Feedbacks no Ártico – Mecanismos de Realimentação e Auto-Reforço

Aquecimento no Ártico, mecanismos, feedbacks de realimentação

3 TIPOS DE AQUECIMENTO NO ÁRTICO:
Aquecimento Global; Aquecimento Acelerado do Ártico; Aquecimento Descontrolado/Fugidío.
Eventos que alimentam esses tipos de aquecimento (retângulos azuis): emissões; fuligem, etc.; alterações no albedo; perda do gelo; enfraquecimento das reservas de metano no Ártico; libertação de metano.

A situação perigosa do Ártico é representada pela imagem à direita, mostrando que o Ártico é atingido por três grandes desenvolvimentos, isto é, três tipos de aquecimento:
– Aquecimento global
– Aquecimento acelerado no Ártico
– Aquecimento global descontrolado

Os retângulos azuis retratam eventos que alimentam estes desenvolvimentos, em alguns casos através de vários outros eventos.

Onde os desenvolvimentos e os eventos se alimentam uns aos outros, estas interacções são representadas por linhas com a direcção da alimentação indicada pela seta.

Tais alimentações podem se transformar em ciclos de feedback de auto-reforço, ou seja, um desenvolvimento ou evento que se realimenta a si próprio, seja diretamente ou através de uma série de outros eventos.

Mecanismos de aquecimento acelerado no Ártico pelos ciclos de feedback

DOIS CICLOS DE FEEDBACK DE AUTO-REFORÇO
Ciclo de feedback #1: perda do gelo => alterações no albedo => aquecimento acelerado no Ártico.
Ciclo de feedback #2: enfraquecimento das reservas de metano => libertação de metano => aquecimento acelerado no Ártico.

Dois desses ciclos de feedback de auto-reforço estão representados na imagem acima e também estão em destaque na imagem à direita.

O ciclo de feedback # 1 ocorre onde a perda de gelo do mar resulta em mudanças de albedo que aceleram o aquecimento no Ártico, fechando o ciclo ao causar ainda mais perda de gelo do mar.

O ciclo de feedback # 2 ocorre onde o aquecimento acelerado do Ártico enfraquece as reservas de metano, resultando em libertação de metano que acelera ainda mais o aquecimento no Ártico.

Em ambos os casos, o aquecimento acelerado no Ártico alimenta eventos que por sua vez alimentam outros eventos, eventualmente causando ainda mais aceleração do aquecimento no Ártico.

Existem mais ciclos de feedback de auto-reforço. A imagem abaixo também mostra como um outro ciclo de feedback ocorre quando o aquecimento acelerado no Ártico altera a corrente de jato, resultando em em eventos climáticos mais extremos, em particular ondas de calor, que causam incêndios florestais. Estes incêndios causam todo o tipo de emissões, incluindo dióxido de carbono, poeira, fuligem, compostos orgânicos voláteis, metano e outros precursores de ozono. Os gases de efeito estufa aceleram o aquecimento, enquanto os aerossóis podem ter um impacto particularmente forte no Ártico quando assentam em terra, na neve e no gelo e causam mudanças do albedo que aceleram ainda mais o aquecimento no Ártico. A queima incompleta resulta em monóxido de carbono, o qual esgota hidroxila, que poderia, de outro modo, ter degradado o metano.

Ártico aquece mais rápido através de mecanismos de realimentação ou feedbacks positivos

3 Tipos de Aquecimento no Ártico: Aquecimento Global, Aquecimento Acelerado do Ártico, e Aquecimento Descontrolado ou Fugidío.
Eventos: emissões – fuligem, etc – alterações do albedo; perda de neve e gelo – alterações do albedo; corrente de jato alterada – condições extremas, ondas de calor – incêndios – emissões; enfraquecimento das reservas de metano – libertação de metano.

Além disso, também podem haver interações entre ciclos de feedback. Como exemplo, alterações na corrente de jato podem causar ondas de calor que irão acelerar o declínio da neve e do gelo.

As imagens acima mostram como tais feedbacks causam mais aceleração do aquecimento no Ártico, eventualmente entrando numa espiral fora de controlo e escalando num terceiro tipo de aquecimento, o aquecimento global descontrolado ou fugidío.

Na imagem acima, três setas vermelhas representam três principais desenvolvimentos, ou seja, três tipos de aquecimento, com alguns feedbacks destacados a amarelo. A imagem abaixo mostra muitos desses feedbacks.

Feedbacks de reforço positivo que levam ao aquecimento no Ártico

Mecanismos de Retroalimentação (Feedbacks) no Ártico:
1. Perda de albedo; 2. Retenção de calor pelo metano; 3. Correntes verticais enfraquecidas; 4. Tempestades e ondas de calor, causando uma mistura mais vertical da água; 5. Tempestades e ondas de calor acelerando o aquecimento do Ártico; 6. Mais tempestades, ondas de calor e evaporação criam mais águas abertas, nuvens e precipitação; 7. Ondas degradam o gelo do mar; 8. Perda de albedo devido às ondas; 9. Condições meteorológicas extremas causam incêndios, poeira, o crescimento de micróbios e outras fontes de emissões ; 10. Portas Abertas (corrente de jato); 11. Águas mais quentes; 12. Atividade sísmica; 13. Menos gelo do mar a formar-se; 14. Perda de calor latente; 15. Corrente do Golfo mais quente; 16. Aquecimento do fundo do mar; 17. Expansão do metano; 18. Ondas de calor a causarem declínio da neve e gelo; 19. Alterações no vórtice polar e correntes de jato causando eventos climáticos extremos; 20. Atividade sísmica provoca terremotos e deslizamentos de terra; 21. Variações de temperatura causando desestabilização; 22. Mais plâncton; 23. Alterações na emissividade; 24. Rios que aquecem o Oceano Ártico; 25. Vapor de água e nuvens; 26. Salinidade; 27. Mais águas abertas no Ártico contribui para mais tempestades severas; 28. Tampa de água doce fria no Atlântico Norte

Mais detalhes sobre cada um desses feedbacks são dados no final deste post. Sem uma acção eficaz e abrangente, estes feedbacks irão levar a um aquecimento descontrolado, ou seja, uma mudança climática abrupta causando morte e destruição em massa, e resultando em extinção numa escala maciça, como representado na imagem abaixo e como descrito neste post.

Aquecimento global, aquecimento acelerado no Ártico, alterações climáticas abruptas e extinção humana a curto prazo.

Degradação do solo, erosão, perda de nutrientes no solo, mudança da vegetação, pragas e doenças, pioradas pelas alterações na Corrente de Jato causam condições meteorológicas mais extremas (incluindo tempestades de granizo, ciclones, inundações, secas, ondas de calor, e incêndios) e alterações geológicas pelo degelo as quais desencadeiam libertações abruptas enormes de metano.
Mecanismos: Emissões; Perda da Neve e Gelo; Metano; Morte e Destruição em Massa.
Resultados: 1- Aquecimento global; 2- Aquecimento Acelerado no Ártico; 3- Alterações Climáticas Abruptas; 4- Extinção Humana a Curto Prazo.

A ameaça que isto constitui para a segurança do abastecimento de alimentos e água doce é ainda descrito neste post e neste post, cada um também apontando para a necessidade de um plano de acção abrangente e eficaz. Sem tal ação, como foi dito, os três tipos de aquecimento acima estão a ameaçar levar a um quarto desenvolvimento: a extinção em massa a curto prazo de muitas espécies, incluindo os seres humanos, como mostra a imagem acima. A acção recomendada como parte do Plano Climático está descrita na página de Acção.

Mecanismos de Retroalimentação (Feedbacks) no Ártico

1. Perda de albedo devido ao retroceder da neve e do gelo e continuação do declínio da neve e do gelo

A perda de Albedo pode ocorrer devido a várias formas de declínio do gelo do mar, estas são: quando o gelo do mar recua, quando o aquecimento altera a textura do gelo, e quando poças de água derretida surgem no topo do gelo. O aquecimento global está acelerado no Ártico, causando o declínio da neve e do gelo que resulta em perda de albedo e, portanto, mais luz solar a ser absorvida, acelerando ainda mais o aquecimento no Ártico, num ciclo de auto-reforço. Note-se que mais luz solar é absorvida pelo Oceano Ártico e em terra, causando o derretimento da permafrost a maior profundidade.
http://arctic-news.blogspot.com/2012/07/albedo-change-in-arctic.html

2. Retenção de calor pelo metano

Libertações de metano estão a aquecer a atmosfera sobre o Ártico, prendendo o calor.
http://arctic-news.blogspot.com/2013/11/methane-levels-going-through-the-roof.html

3. Correntes verticais enfraquecidas

Como o declínio do gelo do mar enfraquece as correntes verticais no Oceano Ártico, o fundo do mar aquece mais rápido.
http://arctic-news.blogspot.com/2012/09/arctic-sea-ice-loss-is-effectively-doubling-mankinds-contribution-to-global-warming.html

4. Tempestades e ondas de calor, causando uma mistura mais vertical da água

Isto pode fazer com que a água quente da camada superior das águas abertas atinja o fundo do mar.
http://arctic-news.blogspot.com/2012/07/arctic-waters-are-heating-up.html

5. Tempestades e ondas de calor acelerando o aquecimento do Ártico

O aquecimento acelerado do Ártico provoca tempestades mais fortes, traz mais ar quente para o Ártico empurrando o ar mais frio para fora do Ártico. Além disso, o aquecimento acelerado provoca ondas de calor mais fortes que causam mais derretimento de neve e gelo. Isto acelera o aquecimento no Ártico e constitui um ciclo de auto-reforço.
http://arctic-news.blogspot.com/2012/08/diagram-of-doom.html

6. Mais tempestades, ondas de calor e evaporação criam mais águas abertas, nuvens e precipitação

Eventos climáticos extremos, como tempestades podem empurrar o gelo do mar para fora do Oceano Ártico para o Oceano Atlântico. Isso cria mais águas abertas, onde as tempestades se podem desenvolver mais facilmente, uma vez que haverá mais oportunidade para evaporação. A precipitação resultante pode fazer o gelo do mar mais lamacento, num ciclo de auto-reforço. Além disso, mais calor pode ser retido debaixo das nuvens, e isso pode ocorrer durante todo o ano, ao contrário do efeito apenas no verão de mais luz solar a ser refletida de volta ao espaço por essas nuvens. (Ver também o feedback # 27).
http://arctic-news.blogspot.com/2012/04/supplementary-evidence-by-prof-peter.html

7. Ondas

Tempo extremo causa ventos e ondas mais altas que degradam o gelo do mar, quebrando o gelo e fazendo-o
derreter mais rápido, resultando em mais água aberta que contribui ainda mais para o declínio da neve e do gelo. As ondas quebram o gelo do mar em inúmeros bocados que funcionam como velas, apanhando o vento e movendo-se mais facilmente com os ventos, possivelmente até sairem do Oceano Ártico.
http://arctic-news.blogspot.com/2012/08/huge-cyclone-batters-arctic-sea-ice.html

8. Perda de albedo devido às ondas

Ondas causam águas mais onduladas e águas mais onduladas absorvem mais luz solar.
http://arctic-news.blogspot.com/2012/08/diagram-of-doom.html

9. Condições meteorológicas extremas causam incêndios, poeira, o crescimento de micróbios e outras fontes de emissões

Essas emissões continuarão a contribuir para o aquecimento global, enquanto essa poluição pode também assentar sobre a neve e o gelo, resultando em maior absorção de luz solar, particularmente no Ártico.
http://arctic-news.blogspot.com/2012/07/how-extreme-will-it-get.html

10. Portas Abertas

O aquecimento acelerado do Ártico altera o vórtice polar e corrente de jato, tornando mais fácil para o ar quente se mover para o Ártico e para o ar frio sair do Ártico, por sua vez diminuindo ainda mais a diferença de temperatura entre o Equador e o Polo Norte, num ciclo de feedback de auto-reforço. Como diz Sam Carana: “É como deixar a porta do frigorífico aberta.”
http://arctic-news.blogspot.com/2012/08/opening-further-doorways-to-doom.html
http://arctic-news.blogspot.com/2014/06/warming-of-the-arctic-fueling-extreme-weather.html
http://arctic-news.blogspot.com/2014/07/whats-wrong-with-the-weather.html
http://arctic-news.blogspot.com/2014/05/more-extreme-weather-can-be-expected.html

11. Águas mais quentes

Águas do Ártico mais quentes devido ao aquecimento da Corrente do Golfo, devido a ondas de calor e devido aos rios mais quentes que terminam no Oceano Ártico. Isso vai aquecer o leito marinho do Oceano Ártico.
http://arctic-news.blogspot.com/2013/12/the-biggest-story-of-2013.html
http://arctic-news.blogspot.com/2015/05/mackenzie-river-warming.html

12. Atividade sísmica

O recuo do gelo e da neve vem com ajuste isostático, o que pode desencadear terremotos subaquáticos, ondas de choque e deslizamentos de terra, por sua vez desestabilizando os hidratos de metano.
http://arctic-news.blogspot.com/2013/09/methane-release-caused-by-earthquakes.html
http://arctic-news.blogspot.com/2014/06/earthquakes-and-warm-water-threaten-arctic.html

13. Menos gelo do mar a formar-se

O gelo do mar pode ser impedido de se formar, devido à energia cinética (borbulhar) do metano à medida que sobe na água e entra na atmosfera.
http://arctic-news.blogspot.com/2013/12/methane-emerges-from-warmer-areas.html

14. Perda de calor latente

Onde o gelo desaparece, o calor já não vai para o processo de derreter o gelo, e o calor irá, em vez disso, para o aumento da temperatura da água.
http://arctic-news.blogspot.com/2014/06/warming-of-the-arctic-fueling-extreme-weather.html
http://arctic-news.blogspot.com/2015/10/september-2015-sea-surface-warmest-on-record.html

15. Corrente do Golfo mais quente

A Corrente do Golfo aquece devido às emissões, e isso pode ser agravado por condições meteorológicas extremas, resultando em água ainda mais quente a ser levada pela Corrente do Golfo para o Oceano Ártico, acelerando assim ainda mais o aquecimento no Ártico e os eventos climáticos extremos para os quais isto contribui.
http://arctic-news.blogspot.com/2014/06/warming-of-the-arctic-fueling-extreme-weather.html

16. Aquecimento do fundo do mar

Enquanto o fundo do mar do Oceano Ártico aquece, o calor pode penetrar nos sedimentos, causando desestabilização, resultando em libertação de metano
http://arctic-news.blogspot.com/2014/04/arctic-sea-ice-in-steep-descent.html

17. Expansão do metano

À medida que o metano escapa dos hidratos, expande-se até 160 vezes o seu volume anterior. O choque resultante de tal expansão pode causar desestabilização de ainda mais hidratos.

18. Ondas de calor a causarem declínio da neve e gelo

Condições meteorológicas extremas causam ondas de calor mais intensas e por mais tempo, resultando num maior declínio da neve e do gelo.

19. Alterações no vórtice polar e correntes de jato causando eventos climáticos extremos

Eventos climáticos extremos podem provocar mais feedbacks, incluindo:
– Tempestades a causarem maior mistura vertical de água (feedback # 4)
– Tempestades e ondas de calor a acelerarem o aquecimento do Ártico, por sua vez causando tempo ainda mais extremo (feedback # 5)
– Tempestades e ondas de calor aumentando a humidade no Ártico (feedback # 6)
– Ondas fortes (feedback # 7)
– Ondas de calor provocando incêndios florestais (feedback # 9)
– Corrente de jato atingindo altas latitudes, movendo o ar quente para o Ártico (feedback # 10)
– Ondas de calor causando o aquecimento do leito do mar do Ártico (feedback # 11)
– Ondas de calor causando declínio da neve e do gelo (feedback # 18)

20. Atividade sísmica provoca terremotos e deslizamentos de terra

Erupções vulcânicas submarinas, terremotos e ondas de choque associadas podem, por sua vez, desencadear mais terremotos, bem como deslizamentos de terra submarinos, especialmente ao longo das falhas que separam as placas tectónicas.

21. Variações de temperatura causando desestabilização

O metano está presente na camada de gelo da Gronelândia sob a forma de hidratos e gás livre. Enormes variações de temperatura podem atingir áreas sobre a Gronelândia durante alguns dias, fazendo com que o gelo se expanda e contraia, provocando, assim, diferença de pressão bem como da temperatura. O choque combinado de fortes oscilações da pressão e temperatura está a causar movimento, atrito e fraturas no gelo, e isso permite que o metano suba para a superfície e entre na atmosfera.
http://arctic-news.blogspot.com/2014/04/earthquakes-in-the-arctic-ocean.html
http://arctic-news.blogspot.com/2015/10/september-2015-sea-surface-warmest-on-record.html

22. Mais plâncton

Um estudo realizado por Park et al, de 12 de Maio de 2015, conclui que o efeito biogeofísico de mudanças futuras no fitoplâncton amplifica o aquecimento do Ártico em 20%. O derretimento do gelo do mar induzido pelo aquecimento e o correspondente aumento em radiação de onda curta que penetra no oceano resulta numa estação mais longa de crescimento do fitoplâncton no Ártico. Por sua vez, o aumento de fitoplâncton no Ártico aquece a camada superficial do oceano através do aquecimento biológico directo, desencadeando reacções positivas adicionais no Ártico, e, consequentemente, intensificando o aquecimento do Ártico ainda mais.
http://arctic-news.blogspot.com/2015/05/mackenzie-river-warming.html
http://www.pnas.org/content/112/19/5921.abstract

23. Alterações na emissividade

Feldman et al, a 18 de Novembro de 2014, descobriu que os oceanos abertos são muito menos eficientes do que o gelo do mar quando se trata de emissões na região mais distante de infravermelhos do espectro. A equipa de investigação usou um modelo de computador que mostrou que os oceanos abertos retêm mais energia do infravermelho distante do que o gelo do mar, resultando em oceanos mais quentes, derretimento do gelo do mar, e um aumento de 2°C no clima polar após 25 anos.
http://www.pnas.org/content/111/46/16297.abstract

24. Rios que aquecem o Oceano Ártico

Ondas de calor na América do Norte e na Sibéria podem causar a entrada no Oceano Ártico de enormes quantidades de água quente. http://arctic-news.blogspot.com/2015/05/mackenzie-river-warming.html
http://arctic-news.blogspot.com/p/the-mechanism.html

25. Vapor de água e nuvens

Á medida que os oceanos aquecem, pode-se esperar que a atmosfera transporte mais vapor de água. Esta conclusão é apoiada por estudos como este. Como o vapor de água é um gás de efeito estufa, mais vapor de água na atmosfera contribui para o aquecimento global. As nuvens podem, por um lado, refletir mais luz solar de volta para o espaço, mas por outro lado, também podem reter o calor e refletir o calor de volta para a Terra, o qual seria irradiado de novo para o espaço. Estudos tais como os de Dessler e de Sherwood et al. concluem que mais nuvens é susceptível de contribuir para o aquecimento global.
http://www.nature.com/nature/journal/v505/n7481/full/nature12829.html
http://arctic-news.blogspot.com/2015/05/mackenzie-river-warming.html

26. Salinidade

As taxas de evaporação são mais elevadas sobre as superfícies de água doce do que sobre superfícies de águas salinas. Isto, em combinação com a temperatura mais elevada da água dos rios que fluem para o Oceano Ártico, levará a uma maior evaporação e, portanto, mais chuva, o que por sua vez resulta em poças quentes de águas pluviais por cima do gelo do mar, acelerando o seu desaparecimento.
http://www.itc.nl/library/papers_2013/msc/wrem/abdelrady.pdf
http://arctic-news.blogspot.com/2015/05/mackenzie-river-warming.html
http://arctic-news.blogspot.com/2015/01/rain-storms-devastate-arctic-ice-and-glaciers.html

27. Mais águas abertas no Ártico contribui para mais tempestades severas

Com mais vapor de água na atmosfera e com os eventos climáticos mais extremos, pode-se esperar que as tempestades atinjam maior intensidade. Esta situação fica ainda pior à medida que o Oceano Ártico perde o seu gelo do mar, com as águas abertas adicionais a acrescentarem ao vapor de água na atmosfera. Isso dá mais oportunidade para as plumas acima das bigornas de tempestades severas a levarem vapor de água para cima até à estratosfera, contribuindo para a formação de nuvens cirrus que retêm muito calor, o qual de outra forma seria irradiado para fora, a partir da Terra para o espaço.
http://arctic-news.blogspot.com/2015/06/gulf-stream-brings-ever-warmer-water-into-arctic-ocean.html

28. Tampa de água doce fria no Atlântico Norte

O derretimento da camada de gelo da Gronelândia e da permafrost na América do Norte resulta em água do degelo a ser empurrada pelas correntes marítimas para o Atlântico Norte, onde se acumula e forma uma tampa de água doce fria no topo da água. Isso resulta em menos evaporação e transferência de calor do oceano para a atmosfera, e a mais calor do oceano a ser levado pela Corrente do Golfo por baixo da superfície do mar para o Oceano Ártico.
http://arctic-news.blogspot.com/2015/10/september-2015-sea-surface-warmest-on-record.html
http://arctic-news.blogspot.com/2015/09/warming-arctic-ocean-seafloor-threatens-to-cause-huge-methane-eruptions.html
Isto é um ciclo de realimentação de auto-reforço, conforme descrito na publicação em:
http://arctic-news.blogspot.com/2015/12/strong-winds-and-high-waves-hit-arctic-ocean.html
http://arctic-news.blogspot.com/2015/12/2015-warmest-year-on-record.html

Traduzido do original Feedbacks in the Arctic de Sam Carana, publicado no blogue Arctic News.