É assim que ganhadores do Nobel provam nossa culpa pelo aquecimento global

O prêmio Nobel de Física desse ano foi para três cientistas que estudam os chamados "sistemas complexos", dos quais o clima é um exemplo. Dois dos três ganhadores (Syukuro "Suki" Manabe e Klaus Hasselmann) são cientistas climáticos que transferiram teorias físicas para programas de computador capazes de simular o clima da Terra, criando os chamados modelos climáticos.

A descrição do prêmio diz que eles foram fundamentais para provar a influência humana no aquecimento global. Mas como, exatamente, é possível provar que os culpados somos nós, se o clima sempre variou?

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O primeiro passo é entender como funciona o efeito estufa, que começa com o fato de que o Sol é a fonte de energia da Terra. Da radiação que chega até a Terra, uma parte é refletida na forma de luz visível, e uma parte é emitida de volta pela Terra na forma de calor.

A temperatura da Terra depende do balanço entre a quantidade de energia que chega do Sol e a quantidade de energia que é reemitida de volta para o espaço.

Os gases de efeito estufa têm um papel essencial em fazer com que o planeta se mantenha numa temperatura habitável, já que eles são capazes de absorver e emitir calor. Quanto maior a quantidade desses gases, mais calor é acumulado.

Se o efeito estufa não existisse, a temperatura média da superfície terrestre seria de -18?C. Esses gases são, portanto, essenciais para a existência da vida.

O problema é que conforme a quantidade de gases de efeito estufa aumenta, uma quantidade maior de calor é mantida na Terra ao invés de ser reemitido de volta para o espaço. Com a mesma quantidade de energia vindo do Sol, a Terra esquenta porque é capaz de guardar mais calor.

O primeiro cientista a dizer que a temperatura da Terra aumentaria com o aumento de gás carbônico foi Svante Arrhenius (também ganhador do prêmio Nobel), em 1896. Ou seja, o fenômeno já é conhecido faz tempo.

A grande contribuição de Suki Manabe foi que ele foi um dos pioneiros na construção de modelos climáticos, que juntam o que se sabe sobre radiação com o que se sabe sobre a física do movimento da matéria no planeta.

O modelo construído na época em que Manabe começou sua pesquisa no Laboratório de Dinâmica de Fluidos Geofísicos (GFDL) representava toda a atmosfera como uma única coluna vertical, já que o poder de processamento dos computadores da época não era suficiente para simular todo o planeta como se faz hoje em dia.

O objetivo era testar quais os fenômenos que explicavam o padrão de aquecimento que vinha sendo observado na atmosfera, onde a camada mais próxima da superfície (troposfera) vinha se aquecendo enquanto a alta atmosfera apresentava um ligeiro esfriamento.

Fazendo diversas simulações que variavam a quantidade de energia recebida do Sol e a quantidade de gases na atmosfera, Manabe notou que esse padrão era explicado pelo aumento de gás carbônico.

Caso o aquecimento da Terra fosse causado por mudanças na quantidade de energia recebida do Sol, toda a atmosfera esquentaria de maneira uniforme.

Mas como próximo da superfície o ar é mais denso e é aqui que é emitido gás carbônico pela queima de combustíveis fósseis, o que se observa é que essa é a camada que passou a esquentar.

O aquecimento da superfície da Terra, portanto, pode ser explicado por uma mudança no balanço de energia (mais energia entrando do que saindo), e por um aquecimento desigual dado que essa energia é acumulada próximo à superfície.

Desde a década de 1950 a capacidade de processamento dos chamados supercomputadores aumentou muito, e hoje em dia é possível não só estudar uma quantidade maior de fenômenos como também estudá-los com maior resolução.

A grande contribuição de Klaus Hasselmann, que divide o prêmio com Suki Manabe, foi o desenvolvimento de um modelo capaz de adicionar mudanças no tempo, que são mais caóticas, aos modelos climáticos.

Uma das perguntas mais frequentes para cientistas climáticos é: como é possível prever o clima daqui a cem anos, se é tão difícil prever o tempo para a semana que vem?

Uma maneira de visualizar porque a previsão do clima é confiável apesar do tempo ser tão caótico é imaginar uma pessoa passeando com um cachorro. A pessoa pode andar em linha reta até o final do quarteirão, mas o cachorro vai puxar a coleira para frente ou para os lados dependendo do que ele encontra.

Nesse caso, o clima corresponde ao trajeto do humano enquanto o tempo corresponde ao trajeto do cachorro.

Numa linguagem mais técnica, o clima é o sinal e o tempo é o ruído.

Hasselmann notou que tanto modelos climáticos quando dados coletados ao redor do mundo contêm informação suficiente para identificar sinais específicos deixados por algum fenômeno (que pode ser mudança na radiação solar, vulcões etc.), que ele chamou de "digitais" (fingerprints).

O efeito da ação humana, incluindo o aumento de gás carbônico, também deixa uma digital no clima, que pode ser identificada tanto nos modelos quanto em dados. Assim, é possível separar o efeito de cada fenômeno e identificar a contribuição humana.

O reconhecimento do poder dos modelos climáticos é uma notícia bem-vinda, já que eles carregam também informações sobre as soluções para o problema.

Os modelos atuais são também capazes de prever o efeito de cada medida que pode ser tomada, fornecendo informações sobre quais devem ser priorizadas.

Numa entrevista recente, no entanto, Manabe disse que desvendar os processos físicos por trás do aquecimento global é uma tarefa muito mais simples do que fazer com que o mundo tome as medidas necessárias para mitigar o problema.