Détermination de la vitesse de sédimentation pour une particule dans un liquide visqueux

Onça (2011) levanta algumas questões referentes às medições da temperatura de diferentes partes do globo. Ela relata o trabalho de alguns autores que ao realizar as medições através de estações meteorológicas desconsideraram o efeito da ilha de calor urbano (Jones, 1990; Peterson, 2003). A autora cita Watts (2010), que avaliou, entre os anos de 2007 e 2009, a localização, as condições e os dados obtidos por 865 das 1221 estações meteorológicas de superfície nos Estados Unidos, supervisionadas pelo National Weather Service. O autor define os critérios de confiabilidade das estações a partir das orientações do Climate Reference Network Site Information Handbook da National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), que estabelece que o local ideal para a instalação de uma estação de superfície seja “uma área aberta relativamente grande e plana, com vegetação local baixa, de modo que a visão do céu seja desobstruída em todas as direções, exceto em baixos ângulos de altitude acima do horizonte”. São descritas também cinco classes de estações definidas em função de sua localização, sendo que a Classe 1 é a mais confiável e a Classe 5, menos confiável. Os resultados do estudo mostraram que, do total de estações inspecionadas, 3% foram consideradas de classe 1; 8% de classe 2; 20% de classe 3; 58% de classe 4 e 11% de classe 5. Segundo a autora, considerando que “somente as estações das classes 1 e 2 são consideradas

confiáveis, 89% das estações meteorológicas de superfície do conjunto mais confiável do mundo não são confiáveis, pela própria definição da NOAA” (ONÇA, 2011, p. 262).

Molion (2011) também discute a questão do efeito de ilha de calor nas proximidades de estações meteorológicas e considera impossível retirar este efeito das séries de temperatura urbana. O autor analisa o gráfico de desvios da temperatura do ar do planeta, com relação à média do período 1961-1990, desde 1850 até a primeira década do século XXI. O gráfico deixa nítido o resfriamento global, de cerca de 0,2°C, ocorrido entre 1947 e 1976, e o aquecimento observado a partir do ano de 1977. O autor argumenta que este aquecimento pode ter sido resultante da urbanização em torno das estações climatométricas e, dessa forma, seria um aquecimento local e não global. Além disso, o autor ainda destaca que tais períodos de resfriamento/aquecimento podem estar relacionados às fases fria e quente, respectivamente, da Oscilação Decadal do Pacífico.

Sobre o efeito estufa

Onça (2011) questiona o mecanismo do efeito estufa a partir das considerações de Essex e McKitrick (2007). Segundo estes autores, as estufas não funcionam como o efeito estufa. As temperaturas mais elevadas em seu interior são decorrentes da cobertura da estufa, mas sua atuação consiste mais em minimizar o movimento do ar do que em bloquear a saída da radiação termal: a função da estufa é bloquear a perda de energia por dinâmica de fluidos. De maneira diferente da estufa, no planeta Terra a perda de energia por radiação termal é bloqueada, enquanto que a dinâmica de fluidos – as circulações atmosférica e oceânica – permanece. Assim, para os autores, descrever a atmosfera como uma estufa é suprimir incertezas inerentes à dinâmica de fluidos. Eles explicam que para aumentar a saída de energia da superfície pela dinâmica de fluidos não é necessária uma elevação da temperatura; as taxas de fluxos não são governadas por variáveis como temperatura, pressão e umidade, mas por gradientes e diferenças nas variáveis termodinâmicas. Além disso, a dinâmica dos fluidos adiciona aerossóis e vapor d’água à atmosfera, que afetam a radiação termal e a chegada de radiação solar à superfície, devido à formação das nuvens.

Outro ponto referente ao efeito estufa discutido pela autora, é a tese de que, em sua ausência, a temperatura média terrestre seria de -18°C. Ela explica que este valor foi calculado por Arrhenius em 1906, que, seguindo a lei de Stefan-Boltsmann, extraiu a raiz

quarta da temperatura da Terra como se ela fosse um ponto adimensional, sem superfície. Gerlich e Tscheuschner (2007) indicam que o cálculo correto seria determinar a raiz quarta de cada temperatura e integrá-las. Considerando o albedo de 30%, obtém-se, por meio deste cálculo, a temperatura (sem efeito estufa) de -129°C. Os autores esclarecem que cada ponto da superfície tem propriedades únicas, por isso a intensidade da radiação local deve ser determinada a partir da temperatura local, e não se determinar uma temperatura global a partir de uma radiação global (GERLICH e TSCHEUSCHNER, 2007, p.64-65, apud ONÇA, 2011, p.269-270)

Maruyama (2009) também faz apontamentos referentes ao efeito estufa, especialmente sobre o papel do CO2 neste efeito. O autor questiona se o aumento o da temperatura é provocado pelo aumento de CO2 atmosférico ou se ocorre o contrário. E informa que, segundo sua interpretação, o aumento do CO2 é atribuído ao aumento da temperatura. E esclarece que a grande quantidade de CO2 dissolvido na água oceânica, que se estende por 70% da superfície terrestre, escapa para a atmosfera quando a temperatura aumenta. O autor justifica seu argumento apresentando um gráfico de curvas da variação das temperaturas médias e dos teores de CO2 no Havaí, com medições realizadas entre 1958 e 1988. Neste registro, embora haja uma correspondência entre as curvas de temperatura e de teor de CO2, que descrevem traçados semelhantes, o autor chama a atenção para uma pequena defasagem entre as curvas, em que se pode perceber que a temperatura sobe e depois do pico ocorre o aumento do CO2. Toniolo e Carneiro (2010) também abordaram essa discussão. Eles citam os autores Oelkner e Cole (2008), que ressalvam que o problema do conteúdo de CO2 atmosférico e o aquecimento global não é livre de controvérsias; e assinalam a conhecida solubilidade retrógrada de CO2 na água do mar: o aumento de temperatura diminui a quantidade de CO2 que os oceanos são capazes de reter. Isso é consistente com a possibilidade de que o aumento no CO2 atmosférico suceda ao aquecimento global e, portanto, não seja a causa do fenômeno, mas sua consequência. Assim, com o aumento de temperatura, o CO2 se exsolve da água do mar, aumentando a proporção de CO2 na atmosfera, o que significa o aumento de temperatura do ar e derretimento de geleiras, calotas polares e geleiras de altitude. E complementam, explicando a capacidade de o mecanismo de aquecimento global e derretimento de geleiras deflagrar nova era glacial, pois, à medida que as geleiras se fundem, a salinidade da água do mar diminui, o que “reduziria dramaticamente a circulação oceânica profunda”, causando redução da velocidade de correntes como a do Golfo, que transporta “água quente do Golfo do México para o norte da Inglaterra e Noruega”, resfriando,

consequentemente, “o Atlântico Norte” (Oelkner e Cole, 2008, McManus et al., 2004, apud Toniolo e Carneiro, 2010, p.37-38).

Molion (2011) discutiu a questão do efeito estufa a partir de um ponto de vista distinto. A despeito de o IPCC afirmar que o gás carbônico é o principal gás antropogênico e que sua concentração de 379 ppmv em 2005 foi a maior ocorrida nos últimos 650 mil anos, o autor cita Hieb e Hieb (2006), que não concordam com estas afirmações. Para estes autores, mais de 97% das emissões de gás carbônico são naturais, cabendo ao ser humano menos de 3%, total que seria responsável por uma minúscula fração do efeito estufa atual, algo em torno de 0,12%. Molion (op. cit.) destaca que no quarto relatório de avaliação do IPCC, utilizaram- se as concentrações medidas em Mauna Loa, cuja série foi iniciada por Kelling no Ano Geofísico Internacional (1957-1958). A série foi estendida para os últimos 420 mil anos, com o uso das estimativas de concentração de gás carbônico obtidas das análises da composição química das bolhas de ar aprisionadas nos cilindros de gelo retirados da Estação de Vostok, na Antártica. Molion (op. cit.) menciona o gráfico elaborado por Petit et al. (1999), que mostra a evolução das temperaturas e das concentrações de CO2 obtida através dos cilindros de gelo de Vostok, e evidencia quatro picos de temperatura, que representam os períodos interglaciais, com duração de 10 mil a 12 mil anos, separando os períodos glaciais, cuja duração é de cerca de 100 mil anos. O autor analisa que as temperaturas dos interglaciais parecem ter sido mais quentes do que as do presente interglacial, enquanto que as concentrações de CO2 correspondentes a estes interglaciais pretéritos foram inferiores a 300 ppmv. Uma vez que a concentração atual ultrapassou 300 ppmv, poder-se-ia concluir que as concentrações de CO2 não foram responsáveis pelas altas temperaturas dos interglaciais do passado. O autor argumenta que, ou existiram outras causas físicas diferentes da intensificação do efeito estufa pelo CO2, ou as concentrações deste gás nas bolhas de gelo tendem a ser subestimadas, não representando a realidade de quando foram aprisionadas.

Outro aspecto discutido pelo autor é o fato de que utilizar apenas a série de Mauna Loa deixa a impressão de que as concentrações de CO2 não eram medidas antes de 1957. No entanto, o autor cita o trabalho de Beck (2007), que catalogou mais de 90 mil medições diretas de CO2, obtidas entre 1812 e 2004, por vários cientistas. Molion (2011) apresenta um gráfico adaptado deste trabalho e afirma ser aparente que a concentração de CO2 ultrapassou o valor de 379 ppmv várias vezes ao longo do século passado, particularmente no período de 1040-1942, contrariando a afirmação do IPCC de que a concentração de 379 ppmv tenha sido

a maior em 650 mil anos. Além disso, assim como as discussões apresentadas anteriormente, o autor observa ainda, no gráfico, que se notam concentrações mais elevadas de CO2 com o aumento da temperatura média global, ocorrido entre 1925-1946, seguidas de concentrações menores, obtidas no início dos registros de Mauna Loa, quando o clima já passava por um resfriamento entre 1947-1976, concluindo que há evidências de que primeiro ocorre o aumento da temperatura do ar e depois o das concentrações de CO2 (MOLION, 2011, p. 65- 66).

O paradoxo da escuridão solar

Sobre o “paradoxo da escuridão solar”, concernente ao fato de a superfície primitiva terrestre não haver congelado quando a atividade solar era menos intensa, o que se atribui ao CO2 e ao metano, como abordado no item 3.2.1.2, Maruyama (2011) destaca a conclusão de Henrik Svensmark, que realizou um levantamento das mudanças dos raios cósmicos ao longo do tempo. A emissão abundante de raios cósmicos ocorre quando as estrelas “nascem” ou “morrem”, com o fenômeno da explosão estelar. Já ocorreram três desses fenômenos: a primeira vez corresponde à época da origem da Terra; a segunda aconteceu há 2,3 bilhões de anos, e a terceira, há 800 ou 600 milhões de anos. Quando a emissão de raios cósmicos é intensa, forma-se nuvem que bloqueia a radiação solar. Svensmark explicou que entre as explosões estelares de 4,6 (a primeira) e de 2,3 bilhões de anos ocorreu um intervalo de tempo quase sem raios cósmicos. Assim, o pesquisador concluiu que mesmo com a energia solar fraca, havia poucas nuvens que obliterassem os raios solares, devido à ausência de raios cósmicos. Por isso, a Terra não passou pelo congelamento (MARUYAMA, 2011, p. 49-51).

O campo magnético terrestre e os raios cósmicos

Maruyama (2009) explica a influência do campo magnético terrestre, que se acredita ser gerado por correntes de convecção de elétrons do núcleo externo do planeta, na formação de nebulosidade. O campo magnético desempenha o papel de barreira de proteção aos seres vivos contra raios ultravioleta, raios cósmicos e plasmas solares. Quando sua intensidade é forte, devido ao fortalecimento da corrente de convecção no núcleo externo, os raios cósmicos e plasmas solares não conseguem penetrar na atmosfera, mas, se, ao contrário, houver enfraquecimento da corrente e, consequentemente, do campo geomagnético, a incidência dos

raios aumentará e, com isso, será maior a nebulosidade. Isto se dá porque os raios cósmicos desempenham o papel de núcleo de condensação de um sólido em suspensão na atmosfera ou a um corpúsculo líquido formado pelo vapor d’água condensado em gotícula, que dará origem à nuvem (MARUYAMA, op.cit.). Assim, se aumenta a nebulosidade, a temperatura superficial diminui.

Os modelos climáticos computacionais

De acordo com o Painel Brasileiro de Mudanças Climáticas – PMBC (2013), a capacidade de modelar o sistema climático global é um grande desafio para a comunidade científica, sendo fatores limitantes a representação ainda incompleta de processos como o balanço de carbono global e regional, o papel dos aerossóis no balanço de energia global, a representação dos ciclos biogeoquímicos e fatores antrópicos como desmatamento e queimadas (as nuvens também são importantes fontes de incerteza nos modelos climáticos). Por outro lado, ainda que sejam usados os mesmos cenários de emissões, diferentes modelos produzem diferentes projeções das mudanças climáticas, constituindo assim outra fonte de incerteza, a qual pode ser minimizada através da aplicação de conjuntos de simulações (ensembles) de modelos globais e regionais.

Molion (2011, p. 67-72) após mencionar alguns elementos climáticos difíceis de serem considerados nos modelos de clima global, como as nuvens, os aerossóis, o papel do ciclo hidrológico como termostato do sistema terra-atmosfera e o transporte de calor sensível pelas correntes oceânicas, afirma que é necessário admitir que os modelos utilizados atualmente sejam uma representação simples da complexa interação entre os processos físicos diretos e os de feedback que controlam o clima do globo. Ele ressalva que os modelos precisam ter seus resultados validados e que as previsões por eles feitas podem estar superestimadas e, assim, a hipótese do efeito estufa intensificado pode não ter fundamento sólido, já que os resultados de modelos são um dos argumentos básicos utilizado em defesa do aquecimento global antropogênico.

Exemplos da variabilidade climática natural

Maruyama (2009) cita o trabalho de Junkichi Nemoto, que infere que o aumento da temperatura se relaciona com a intensidade da atividade solar. Nemoto compilou as temperaturas médias medidas no Havaí, de 1960 a 1990, e as relacionou com as frequências relativas às manchas solares, no mesmo período, constatando a correspondência entre os dois fenômenos. O estudo mostrou que houve um aumento da atividade solar no período analisado e, dessa forma, o autor afirma que uma das causas do aquecimento observado se deve à maior energia solar que atingiu a Terra.

Häkkinen e Rhines (2004 apud MOLION, 2011) observaram que a corrente do Golfo do México, que transporta calor para o Atlântico Norte, regiões da Inglaterra, Escandinávia, Groenlândia e Ártico, voltou a ficar mais ativa na metade da década de 1990. Com maior transporte de calor, aumentam as TSM e os ventos de oeste retiram mais calor do Atlântico Norte e o transportam para a Europa ocidental, onde se encontram muitos termômetros, o que indica um aquecimento local e não global. Outro estudo citado por Molion (op. cit.) é o de Lockwood e Fröhlich (2007), em que se afirmou que a variação da constante solar, que em média corresponde a 1368 Wm-2, pode chegar a 4 Wm-2 entre um máximo e um mínimo solar. Considerando o albedo planetário de 30%, 70% dessas variações (1,9 a 2,8 Wm-2) chegariam à superfície, o que é superior ao efeito de aquecimento climático de todos os gases antropogênicos liberados pelo homem nos últimos 150 anos; a falta de conhecimento atual, porém, não permite conclusões definitivas de que haja influência da variação da produção de energia do Sol no clima, embora o IPCC a considere não significativa (MOLION, 2011, p. 72- 74).

Ao analisar as observações de temperatura no Brasil, Nobre (2001) afirma que as análises indicam pequeno aumento das temperaturas do ar à superfície durante o século XX. Sobre as precipitações pluviométricas, não há indicação clara de mudança e o que se observa é variabilidade climática nas escalas interanual e interdecadal. A variabilidade interanual está relacionada a variações nas interações dos oceanos tropicais com a atmosfera, sendo o exemplo mais conhecido o fenômeno de aquecimento (El Niño) e resfriamento (La Niña) das águas do Oceano Pacífico Equatorial (NOBRE, 2001, p.240)

Sobre eventos extremos: furacões

Bjorn (2008) discutiu a intensificação de furacões em decorrência do aquecimento global. Sua argumentação se fundamentou nas perspectivas do valor econômico dos danos causados por furacões. Para introduzir sua discussão, identificou três pontos, considerados importantes, constantes da declaração de consenso da Organização Meteorológica Mundial (OMM), proveniente do International Workshop on Tropical Cyclones, de 2006. O primeiro deles é a afirmação de que embora haja indícios tanto a favor quanto contra a existência de um fator antropogênico detectável no registro climático de ciclones tropicais até hoje, nenhuma conclusão definitiva é possível a esse respeito. Assim, as declarações de que o homem vem provocando furacões mais fortes e mais frequentes não têm fundamento sólido, segundo o autor. O segundo ponto diz que nenhum ciclone tropical isolado pode ser diretamente atribuído à mudança climática, e o terceiro afirma que o recente aumento do impacto dos ciclones tropicais foi, em grande parte, causado pela crescente concentração da população e da infraestrutura em regiões costeiras. E sobre este ponto se baseiam os apontamentos do autor que destaca os argumentos de que os furacões do passado não causaram tantos impactos como os atuais. Ele lembra que, assim como estabelece o consenso da OMM, atualmente os impactos são maiores porque mais pessoas, com maior número de bens, residem em áreas vulneráveis. E conclui que a adoção de políticas sociais, melhor do que a de políticas climáticas radicais, como mapeamento da vulnerabilidade; planos de evacuação; educação comunitária; prestação de assistência; estabelecimento de normas relativas às áreas vulneráveis; o aperfeiçoamento dos códigos de construção e das previsões meteorológicas; a melhor conservação da infraestrutura de proteção e a redução da degradação ambiental, seria uma possibilidade de atenuação de danos causados por furacões.

A questão dos eventos extremos nos remeteu à um fenômeno que pode também ser considerado extremo, ou, ao menos, atípico, ocorrido recentemente, e que é amplamente atribuído, tanto por estudiosos quanto pelas mídias e pela sociedade em geral, ao aquecimento global antropogênico. Referimo-nos à escassez hídrica que atingiu a região Sudeste, nos anos de 2014 e 2015. O pesquisador Carlos Afonso Nobre, em entrevista ao jornal Folha de São Paulo, datada de 26 de janeiro de 2015, ao ser questionado sobre uma possível relação entre a estiagem e o aquecimento global, e sobre as chances de que tenha sido uma coincidência que a seca ocorresse quando o ano de 2014 foi considerado pela Nasa (National Aeronautics and Space Administration) e pela NOAA como o ano mais quente já registrado (desde 1860),

respondeu que é difícil atribuir um extremo climático, como as secas do Sudeste, ao aquecimento global. Ele fala sobre a necessidade de estudos com modelos climáticos globais complexos, além de ser preciso estabelecer quais são os mecanismos físicos envolvidos, e considera que esta seja uma tarefa cientificamente desafiadora (NOBRE, 2015). Em outra entrevista, concedida ao Jornal da Unicamp, na edição n.º 623 (27 de abril a 10 de maio de 2015), o pesquisador explicou que não se pode afirmar categoricamente que a seca (“possivelmente a maior em 100 anos”, segundo suas palavras) não teria ocorrido se o planeta não tivesse aquecido. O posicionamento de Nobre é similar às considerações de Bjorn (2008) ao enfatizar a dificuldade em se atribuir eventos climáticos extremos ao aquecimento global antropocêntrico, dada a complexidade dos fatores e estudos envolvidos.

Outras preocupações...

Maruyama (2009) questiona o porquê de muitas pessoas acompanharem a teoria do aquecimento global, considerando que isto é devido às pessoas se preocuparem com os problemas de energia, como o esgotamento do petróleo, e de meio ambiente, como a poluição da atmosfera e da água. Para o autor, as pessoas não devem se deixar impressionar apenas com a questão do CO2, e supõe que esta preocupação está relacionada ao fenômeno da ilha de calor. O autor (op. cit., p. 92) considera que, a despeito de se realizar medidas contra o esfriamento ou contra o aquecimento, as mais urgentes e necessárias são aquelas contra a poluição da água e da atmosfera, sem esquecer a distinção entre aquecimento e poluição química do ambiente.

Bjorn (2008) diz que há “um bocado de medo, terror e desastre sendo alardeado por aí”, e que, em face disso, é necessário partir para um diálogo sobre políticas, mais sensato e baseado em fatos, uma vez que o objetivo não é apenas cortar as emissões de carbono, mas fazer o melhor possível para os indivíduos e o meio ambiente (ibid., p.119). O autor diz que a mudança climática é um problema, mas “definitivamente, não é o fim do mundo” (op. cit.). Para o autor, não se pode falar apenas do CO2 quando abordamos a maneira de enfrentar a mudança climática, mas trazer ao diálogo ponderações tanto a respeito das emissões de carbono, quanto a respeito de economia, em prol dos seres humanos e do ambiente. E citando Tol (2007), afirma que cortes profundos nas emissões só acontecerão se tecnologias energéticas alternativas estiverem disponíveis a preços razoáveis.

A partir de todas as considerações apresentadas neste capítulo, e pensando especificamente no papel do engenheiro ambiental, consideramos que os profissionais devem