Efeito Bola de Neve: Desvendando os Feedbacks Climáticos
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Por Milena de Lara e Poliana Santos
Montagem: Natasha Hoff.
Você tem notado como o clima tem se tornado cada vez mais imprevisível? Até os paulistanos, acostumados com as instabilidades climáticas da "terra da garoa", estão tendo dificuldades para acompanhar a sequência de ondas de calor recordes, invernos cada vez mais curtos, baixa umidade do ar e tempestades violentas. E, embora o termo "mudanças climáticas" já seja comum em conversas de família e até nas rodas de bar, ainda há muito a ser esclarecido sobre o funcionamento do clima da Terra. Dos mesmos criadores do efeito estufa, eu lhes apresento o efeito bola de neve. Vamos falar de feedbacks climáticos?
O conceito de feedback climático
Para os funcionários CLTs de escritório, o termo “feedback” já deve ser bem conhecido. É aquela resposta do supervisor ao que você fez que, de alguma forma, influencia o que você vai fazer depois — seja reforçando um comportamento, seja ajustando o rumo. No contexto climático, a lógica é parecida. Feedbacks climáticos são processos pelos quais uma mudança inicial no clima gera respostas que podem amplificar essa mudança — o que chamamos de feedbacks positivos — ou reduzi-la, no caso dos feedbacks negativos.
Pode parecer um pouco contra intuitivo, já que, neste contexto, os feedbacks positivos raramente são bons para o planeta, enquanto os negativos, que ajudam a estabilizar o sistema, é que são "os bonzinhos". Vai ficar mais fácil de entender depois dos exemplos.
Pense no final do semestre: um monte de provas, seminários e atividades para entregar, e você ficando maluco porque não consegue dar conta de tudo. Esse estresse começa a bagunçar a sua concentração e sua produtividade, fazendo você demorar ainda mais para terminar as tarefas. E aí, claro, o estresse só aumenta, gerando um ciclo vicioso ou um FEEDBACK POSITIVO. Por outro lado, todo esse estresse deixa seu corpo tão cansado que você decide fazer uma pausa para descansar. Ao fazer isso, seu nível de estresse diminui, sua concentração melhora, e você consegue aumentar sua produtividade. Como resultado, você começa a completar mais tarefas, o que reduz ainda mais o estresse, criando um ciclo que ajuda a estabilizar a situação ou, então, um FEEDBACK NEGATIVO.
Recapitulando: feedbacks positivos geram respostas que intensificam o efeito inicial enquanto os feedbacks negativos geram respostas que diminuem ou estabilizam o efeito inicial. Portanto, "positivo" e "negativo" descrevem a direção do efeito (amplificar ou estabilizar), não se o efeito é bom ou ruim.
Balanço radiativo da Terra e as Mudanças Climáticas
Em linhas gerais, o clima na Terra é controlado pelo que chamamos de balanço radiativo ou balanço energético que, de maneira bastante simplificada, corresponde à soma de todas as entradas de energia no sistema climático menos todas as fugas energéticas. Entre as entradas, temos a radiação solar que a Terra recebe do Sol, e as saídas incluem a energia refletida de volta ao espaço e a energia emitida pela própria Terra. Esses fluxos de energia são regulados pelos diversos componentes do sistema climático, como a atmosfera, o solo, o oceano, a biosfera e a criosfera — regiões da superfície terrestre cobertas permanentemente por gelo e neve — que, embora, à primeira vista, possam parecer entidades independentes, fazem parte de um único sistema interconectado. Cada um desses componentes troca imensas quantidades de energia entre si e influenciam no comportamento uns dos outros.
Dessa forma, o balanço radiativo funciona como uma balança mesmo: quando todas as entradas e saídas de energia estão equilibradas, a temperatura global tende a permanecer estável. No entanto, quando algo altera esse equilíbrio — como, por exemplo, o aumento da concentração de gases de efeito estufa na atmosfera — a temperatura do planeta muda.
Com as mudanças climáticas cada vez mais evidentes, as consequências já são bem conhecidas e até previstas pelos cientistas: aumento da temperatura, elevação do nível do mar, derretimento das geleiras, oceanos mais ácidos e caos, caos, caos. Já sabemos que toda ação gera uma reação, mas o que ainda escapa totalmente à compreensão da comunidade científica é como essas reações se engatam umas nas outras e acabam virando bolas de neve rolando sem freio — os nossos feedbacks.
Feedback Albedo-Nuvens
Lembra do ciclo da água que a gente aprende na escola? Ela chove, esquenta, evapora, vira nuvem e chove de novo... Com as temperaturas do planeta subindo, mais água é aquecida e evaporada e, portanto, mais nuvens são formadas. E mais nuvens no céu significam que mais radiação é refletida de volta, graças a um processo chamado albedo.
Abrindo um parêntese rápido: albedo é, basicamente, a capacidade de uma superfície refletir radiação. É por isso que usar roupa preta no calor nunca parece uma boa ideia — superfícies escuras absorvem mais radiação (têm menor albedo), enquanto as claras refletem mais (têm maior albedo).
Ok, agora vamos voltar para as nuvens...
Aquelas nuvens bem brancas e fofinhas? Elas têm um albedo altíssimo, ou seja, refletem uma grande quantidade de radiação solar de volta para o espaço, ajudando a manter a superfície da Terra mais fresca. Então se o aquecimento global aumentar a quantidade de nuvens e essas nuvens ajudam a resfriar o planeta, é compreensível que você pense “Pronto, problema resolvido! A natureza é perfeita!” Mas calma lá — porque, como quase tudo no clima, a história é um pouco mais complicada.
Tudo depende, na verdade, do tipo de nuvem que se forma. Esse feedback negativo só é gerado pelas nuvens baixas (que se formam nas camadas mais inferiores da atmosfera) que tendem a ser mais densas, branquinhas e brilhantes (com um alto albedo). Mas as nuvens mais altas e escuras, compostas por cristais de gelo, são mais esparsas e têm menor albedo, permitindo que a radiação solar passe. Elas também têm um papel importante ao refratar (desviar ou espalhar) a radiação infravermelha, o que acaba gerando um feedback positivo, ou seja, contribui para o aquecimento.
E como sabemos se vão se formar nuvens altas ou baixas? À medida que o planeta esquenta, a diferença de temperatura entre a superfície e as camadas da atmosfera — o chamado gradiente vertical de temperatura — vai diminuindo, ou seja, fica mais homogêneo. Isso acontece porque estamos "aprisionando" mais calor na atmosfera (efeito estufa, lembra?). Com o aquecimento das camadas inferiores da atmosfera, as nuvens precisam se formar em altitudes mais elevadas para alcançar as temperaturas mais baixas necessárias à sua formação. O resultado disso é que, com menos nuvens baixas e mais nuvens altas, mais radiação solar acaba atingindo a superfície da Terra, o que aumenta ainda mais o calor. Além disso, essa mudança faz com que a atmosfera consiga segurar mais vapor d'água (um importante gás do efeito estufa), sem que ele se condense para formar as nuvens de chuva que estamos acostumados a ver.
Feedback Albedo-Neve
Já que falamos sobre o albedo, outro grande refletor de energia é a neve. Quando as temperaturas sobem, as calotas polares e o permafrost — ou solo permanentemente congelado — começam a derreter, o que diminui o albedo dessas regiões. Isso acontece porque, com menos neve cobrindo o solo ou o gelo do mar, mais da superfície escura fica exposta. E a água ou o solo escuro absorvem mais luz solar do que a neve branca, o que significa que eles retêm mais calor. Esse aquecimento faz com que mais gelo derreta, o que, por sua vez, reduz ainda mais a cobertura de neve, criando um feedback positivo.
Feedback Circulação Oceânica e Ciclos Biogeoquímicos
E lembra que dissemos que as componentes climáticas estavam interconectadas? Pois é. O derretimento das regiões polares não afeta só o albedo — ele também altera a salinidade e a estratificação dos oceanos. Estratificação, aliás, é apenas a forma como a água se organiza em camadas: a mais quente e leve em cima, a mais fria e densa embaixo.
Como as correntes oceânicas dependem justamente dessas diferenças de temperatura e salinidade, qualquer mudança nesses fatores impacta diretamente os padrões de circulação em escala global. E isso é crítico porque a circulação termohalina (termo = temperatura; halina = salinidade) desempenha um papel fundamental na regulação do clima do planeta. Se essa circulação enfraquece, o transporte de calor — que normalmente distribui energia entre diferentes latitudes, longitudes e profundidades — fica comprometido. O resultado é acúmulo de calor nas camadas superficiais do oceano, o que acelera ainda mais o derretimento de gelo marinho. E isso, claro, gera um novo ciclo de retroalimentação que intensifica o aquecimento global, ou seja, um feedback positivo.
Além disso, o oceano e a criosfera também estão conectados por ciclos biogeoquímicos — um termo comprido que basicamente descreve como os elementos químicos circulam entre os diferentes "reservatórios" do planeta. O permafrost, por exemplo, armazena grandes quantidades de carbono na forma de matéria orgânica que, ao longo de milhares de anos, ficou presa no gelo. E quando descongelado, devido ao aumento das temperaturas globais, esse carbono é liberado na forma de dióxido de carbono e metano, dois potentes gases de efeito estufa. E daí para frente, só pra trás. Esse processo de liberação de gases acelera o
aquecimento global, criando um... FEEDBACK POSITIVO, isso aí!
Além do carbono, o ferro — que se acumula no gelo marinho durante o inverno — também é liberado no oceano quando esse gelo derrete. E esse ferro funciona como um verdadeiro “supernutriente” para o fitoplâncton (organismos microscópicos que fazem fotossíntese e formam a base de toda a cadeia alimentar marinha). Com mais fitoplâncton realizando fotossíntese, maior é a captura de CO2 da atmosfera pelos oceanos, contribuindo para a mitigação das mudanças climáticas através de um feedback negativo.
O fitoplâncton também influencia o clima por meio da produção de dimetilsulfeto (DMS), um composto que, ao ser liberado para a atmosfera, contribui para a formação de núcleos de condensação de nuvens. Em outras palavras, o DMS ajuda na formação de nuvens, especialmente aquelas mais baixas e brilhantes, que possuem alto albedo e refletem parte da radiação solar de volta ao espaço. Esse processo pode atuar como um feedback negativo, contribuindo para o resfriamento do planeta. No entanto, assim como outros mecanismos climáticos, a intensidade e a relevância desse efeito ainda dependem de diversos fatores ambientais e interações complexas no sistema climático.
Mas nem tudo são águas calmas… essa “explosão” de fitoplâncton impulsionada pelo ferro também traz efeitos colaterais. Além da alta demanda de oxigênio durante o crescimento desses organismos, quando esse grande volume de fitoplâncton morre, sua decomposição consome ainda mais oxigênio da água. Esse processo pode levar à desoxigenação dos oceanos, formando as chamadas zonas mortas — áreas onde a vida marinha não consegue se sustentar por falta de oxigênio. E o cenário piora quando somamos isso ao aumento da estratificação da coluna d’água, que dificulta a mistura vertical entre as camadas do oceano. Sem essa mistura, o oxigênio das camadas superficiais não chega às regiões mais profundas, deixando-as ainda mais pobres em O2. O resultado? Mais um feedback positivo.
Outro efeito importante das mudanças climáticas é a acidificação dos oceanos. À medida que o dióxido de carbono (CO2) é absorvido pela água do mar, ele altera sua composição química e aumenta a acidez. Isso afeta diretamente os organismos marinhos calcificantes — como corais, moluscos e certos tipos de plâncton — que dependem de cálcio (e da química adequada da água) para construir suas conchas e esqueletos. Quando a água fica mais ácida, esses organismos têm muito mais dificuldade em formar suas estruturas calcárias. E se eles calcificam menos, menos CO2 é removido da atmosfera e armazenado no oceano por meio desses processos biológicos. E a essa altura você já deve estar respondendo sozinho, tudo isso cria um... Isso mesmo! Um feedback positivo.
Esquema dos principais feedbacks climáticos fornecidos pela atmosfera, criosfera e condições físico-químicas dos oceanos. Autoria: Milena Lara e Poliana Santos.
Você pode estar pensando: "Mas, espera aí, no começo foi dito que os cientistas ainda não entendem bem essas reações às reações e depois passou mais de 10 parágrafos explicando sobre elas?". A verdade é que mesmo que as pesquisas estejam avançando muito, a intensificação do desequilíbrio do balanço radiativo terrestre somado a esses mecanismos de retroalimentação aumentam a sensibilidade do sistema climático a perturbações. Isso significa que, quanto mais desequilibrado o sistema, mais respostas interconectadas e complexas são geradas, tornando as consequências cada vez mais difíceis de prever e, muitas vezes, irreversíveis — a nossa bola de neve desgovernada.
Mas calma, não precisamos entrar em pânico. Embora o caminho à frente seja desafiador, ele também está repleto de oportunidades para a ciência e a inovação. Cada nova descoberta funciona como uma ferramenta a mais para nos ajudar a construir um futuro mais sustentável e justo em termos climáticos. E quem sabe, caro leitor, você também possa se tornar um cientista do clima? Se não for o caso, pelo menos agora você vai ter muito mais do que um simples "é complicado" para dizer quando o tema das mudanças climáticas surgir na próxima conversa.
Obs.: Este texto foi elaborado no contexto de duas disciplinas do curso de Bacharelado em Oceanografia do Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo: IOB0179 - Divulgação Científica e Cultura Oceânica, sob responsabilidade da Profa. Dra. Claudia Akemi Pereira Namiki; e IOF0294 - Oceanografia: da metodologia à Divulgação Científica, sob responsabilidade da Profa. Dra. Tailisi Hoppe Trevizani.
Sobre as autoras:
Poliana Santos: Estudante de graduação em Oceanografia, atualmente no último semestre do curso. Atua no Laboratório de Bioindicadores Ambientais (LABI) do Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo (USP), onde desenvolve atividades voltadas à pesquisa científica. Tem grande interesse em divulgação científica e vem participando de projetos nessa área no âmbito do laboratório. Acredita que tornar a ciência mais acessível é uma forma de aproximar a sociedade da ciência e conscientizar sobre o que é produzido na universidade pública.
Milena de Lara: Minha relação com o oceano começou ainda na infância, em dias de praia que pareciam não ter fim e em que sair da água nunca era uma opção fácil. Entre mergulhos, olhos ardendo de sal e cabelos cheios de areia, surgiu uma curiosidade que cresceu tanto ao longo dos anos que se tornou escolha. Hoje sou estudante de Oceanografia da USP e desenvolvo minha iniciação científica na área de refúgios climáticos, investigando como diferentes regiões podem atuar como áreas de proteção para recifes de corais diante das mudanças do clima. Também sou autora de dois livros infantis sobre baleias e golfinhos. Acredito que a ciência deve ser acessível e que as histórias são uma forma potente de despertar curiosidade, aproximar as pessoas do conhecimento científico e transformar a maneira como enxergamos o mundo.
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