Matemática
é usada para medir aquecimento
Na
era da globalização, o efeito estufa é a mais
global das ameaças a todo tipo de vida existente no planeta.
Diferente de outros tipos de danos contra a biodiversidade, seu
efeito é sentido por todos os ecossistemas. Para tentar amenizar
suas ações, cientistas de todo o mundo buscam, com
metodologias específicas, medir o aquecimento global e, assim,
tentar minimizar seus efeitos. Porém, as análises
que levam à conclusão de que tem mesmo havido um aquecimento
global são polêmicas. Os gases que provocam o efeito
estufa, como o dióxido de carbono (CO2) o metano
(CH4) e outros, são medidos em várias regiões
do mundo, especialmente no hemisfério norte. As diferenças
regionais são bem visíveis, pois tem-se um aquecimento
mais intenso nas regiões continentais da América do
Norte, Ásia e Europa e um menor aquecimento no hemisfério
sul e sobre os oceanos. O ano de 1998 foi o ano mais quente do século
XX, com anomalias (variações) globais de temperatura
do ar de mais de meio grau acima da média do período
entre 1961 e 1990.
É
difícil estabelecer uma metodologia única de medida
global, uma vez que, como já foi dito, existem divergências
entre cientistas e pesquisadores do mundo inteiro acerca das causas
do aquecimento global e suas conseqüências. Para alguns,
os sensores instalados na terra e na superfície dos oceanos
mostram um aquecimento constante nas duas últimas décadas,
já para outros, medidas feitas por satélites registram
uma tendência ao resfriamento. Vale lembrar que o Protocolo
de Quioto não estabeleceu metodologias específicas,
apenas parâmetros a serem respeitados na emissão de
gases.
Nos
Estados Unidos e na Europa esse tipo de controle é feito
desde 1960, com técnicas que apresentam pontos em comum.
Na América do Sul, a grande maioria dos pesquisadores segue
a metodologia americana, isto é, usam instrumentos de medição
de temperatura e de concentração de gases causadores
do efeito estufa, fabricados nos Estados Unidos. É possível
estabelecer metodologias-padrão para cada tipo de análise
que se está fazendo, afirma Magda Aparecida de Lima , pesquisadora
da Embrapa Meio Ambiente: "posso estabelecer um método
padrão para avaliar os fluxos de CO2 por solos agrícolas,
em diferentes regiões do país, bem como posso estabelecer
um método específico para avaliar emissões
de metano (CH4) em sistemas de produção de bovinos
e pastos em todo o Brasil. Portanto, depende do sistema que se está
pensando em avaliar".
A previsão
futura de aquecimento global é feita com super-computadores
de última geração, utilizando-se modelos complexos
que levam em conta as propriedades dos oceanos, atmosfera e biosfera
de modo integrado. Esses modelos são ainda simples, pois
pouco se conhece acerca dos processos que governam as trocas de
calor, carbono e radiação entre os diversos compartimentos
do "Sistema Terra". A modelagem matemática pode
ser usada para a obtenção de fatores de emissão
de gases, com base em uma série de parâmetros inerentes
aos sistemas de produção. Considerando-se todos os
compartimentos do sistema, tem-se uma idéia do conjunto e
os valores são resultantes da somatória dos processos.
Modelos
atuais
Para
o Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas
(IPCC, na sigla em inglês),
medidas do aquecimento global são baseadas em registros históricos
das temperaturas nas estações meteorológicas
no mundo, desde 1860, o que justifica que as figuras mostrem as
anomalias de temperatura no mundo, desde essa data. Já a
Organização Mundial de Meteorologia (OMM), estabeleceu
o período entre 1961-1990 como base, e sua média histórica
é usada para calcular as variações de temperatura.
Outra
forma de medir o aquecimento global é a reconstrução
do clima existente no passado, baseando-se em análises de
indicadores de clima, como o gelo, o pólen e esqueletos de
animais fossilizados, os quais indicam uma maior concentração
de CO2 na atmosfera nos períodos de temperaturas
mais elevadas. Nesses casos, explica o pesquisador do Instituto
de Pesquisas Espaciais (Inpe/CPTec)
José Marengo, "o aquecimento observado é baseado
nas anomalias de temperatura mais elevadas e não somente
na concentração de gases de efeito estufa, porém
as duas maneiras têm uma associação muito forte
entre si".
Marengo
diz que para se medir as taxas do aquecimento global, usa-se a temperatura
média, obtida a partir das temperaturas máximas e
mínimas. Essa operação é realizada desde
o século XVIII. A temperatura média global é
resultado da soma das temperaturas médias do hemisfério
norte e do hemisfério sul, observadas, por exemplo, em 3000
estações terrestres. Os cálculos são
feitos em todas elas, seja anualmente, no verão ou no inverno,
dividindo-se a soma das médias pelo número de estações
terrestres.
Para
se medir o aquecimento global, é usada uma variação
de temperatura de um determinado período, além da
variação da umidade do ar e de outras propriedades
locais que possam interferir no resultado final. A figura ilustra
essa variação em torno da média, no período
entre 1850 e 2001.
Fonte:
MARENO, J. INPE/CPETEC
Na
Amazônia
Segundo
Paulo Artaxo, pesquisador do Instituto de Física da USP,
a Amazônia tem enorme diversidade de solos, climas, taxas
de precipitação pluviométrica, quantidades
de irradiação solar em diferentes pontos e regiões
de cobertura das nuvens. Todos esses fatores influenciam o fluxo
de carbono na floresta.
Artaxo,
explica como são feitas as medidas dos gases que mais contribuem
para o efeito estufa na Amazônia. As quantidades de dióxido
de carbono (CO2) são medidas com sensores especiais.
Esse sistema é chamado correlação de vórtices
turbulentos e é uma das maneiras de medir o fluxo de carbono
que sai e entra em uma floresta como a Amazônia. É
a medida simultânea e rápida de concentração
de CO2 e da velocidade vertical do vento, que é
feita de modo muito rápido, 10 vezes/segundo, de forma que
a turbulência atmosférica seja determinada. Vórtice
turbulento é considerado o método padrão para
medir o fluxo de CO2 em florestas e emprega um sensor
infravermelho, bem como um anemômetro sônico para a
medida do campo tridimensional do vento. Os sistemas em operação
na Amazônia medem o fluxo de dióxido de carbono (CO2)
durante um dia, com grande precisão, mas têm problemas
nas medidas noturnas, devido à calmaria do fluxo de gases
na floresta. Já o metano (CH4) é medido
por cromatografia gasosa, isto é, mede-se seu fluxo utilizando
câmaras no solo ou sobre a água.
Na
agricultura e pecuária
Magda
Aparecida de Lima, pesquisadora da Embrapa, explica que a medição
das emissões de gases de efeito estufa é feita por
métodos de coleta e análise e varia em função
do sistema de produção. Um exemplo é a emissão
de metano por ruminantes. Essa medição pode ser feita
de várias formas. Para os animais mantidos em pastagens,
por exemplo, destaca-se a técnica do traçador interno
hexafluoreto de enxofre (SF6). O traçador é
uma substância, nesse caso o gás hexafluoreno SF6,
utilizada para monitorar outra substância, detectando quantidades
baixíssimas - como uma parte parte por milhão (ppt)
- pelo aparelho medidor, no caso o cromatógrafo. Nessa técnica,
um dispositivo de permeação, isto é, um filtro
medidor que libera o SF6 a uma taxa conhecida, é
colocado no rúmen do animal (parte do estômago dos
ruminantes) de modo que amostras de metano sejam coletadas nas proximidades
da boca e nariz do animal. Assume-se, nesse método, que o
padrão de emissão de SF6 simule o padrão
de emissão de CH4. As concentrações
do metano e do traçador são então determinadas
usando cromatografia gasosa ou leitura das medidas, uma técnica
utilizada para separação de compostos.
A cromatografia
é conhecida há pelo menos um século, mas somente
em 1956 começou a ser usada na separação e
análise de misturas de gases e materiais voláteis.
Na cromatografia gasosa, a amostra é vaporizada e a mistura
carregada por um gás inerte, como o N2 - também chamado
de gás arrastante - através de uma coluna, que consiste
de um recipiente rígido feito de metal, vidro ou outro material
inerte que contenha uma fase estacionária. O equipamento
para utilização dessa técnica, basicamente
consiste em, um sistema de injeção de amostras, uma
coluna e um detector ou outros métodos de quantificação.
A partir das taxas de liberação e das concentrações,
calcula-se a quantidade de metano produzido pelo animal. Durante
cinco dias os animais usam esse aparato que é trocado a cada
12 horas.
Para
animais confinados, utiliza-se o método de câmara fechada,
que consiste em medir as emissões de metano de forma individual,
isto é, um animal por vez. A câmara de aço utilizada
deve ser selada por um período de vários dias, sendo
todas as entradas e saídas monitoradas.
O método
micrometeorológico é utilizado para medir as emissões
de metano de animais na pastagem. As condições metereológicas
são o primeiro fator considerado nesse método. O vento
constante de aproximadamente 5 milhas/hora, com poucas alterações
na direção, é considerado ideal para obter
bons dados. Trata-se de um método relativamente complexo,
que requer um laboratório móvel capaz de tomar medidas
contínuas de metano e medidas meteorológicas.
Já
no cultivo do arroz irrigado, é usada uma metodologia de
coleta de gás em câmaras estáticas de alumínio,
isoladas hermeticamente, ao longo da estação de crescimento
do arroz. O gás, retirado com seringas, é posteriormente
analisado por cromatografia gasosa. O ponto em comum é a
análise cromatográfica das amostras em laboratório,
pois os procedimentos de coleta variam em função do
sistema agropecuário.
A medição
de emissão de CO2 proveniente de solos (resultado
da respiração e decomposição) é
semelhante à utilizada para o arroz irrigado.
Já
a medida das emissões resultantes da queima de biomassa são
feitas por câmaras de combustão e análise das
concentrações de gases amostrados. Existem também
métodos de avaliação de acúmulo de carbono
nos solos e na biomassa das plantas, que variam dependendo dos sistemas
estudados.
(LO)
Para
saber mais:
WWF-Brasil - http://www.wwf.org.br/pantanal/default.htm
Aquecimento global- http://www.centroclima.org.br
Instituto de Física da USP - http://www.if.usp.br/
Embrapa/Meio Ambiente - http://www.cnpma.embrapa.br/
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