A4 Anomalias de feedback amplificado

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Os mecanismos de retroalimentação climática são mecanismos pelos quais uma perturbação inicial no sistema climático é amplificada ou atenuada: uma retroalimentação positiva amplifica a perturbação inicial, enquanto uma retroalimentação negativa a atenua. Em condições anormais, certas retroalimentações positivas são ativadas de maneiras extraordinárias e, além disso, acoplam-se entre si, de modo que uma retroalimentação positiva ativada reforça outra retroalimentação positiva ativada, em vez de cada uma agir independentemente. Esse acoplamento entre retroalimentações positivas produz uma amplificação não linear da perturbação inicial, uma amplificação que os modelos que assumem uma resposta proporcional não conseguem prever. Os exemplos mais proeminentes dessa amplificação não linear são a amplificação ártica, os episódios de ondas de calor marinhas e a retroalimentação entre solo seco e temperaturas extremas.

A amplificação ártica é o primeiro desses mecanismos de retroalimentação positiva extraordinários e ocorre porque a perda de gelo marinho no Ártico reduz o albedo da superfície da região: uma superfície oceânica escura substitui a superfície branca do gelo, e essa superfície oceânica escura absorve mais radiação solar do que o gelo branco absorvia anteriormente. A este feedback do albedo da superfície soma-se o feedback da taxa de variação da temperatura com a altitude: no Ártico, o aquecimento é maior perto da superfície do que em altitudes mais elevadas, ao contrário do que acontece nos trópicos, e esta diferença amplifica ainda mais a resposta térmica do Ártico à mesma perturbação inicial. Entre os feedbacks do albedo da superfície e da taxa de variação da temperatura com a altitude, o resultado é que o aquecimento do Ártico está a progredir de duas a quatro vezes mais rápido do que o aquecimento global médio.

Os episódios de ondas de calor marinhas são o segundo destes feedbacks positivos extraordinários: são períodos de temperaturas superficiais do oceano anormalmente elevadas que podem persistir durante semanas ou meses. A sua intensidade é amplificada por um ciclo de feedback local entre a temperatura da superfície do mar e a cobertura de nuvens: as águas superficiais mais quentes suprimem a camada de mistura do oceano e reduzem a cobertura de nuvens estratiformes sobre essas águas, e a redução da cobertura de nuvens estratiformes permite que mais radiação solar incidente atinja a superfície do mar. O aumento da radiação solar incidente eleva ainda mais a temperatura da superfície do mar, o que, por sua vez, suprime novamente a camada de mistura do oceano e reduz a cobertura de nuvens estratiformes, fechando um ciclo de retroalimentação que mantém e prolonga o episódio de onda de calor marinha enquanto as condições que o desencadearam permanecerem inalteradas.

O ciclo de retroalimentação entre solo seco e temperatura extrema é o terceiro desses feedbacks positivos excepcionalmente ativados e acopla a umidade do solo com a temperatura do ar próximo ao solo: o solo seco tem menos água disponível para evaporar, portanto, perde a capacidade de resfriamento evaporativo do solo úmido, e essa perda de resfriamento evaporativo eleva a temperatura do ar próximo ao solo a valores extremos. Temperaturas do ar mais altas próximas ao solo, por sua vez, secam ainda mais o solo, de modo que o solo seco e as temperaturas extremas se reforçam mutuamente da mesma forma que a temperatura da superfície do mar e a cobertura de nuvens durante as ondas de calor marinhas.

Os três mecanismos de retroalimentação positiva descritos — amplificação ártica, ondas de calor marinhas e a retroalimentação entre solo seco e temperaturas extremas — compartilham a mesma característica definidora das retroalimentações climáticas amplificadas: em cada um deles, a própria resposta do sistema climático a uma pequena perturbação inicial torna-se a causa de uma perturbação maior, em vez de a atenuar. É por isso que essas retroalimentações positivas, quando ativadas de forma extraordinária, produzem anomalias — um Ártico que aquece várias vezes mais rápido que o planeta, episódios de temperatura oceânica extrema que se sustentam, solos que secam e aquecem no mesmo ciclo — que os modelos que assumem uma resposta proporcional à perturbação inicial não antecipam e que só são explicadas ao reconhecer que as retroalimentações climáticas, em condições anormais, deixam de se comportar como mecanismos independentes e passam a estar acopladas umas às outras.

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