Dr. Rudolph Kalveks é um executivo aposentado. Seu doutorado foi em física teórica.
Numa palestra recente, o físico John Clauser, galardoado com o Nobel, expôs como os modelos e análises do Painel Intergovernamental sobre as Alterações Climáticas (IPCC), nos quais políticos e ativistas se baseiam para apoiar as alegações de uma “crise climática”, não cumprem os padrões básicos de uma investigação científica. Clauser recebeu o prêmio Nobel em 2022 pela medição observacional do emaranhamento quântico e entende bem o problema de distinguir um sinal físico de ruído de fundo.
Clauser mostra que, quando corrigidos para a aritmética e estatísticas dos propensos a erros do IPCC, os dados observacionais não apoiam o desequilíbrio de poder alegado ser responsável pelo aquecimento global. Além disso, os resultados dos modelos climáticos divergem dos registos observacionais. Clauser discute os papéis da convecção, das nuvens e sua variabilidade no fornecimento de um mecanismo de feedback negativo, e propõe que este atue como um termostato que estabiliza as temperaturas da superfície. A conclusão de Clauser é que as alegações de uma “crise climática” carecem de substância científica e que as políticas Net Zero são um obstáculo desnecessário.
A palestra de Clauser está disponível no YouTube. No entanto, há mérito em rever os argumentos da física que se baseiam nos dados observacionais sobre os fluxos de energia atmosférica para refutar a noção de uma crise climática induzida pelo aquecimento global antropogénico (AGW).
Fluxos de Energia no Sistema Climático
É útil começar com uma descrição simplificada do fluxo de energia solar que chega à Terra, da sua transformação pelo sistema climático terrestre e do fluxo de energia resultante (principalmente térmico) que sai da atmosfera terrestre. Isto é mostrado na Figura 1, retirada de um relatório recente do IPCC. O diagrama do IPCC mostra um desequilíbrio energético, sendo a diferença entre a radiação solar visível e UV de entrada 340 W/m2, menos a quantidade refletida (100 W/m2), menos a radiação térmica infravermelha (IR) de saída (239 W/m2). O alegado desequilíbrio no topo da atmosfera é de 0,7 W/m2 (mais ou menos 0,2) e o IPCC afirma que isto está a impulsionar o aquecimento contínuo do sistema climático.
As medições de radiação necessárias para este cálculo são realizadas em diferentes comprimentos de onda por instrumentos transportados por satélites, e erros de observação são inevitáveis. A combinação das faixas de incerteza nos fluxos de entrada, reflexão e saída mostrados na Tabela 1, usando a regra estatística padrão do valor eficaz (N.T. raiz do valor quadrático médio), mostra que a margem de erro no desequilíbrio calculado é na verdade 3 W/m 2 , cerca de 15 vezes maior que a margem de erro de 0,2 W/m2 reivindicada pelo IPCC. Em suma, não há desequilíbrio energético observado. O alegado desequilíbrio de 0,7 W/m2 é inundado por erros de observação e, do ponto de vista científico, é descrito por Clauser como uma “falsificação”.
Variabilidade Natural
É importante ressaltar que o tratamento do IPCC subestima a variabilidade natural do fluxo de energia solar que penetra no sistema climático. Um elemento-chave que impulsiona esta variação é o “albedo”, a proporção da luz solar que é refletida pelas nuvens ou pela superfície. A extensão da cobertura de nuvens, que normalmente cobre cerca de dois terços da superfície da Terra, é na verdade bastante dinâmica e, como consequência, o albedo varia de mês para mês num intervalo de 0,275 a 0,305. Clauser estima que a variação mensal resultante na energia refletida abrange a faixa (95-105 W/m2). Clauser observa que este padrão mensal flutuante não é bem replicado pelos modelos computacionais do Coupled Model Intercomparison Project (CMIP) usados pelo IPCC, que devem, portanto, estar faltando aspectos-chave da física das nuvens.
Isto é significativo porque a variabilidade natural introduzida no sistema climático pelas variações nas nuvens e no albedo supera o efeito dos gases secundários com efeito de estufa, como o CO2. Além disso, a relativa estabilidade do sistema climático da Terra face a estas oscilações na entrada de energia solar indica que existem mecanismos de feedback negativo em funcionamento.
Fluxos de calor superficial e a natureza do equilíbrio atmosférico
Antes de retornar ao assunto das nuvens, mais alguns comentários sobre os fluxos de energia representados na Figura 1 são necessários. Na termodinâmica é crucial distinguir entre energia e calor. A Primeira Lei da Termodinâmica afirma que a energia é conservada. A Segunda Lei da Termodinâmica afirma que a entropia nunca diminui, e isto, por sua vez, implica que o calor só flui de objetos mais quentes para objetos mais frios e nunca o contrário. Para compreender a física dos processos atmosféricos é necessário levar em conta esta direcionalidade dos fluxos de calor. Assim, o fluxo de energia dos “gases de efeito estufa abaixo da superfície” (339-347 W/m2) mostrado no diagrama do IPCC não representa na verdade um fluxo de calor; em vez disso, simplesmente atua para contrabalançar uma porção do fluxo de energia da “superfície” (395-400 W/m2), com o resultado sendo que a taxa de arrefecimento da superfície por radiação é determinada pela diferença (56 +/-5 W /m2). Podemos usar esta percepção para colocar em perspectiva o equilíbrio dos fluxos de calor na superfície, conforme mostrado na Tabela 2.
Os modelos climáticos de circulação geral em uso hoje foram inspirados no trabalho do físico Syukuro Manabe, ganhador do Prêmio Nobel, que em 1967 introduziu o paradigma do sistema atmosférico como estando em equilíbrio radiativo-convectivo1. Pode-se observar na Tabela 2 que o fluxo convectivo de calor latente e sensível é duas vezes mais importante que a radiação no resfriamento da superfície da Terra. A incorporação da convecção por Manabe marcou uma melhoria distinta na geração anterior de modelos radiativos. Pode-se, no entanto, perguntar se a predileção por tentar compreender a dinâmica atmosférica puramente em termos de radiação, em vez de fluxos de calor convectivos, ainda persiste na comunidade de modelização climática, e se isto está na raiz da contínua incapacidade dos modelos climáticos para observação da partida.
Forçamento radiativo e feedback negativo
Os primeiros trabalhos de Manabe, recentemente confirmados em cálculos refinados realizados por Happer e van Wjngaarden2, descrevem o impacto dos gases de efeito estufa em termos de «forçamento radiativ», ou seja, o seu impacto transitório no equilíbrio energético do Topo da Atmosfera (ToA). Ambos calculam que o forçamento radiativo devido à duplicação do CO2 leva a uma redução de cerca de 3 W/m2 na radiação térmica emitida em céus claros. A aplicação da Lei de Stefan-Boltzmann, segundo a qual a radiação do corpo negro aumenta à medida que a quarta potência da temperatura (medida em graus Kelvin), diz-nos que as fontes radiantes na atmosfera precisariam de aumentar a temperatura em cerca de 0,75°C para produzir radiação compensatória extra. A questão chave para a física climática é: qual é a resposta compensatória da temperatura da superfície do solo necessária para restaurar a radiação térmica no ToA?
Os 27 modelos climáticos CMIP utilizados pelo IPCC incorporam uma Sensibilidade Climática de Equilíbrio (ECS) com um aumento de 1,8°C a 5,6°C na temperatura da superfície do solo por duplicação do CO2 3. Isto é entre 2,5 e 7,5 vezes superior à resposta de temperatura de 0,75°C na atmosfera, implicando a presença de alguns mecanismos de feedback positivo muito substanciais incorporados nos modelos CMIP que multiplicam o forçamento inicial.
Clauser faz a observação geral, com base no princípio de Le Chatelier, de que um sistema físico complexo em equilíbrio normalmente contém múltiplos mecanismos de feedback negativo que agem para se opor em vez de amplificar o forçamento e questiona a base dos supostos feedbacks positivos do IPCC. Na verdade, é muito mais fácil identificar mecanismos de feedback negativo do que identificar feedbacks positivos. A Tabela 3 apresenta os feedbacks negativos óbvios em resposta a um aumento de 1°C na temperatura da superfície, seguido pela aplicação da física básica aos fluxos de calor na Figura 1.
A relação Clausius-Clapeyron implica que o conteúdo de vapor de água saturado do ar aumenta em 7% para um aumento na temperatura de 1°C em relação à média global atual em torno de 15°C. Com base nisso, o IPCC estima um feedback positivo de 1,3 W/m2 devido ao aumento do conteúdo de vapor d’água na atmosfera e à consequente absorção da radiação superficial. No entanto, como salienta Clauser, a relação Clausius-Clapeyron também deve levar a aumentos comparáveis na evaporação, formação de nuvens e precipitação, juntamente com a consequente transferência de calor latente (da evaporação da água) para longe da superfície do solo. Os consequentes feedbacks negativos atuam para compensar o forçamento radiativo. Em particular, (a) o efeito do aumento da reflexão solar pelas nuvens tem um impacto direto no balanço energético ToA, e (b) a física da convecção implica que o ar aquecido se expanda, adquira flutuabilidade e suba até a Tropopausa (cerca de 11 km de altitude), enquanto libera seu calor extra como radiação térmica para o espaço. Embora parte da radiação térmica da superfície seja absorvida pela atmosfera, é manifesto na Tabela 3 que os feedbacks negativos identificados superam o feedback positivo calculado pelo IPCC.
Clauser ressalta que a quantidade de feedback negativo das nuvens depende não apenas da sua extensão, mas também da sua distribuição na superfície da Terra e da sua refletividade. A maioria das nuvens é formada pela forte absorção da luz solar pelos oceanos, onde o impacto do resfriamento da reflexão das nuvens é maior do que na terra. Tomados em conjunto, os feedbacks negativos térmicos, convectivos e das nuvens se combinam para fornecer um mecanismo de termostato que estabiliza a temperatura da superfície da Terra contra forçamentos, independentemente de isso se originar da variabilidade na insolação solar (por exemplo, devido a mudanças na cobertura de nuvens) ou do efeito dos gases de efeito estufa. Clauser estima uma força de realimentação líquida negativa combinada na faixa de 7-14 W/m2 por 1°C, consistente com as magnitudes da Tabela 3.
Se assumirmos um feedback negativo global de (10) W/m2 por 1°C na superfície, no meio da faixa de Clauser, isso seria três vezes maior do que o forçamento radiativo de uma duplicação de CO2 em céu limpo de 3 W/m2, portanto o aumento da temperatura superficial necessário para compensar o forçamento radiativo implicaria um ECS de apenas 0,3°C. Com este nível de feedback negativo, o intervalo ECS de 1,8°C a 5,6°C utilizado pelo IPCC sobrestima o efeito do CO2 por um fator entre 6 e 19 vezes.
De forma equivalente, sob esta faixa de feedbacks negativos, a faixa ECS de 1,8°C a 5,6°C implicaria que um aumento no fluxo de calor da superfície entre 18-56 W/m2 seria necessário para compensar apenas 3 W/m2 de forçamento radiativo na atmosfera. Para onde vai o restante do fluxo de calor? A Primeira Lei da Termodinâmica implica que esta energia não pode desaparecer, e a Segunda Lei da Termodinâmica implica que o calor na atmosfera só pode ser transferido para uma superfície mais fria (isto é, irradiar para o espaço). Os modelos climáticos do IPCC parecem violar a Primeira ou a Segunda Lei da Termodinâmica, possivelmente ambas.
Conclusões
Em conclusão, Clauser argumenta que os mecanismos de feedback negativo no sistema climático da Terra estabilizam as temperaturas contra o aquecimento devido ao aumento da força radiativa. Como corolário, não existe nenhuma crise climática antropogênica de aquecimento global induzida por CO2. Os feedbacks negativos servem de forma semelhante para estabilizar as temperaturas da superfície contra o resfriamento. Um tal mecanismo termostático que se baseia nas propriedades termodinâmicas da água pode explicar como um planeta rico em água como a Terra tem sido hospitaleiro à vida ao longo da história.
A narrativa climática promulgada pelo IPCC e pelos seus defensores baseia-se em estatísticas deficientes, na escolha errada de dados e num tratamento incompleto dos mecanismos físicos, o que inclui ignorar importantes feedbacks negativos.
Uma análise das reações negativas implica que o aumento de 50% no CO2 desde os tempos pré-industriais (280 ppm) até ao nível actual (420 ppm) é plausivelmente a causa de apenas cerca de 0,15°C de aquecimento global.
Uma explicação física dos ciclos históricos de aquecimento e resfriamento observados na Terra e do aquecimento observado desde a década de 1970 tem que olhar para a variabilidade induzida por muitos outros mecanismos naturais discutidos na literatura climática, como ciclos solares, ciclos orbitais/lunares, variabilidade das nuvens, ciclos oceânicos, vulcões, variabilidade do ozônio, ilhas de calor urbanas e assim por diante. Estes estão além do escopo desta nota.
- S. Manabe and R. T. Wetherald, Thermal Equilibrium of the Atmosphere with a Given Distribution of Relative Humidity, J. Atmos. Sci. 24, 241 (1967).
- van Wijngaarden, W.A. and Happer, W., 2020. Dependence of Earth’s Thermal Radiation on Five Most Abundant Greenhouse Gases. arXiv preprint arXiv:2006.03098.
- Zelinka, M.D., Myers, T.A., McCoy, D.T., Po‐Chedley, S., Caldwell, P.M., Ceppi, P., Klein, S.A. and Taylor, K.E., 2020. Causes of higher climate sensitivity in CMIP6 models. Geophysical Research Letters, 47(1), p.e2019GL085782.
Fonte: The Daily Skeptic.
