E10 Forças Externas ao Sistema

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Os forçamentos externos são perturbações que atuam no sistema climático a partir de fora de sua própria dinâmica interna acoplada, em vez de surgirem da interação entre a atmosfera, o oceano e a criosfera. Existem quatro principais forçamentos externos: irradiação solar, que varia tanto em um ciclo de onze anos quanto em mudanças seculares mais lentas; parâmetros orbitais de Milankovitch, que modulam a distribuição da insolação recebida em cada latitude em escalas de tempo entre dez mil e cem mil anos; erupções vulcânicas, que injetam dióxido de enxofre na estratosfera e formam aerossóis de sulfato com um efeito negativo na temperatura; e forçamento antropogênico, que inclui dióxido de carbono, aerossóis, uso da terra e ozônio.

Separar o sinal desses forçamentos externos da variabilidade interna do sistema climático é o problema central do sensoriamento e da atribuição climática. O método de assinatura espacial busca, dentro das observações do sistema climático, o padrão espacial característico de cada forçamento externo — sua assinatura — e pondera esse padrão espacial característico pela variabilidade interna esperada nessa mesma região. Assim, um padrão espacial característico que corresponde às observações em uma região de baixa variabilidade interna esperada constitui uma evidência mais forte para esse forçamento externo do que a mesma correspondência em uma região de alta variabilidade interna esperada.

Entre os quatro forçamentos externos, as erupções vulcânicas produzem um forçamento transitório, com duração entre um e três anos. A resposta do sistema climático a esse forçamento vulcânico transitório decai exponencialmente após o término do forçamento. Como esse forçamento vulcânico transitório é breve e sua magnitude é bem conhecida, a forma como o sistema climático responde a ele e se recupera permite estimar a sensibilidade climática transitória do sistema climático real sem precisar esperar que ele atinja um novo equilíbrio completo.

O forçamento dos parâmetros orbitais de Milankovitch, o outro forçamento externo de escala muito longa mencionado no início, explica o ritmo dos ciclos glaciais e interglaciais pelos quais o sistema climático passou repetidamente ao longo de sua história. Contudo, o forçamento dos parâmetros orbitais de Milankovitch, por si só, é insuficiente para explicar toda a amplitude dos ciclos glaciais e interglaciais observados: o sistema climático precisa amplificar esse pequeno forçamento orbital por meio de retroalimentações adicionais, particularmente as de dióxido de carbono e gelo, para que a amplitude de temperatura que o sistema climático efetivamente experimenta entre um período glacial e um interglacial corresponda à amplitude de temperatura observada no registro paleoclimático.

Os quatro forçamentos externos descritos — irradiação solar, parâmetros orbitais de Milankovitch, erupções vulcânicas e forçamento antropogênico — atuam em escalas de tempo muito diferentes, desde o ciclo de onze anos da irradiação solar e os um a três anos de uma erupção vulcânica até as dezenas de milhares de anos do forçamento de Milankovitch. No entanto, todos compartilham a mesma característica que os distingue da variabilidade interna do sistema climático: são perturbações que se originam fora da dinâmica interna acoplada do sistema climático e, por essa mesma razão, podem ser separados dessa variabilidade interna utilizando o método de impressão digital de características espaciais descrito anteriormente. Este é um passo necessário para entender quanto da mudança observada no sistema climático corresponde a cada uma dessas quatro forçantes externas e quanto, em vez disso, corresponde à variabilidade interna do próprio sistema climático.

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