E7 Variabilidade Interna do Sistema Acoplado

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A variabilidade interna do sistema climático é a flutuação espontânea que o sistema produz mesmo quando o forçamento externo permanece inalterado. Essa variabilidade interna é consequência da natureza não linear e caótica do próprio sistema climático: as equações que descrevem o movimento dos fluidos geofísicos — o ar na atmosfera e a água no oceano — são extremamente sensíveis às suas condições iniciais, um fenômeno chamado caos determinístico, no qual duas condições iniciais quase idênticas acabam produzindo, ao longo do tempo, duas evoluções completamente diferentes do sistema climático. Essa sensibilidade às condições iniciais estabelece um limite fundamental para a previsibilidade do sistema climático, um limite que nenhuma melhoria futura na qualidade das observações ou no poder computacional poderá eliminar completamente.

Essa variabilidade interna do sistema climático não é um ruído completamente desordenado: ela se organiza em modos reconhecíveis, cada um com uma escala de tempo característica distinta. Entre esses modos reconhecíveis de variabilidade interna do sistema climático estão o El Niño-Oscilação Sul (ENSO), que flutua ao longo de alguns anos; A Oscilação Decadal do Pacífico (PDO), que flutua ao longo de várias décadas; e a Oscilação Multidecadal do Atlântico (AMTO), que também flutua ao longo de várias décadas, mas na bacia do Atlântico em vez do Pacífico.

Separar o forçamento externo dessa variabilidade interna do sistema climático requer métodos estatísticos avançados, incluindo a comparação de grandes conjuntos de simulações do mesmo modelo climático. Cada simulação nesse tipo de conjunto começa com uma condição inicial ligeiramente diferente das outras simulações do mesmo conjunto, mas todas as simulações do conjunto respondem ao mesmo forçamento externo. Portanto, o que permanece igual entre todas as simulações do conjunto é o sinal forçado por esse forçamento externo comum, enquanto o que difere entre as simulações do conjunto é o ruído da variabilidade interna do sistema climático. Cada simulação do conjunto desenvolve esse ruído independentemente dessa pequena diferença inicial, graças à mesma sensibilidade às condições iniciais descrita no início.

O limite fundamental da previsibilidade descrito no início é de aproximadamente duas semanas para a previsão determinística do estado diário da atmosfera, pois, após esse período, a sensibilidade às condições iniciais torna a previsão original irreconhecível. Em escalas de tempo climáticas, contudo, a previsibilidade do sistema climático não deriva mais primariamente da condição inicial, mas sim do próprio forçamento externo: embora o estado diário exato da atmosfera não possa ser previsto com vários anos de antecedência, o sinal gerado pelo forçamento externo pode ser previsto dentro desse mesmo período, precisamente porque esse sinal de forçamento é a parte do sistema climático que o forçamento externo determina de forma previsível, para além do ruído da variabilidade interna do sistema climático. O oceano também contribui com alguma previsibilidade adicional em escalas de tempo sazonais e decenais graças à sua inércia térmica, a mesma inércia térmica que, no sistema climático acoplado, o torna um amortecedor térmico contra perturbações em todo o sistema climático.

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