT (° C) devido a um forçamento sustentado de ΔF ( W / m 2 ), então podemos dizer que
x / (At) = (3,7 W / m 2 ) / (? F), isto é, X = AT × (3,7 W / m 2 ) /? F.
O aumento da temperatura global desde o início da era industrial (tomada em 1750 ) é de aproximadamente + 0,8 ° C, e o forçamento radiativo devido ao CO 2e outros gases de efeito estufa de longo prazo (principalmente metano CH 4 , óxido nitroso (ou óxido nitroso ) N 2 O e clorofluorocarbonos ) emitidos desde então, é de aproximadamente +2, 6 W / m 2 . Desprezando outra forçando e considerar o aumento de temperatura como um aumento no equilíbrio de chumbo para uma sensibilidade de cerca de + 1,1 ° C .
No entanto, ΔF também contém contribuições devido a aerossóis (-1 W / m 2 ), e outras influências menores, notavelmente solar, que aproximadamente se cancelam, trazendo a força total durante o período industrial para +1,6 W / m 2 de acordo com melhor estimativa, mas com grande incerteza. Além disso, o fato de o sistema climático não estar em equilíbrio deve ser levado em consideração, o que é feito subtraindo a taxa de absorção de calor planetário H do forçamento, ou seja, x = ΔT × (3,7 W / m 2 ) / (ΔF - H). Tendo uma taxa de absorção de calor planetário como igual à taxa de absorção de calor a partir do oceano, estimado por medidas Argo 0,6 W / m 2 , obtém-se um valor de x + 3 ° C .
Os números são, no entanto, muito incertos, pelo que permitem verificar, numa primeira aproximação, que a evolução actual é consistente com o que se sabe sobre o sistema climático, sendo o facto de cair no valor exacto ser mais uma coincidência do que qualquer outra coisa.
Essa é a sensibilidade de curto prazo. Ele é de + 0,75 ° C / (W / m 2 ). Esse valor foi estabelecido desde a década de 1970 pelo Comitê de Avaliação dos Efeitos do Dióxido de Carbono no Clima liderado por Jule Gregory Charney . Esse valor foi confirmado ao longo do tempo e várias linhas de evidência (modelagem, paleoclimatologia, observações atuais) fornecem o mesmo valor. Corresponde a um aquecimento de + 3 ° C em resposta à duplicação da concentração de CO 2. Varia pouco dependendo das condições iniciais. Em caso de forçantes maiores, tende a aumentar em cerca de 20%.
É mais variável e depende das condições iniciais. Há muito considerado como sendo + 3 ° C, agora é estimado em cerca de + 4 ° C ou + 5 ° C no estado atual das coisas, mas pode subir para + 6 ° C. O desvio das previsões das décadas anteriores é que o papel das nuvens foi subestimado. A sensibilidade climática leva em conta feedbacks lentos e, portanto, representa uma situação de equilíbrio de muito longo prazo (em uma escala de tempo humana, ou seja, várias dezenas de milhares de anos).
Dentro julho de 2020, um estudo publicado na Reviews of Geophysics aperta a estimativa entre 1,5 ° C e 4,5 ° C com uma confiança de 66%, ou entre 2,3 ° C e 4,7 ° C com uma confiança de 90%. É baseado em 3 componentes, o estudo do aquecimento atual de +1,1 ° C que na verdade exclui muito pouco aquecimento, uma compreensão dos efeitos do aquecimento das nuvens que parece menos importante nas partes mais quentes da atmosfera. Do que a média. antecipado, e no estudo de dois períodos históricos: 20.000 anos atrás, no auge da última Idade do Gelo, e um período quente 3 milhões de anos atrás, a última vez que os níveis de CO2 na atmosfera foram semelhantes aos de hoje. A equipe trabalha com estatísticas bayesianas que permitem que as incertezas em cada etapa alimentem o resultado final.
Esse valor é um problema em si. Na verdade, se for baixo, significa que os humanos têm pouco impacto em seu clima. Assim, alguns cientistas, incluindo R. Spencer e R. Lindzen, tentaram mostrar que a sensibilidade ao clima é baixa. No entanto, essa pesquisa, particularmente sobre o efeito íris, nunca realmente convenceu os climatologistas mais influentes.
Para evitar uma evolução catastrófica do clima (em particular o desaparecimento das calotas polares), a sensibilidade do sistema terrestre deve ser considerada. Deste ponto de vista, o valor alvo do forçamento radiativo é aproximadamente equivalente ao de uma concentração de 350 ppm por volume de CO 2. Dada a natureza sem precedentes da velocidade e extensão do forçamento antropogênico, é no entanto difícil saber qual é a tolerância do sistema para exceder este valor (a atmosfera já contém mais de 400 ppm de CO 2, subindo rapidamente). Atualmente, devido à magnitude do forçamento antrópico, o sistema está respondendo muito mais rápido do que o esperado. Para prevenir uma evolução que poderia ter impactos fortemente negativos em nossa civilização, a sensibilidade de Charney deve ser considerada. Na verdade, ele determinará o aquecimento ao longo do século atual. Deste ponto de vista, o valor alvo do forçamento radiativo é aproximadamente equivalente ao de uma concentração de 450 ppm por volume de CO 2. Dada a persistência das emissões antropogênicas, torna-se muito improvável evitar esse limite. Para poder levar em conta os feedbacks do ciclo do carbono, outro método, considerando as emissões cumulativas de CO 2, foi desenvolvido. Com esta abordagem, o limite de +2 ° C, frequentemente considerado um valor alvo nos relatórios do IPCC, provavelmente já foi virtualmente excedido, levando em consideração os feedbacks do ciclo do carbono.