O Clima e a Poluição Atmosférica

 

As variações climáticas ocorridas ao longo dos tempos tiveram influência determinante na multiplicação ou desaparecimento de espécies animais e vegetais e nos processos que modelaram o relevo terrestre até que ele adquirisse sua atual configuração.

 

 

Clima é o conjunto de estados da atmosfera próprios de um lugar que, em contato com as massas continentais ou oceânicas, provocam fenômenos como a aridez, umidade ou precipitações. Climatologia é a disciplina que descreve os climas e traça sua gênese, proporcionando dados para ciências aplicadas como a meteorologia.

O clima de uma região é determinado por variáveis como temperatura, umidade, pressão atmosférica, direção e velocidade dos ventos, quantidade e qualidade (chuva, neve ou granizo) das precipitações. Fazem parte do clima elementos como a nebulosidade, as horas de radiação solar nas diferentes estações do ano, a intensidade das tempestades e a existência de neblina e geadas. Todos os elementos que constituem o clima variam de um ano para outro ou dentro de períodos mais longos.

Os primeiros estudos climatológicos se limitavam ao registro das observações sobre o clima de determinadas regiões. Tal método, próprio da climatologia analítica, levou à classificação dessa ciência como um ramo da geografia ou da meteorologia. Posteriormente, a climatologia dinâmica acrescentou a seu objeto de estudo os fenômenos que dão origem às mudanças do tempo atmosférico a longo prazo. Isso permitiu que a disciplina fosse utilizada como área de pesquisa e previsão meteorológicas. Ainda não se descobriu, no entanto, um método preciso e confiável de previsão das condições climáticas.

A climatologia se subdivide em diversos ramos, segundo suas aplicações práticas. A climatologia aeronáutica se aplica à determinação de rotas de navegação aérea e à escolha dos lugares adequados à construção de aeroportos. A climatologia marítima serve a finalidades análogas. Os estudos climatológicos agrícolas visam a estabelecer as melhores relações entre o clima e as atividades de plantio e colheita. A bioclimatologia analisa a relação entre elementos climáticos e fenômenos biológicos e inclui a bioclimatologia humana. Esta subdivide-se em ramos como a climatopatologia, que estuda a relação entre o clima e as doenças, e a climatoterapia, que se ocupa da influência das variações climáticas na cura ou erradicação de enfermidades. A climatologia urbana investiga o microclima das cidades e a influência exercida sobre o clima pela contaminação atmosférica produzida nos grandes núcleos populacionais.

Radiação solar. No sistema atmosfera-superfície terrestre, a energia irradiada pelo Sol é captada durante o dia pela superfície curva e diferenciada da Terra e por seu envoltório gasoso, que refletem ou absorvem as radiações em diferentes proporções. A maior parte da radiação é absorvida e convertida em calor pela superfície terrestre, que o cede à atmosfera na forma de raios infravermelhos. A atmosfera é, assim, aquecida pela base e, como não se deixa atravessar facilmente pelas radiações emitidas pela superfície terrestre, dificulta a dissipação de calor nas altas camadas e impede que os resfriamentos noturnos sejam muito pronunciados.

A atmosfera e a superfície terrestre formam, portanto, um verdadeiro sistema de recepção da energia radiante do Sol e trocas de calor entre si. Do balanço dessas trocas decorrem as características térmicas fundamentais de cada região.

Teoricamente, qualquer ponto da superfície terrestre recebe 4.384 horas anuais de radiação solar, o que não significa que o balanço da radiação seja idêntico em todos. Devido à curvatura da Terra, os raios solares que incidem nas latitudes maiores são mais inclinados, o que acentua a reflexão e aumenta a absorção pela própria atmosfera. Nas altas latitudes, a energia solar se reparte por superfícies maiores. Ambos os fenômenos concorrem para que essas regiões recebam insolação menos intensa.

A duração da insolação não é a mesma nas diferentes latitudes. Nas zonas temperadas e frias, onde as noites são curtas no verão e longas no inverno, os contrastes entre as estações do ano são notáveis e a amplitude térmica anual é maior que a amplitude térmica diária, ou seja, as temperaturas variam relativamente mais de estação para estação do que de acordo com a hora do dia. Nas zonas intertropicais, onde os dias e noites têm quase a mesma duração o ano todo, as estações se diferenciam pouco e a amplitude térmica diária é maior que a amplitude térmica anual.

De maneira geral, o balanço da radiação é positivo na zona tórrida e subtropical da Terra, entre os paralelos de 35o de latitude norte ou sul, e se torna negativo a partir desses paralelos até as regiões polares de cada hemisfério. Poder-se-ia inferir dessa relação que a temperatura aumentaria de maneira constante dos pólos para o equador, e vice-versa. Entretanto, no conjunto do planeta há um equilíbrio, mantido pela circulação de ar atmosférico, que exerce um papel compensador e impede grandes variações térmicas ao longo dos paralelos.

Outro indutor de mudança do clima a longo prazo, relacionado com a radiação solar, é a modificação do traçado elíptico da órbita da Terra em torno do Sol. Existem também variações periódicas na quantidade de energia irradiada pelo Sol, o que faz com que aumente ou diminua a quantidade de energia recebida pela Terra.

Durante centenas de milhares de anos, a temperatura da Terra tem variado numa faixa relativamente estreita, o que significa que não houve perda ou ganho substancial de calor, mas equilíbrio entre a energia captada e a energia emitida. A atmosfera desempenha papel fundamental na manutenção da temperatura, principalmente por ação de dois de seus componentes: vapor d'água e dióxido de carbono, que permitem a passagem das radiações solares com maior facilidade que as radiações emitidas pela crosta terrestre. Sem interferência da atmosfera, a temperatura média da superfície da Terra cairia aproximadamente 40o C. Assim, o aumento da concentração de dióxido de carbono na atmosfera, provocado pelo consumo de combustíveis orgânicos, pode causar profundas alterações na temperatura da superfície da Terra.

Depois de atravessar a atmosfera, os raios solares chegam à superfície terrestre e são refletidos, em maior ou menor medida, conforme a matéria sobre a qual incidam. O potencial de difusão de uma superfície determinada denomina-se albedo e constitui um fator de notável interesse climatológico. Seu valor é alto para a neve e a areia, por exemplo, e reduzido para a água, quando os raios solares incidem perpendicularmente.

Temperatura, pressão atmosférica e ventos. No equador e em suas proximidades, registram-se temperaturas médias mais elevadas, que em geral decrescem ao aumentar a latitude, tanto ao norte como ao sul. Entretanto, como vimos, a latitude não é o único fator determinante da temperatura. Em latitudes equivalentes, as temperaturas são superiores no hemisfério norte, já que nele se situa a maior parte da terra firme do planeta, que se aquece mais rapidamente que a água e perde calor mais lentamente que ela.

A água atua como regulador térmico. Em geral, as maiores variações de temperatura diária ou anual ocorrem em regiões distantes do mar. As oscilações térmicas aumentam à medida que diminui a umidade do ar. O aquecimento torna o ar mais rarefeito e provoca movimentos ascendentes chamados correntes de convecção. Ao subir, o ar se resfria devido à diminuição de pressão exercida sobre ele pelas camadas atmosféricas superiores. A cada cem metros de altitude, há um decréscimo de cerca de um grau centígrado na temperatura do ar. Essa variação denomina-se queda térmica ou gradiente de temperatura.

A pressão exercida pela atmosfera é mais alta nas regiões subtropicais e menor no equador e nos círculos polares. Tal distribuição determina o regime de ventos das diferentes zonas. Os dois principais sistemas dinâmicos do clima são o ciclone e o anticiclone. O primeiro se caracteriza pela rotação do ar em torno de um núcleo de baixas pressões e o anticiclone corresponde a uma zona de altas pressões ao redor da qual sopram os ventos. A existência de maiores massas continentais no hemisfério norte origina centros permanentes de altas e baixas pressões e provoca alterações mais acentuadas no regime dos ventos.

As correntes oceânicas constituem outro fator determinante das variações de temperatura, pois atuam como transportadoras de calor. Assim, por exemplo, a corrente do Golfo (Gulf Stream), que vai do golfo do México ao mar da Noruega, é responsável por diferenças positivas de temperatura de até 15o C apresentadas por algumas localidades litorâneas norueguesas em relação a outras de mesma latitude.

Umidade, nuvens e precipitações atmosféricas. No processo de evaporação da água, que ocorre principalmente nas zonas oceânicas quentes, há absorção de calor. Antes de condensar-se, com desprendimento de energia térmica, o vapor d'água formado por evaporação pode deslocar-se na atmosfera e percorrer milhares de quilômetros. Desse modo, se produz transferência de calor das zonas onde há maior evaporação que precipitações para outras onde ocorre o contrário.

Dependendo de sua própria temperatura, o ar pode conter diferentes quantidades de vapor d'água. Assim, por exemplo, a 27o C contém seis vezes mais vapor d'água que a 0o C. Define-se como umidade absoluta a quantidade total de vapor d'água contida no ar; e como umidade relativa, expressa em percentuais, a relação entre a quantidade de vapor d'água realmente presente no ar e a quantidade máxima que poderia estar contida nele. A umidade relativa do ar aumenta quando este se resfria. À temperatura de condensação atmosférica pode haver saturação de vapor d'água, o que significa que a umidade relativa do ar chegou a cem por cento.

Nos casos em que o resfriamento do ar se produz por contato com uma superfície fria, formam-se orvalho e cerração. Formam-se nuvens nos casos em que o resfriamento se dá por ascensão de uma corrente de convecção, ou seja, quando uma corrente de ar se encontra com outra mais fria e se sobrepõe a ela, ou quando é obrigada a ascender em função do relevo.

As chuvas, neves e granizos se constituem por coalescência, ou seja, agrupamento de gotículas que se põem em contato. As maiores precipitações ocorrem nas zonas quentes e úmidas, especialmente se são montanhosas.

Variações sazonais e microclimas - A inclinação do eixo da Terra em relação ao plano de sua órbita faz com que o zênite solar (ponto da Terra onde os raios do Sol incidem perpendicularmente) se desloque desde os 23o de latitude norte aos 23o de latitude sul no período de um ano, tempo gasto pela Terra para dar uma volta completa em torno do Sol. Esse deslocamento produz variações climáticas nas latitudes correspondentes às zonas de altas pressões subtropicais, com alteração no regime de ventos, e a diferenciação, em algumas regiões tropicais, de uma estação seca e outra úmida.

O clima pode receber influência de fatores locais, com formação de microclimas, que se definem pelo conjunto de condições climáticas que caracterizam uma pequena região e diferem do clima circundante. Entre os fatores que propiciam a criação de microclimas estão os fenômenos que interferem na circulação dos ventos, como a existência de montanhas e vales; os que modificam o grau de insolação, como a inclinação do terreno; a existência de água e condições de acumular calor e umidade, como a presença de massas florestais.

Classificação dos climas - Dentre as numerosas classificações de climas, a mais corrente foi estabelecida em 1900 pelo cientista alemão Wladimir Köppen. A classificação de Köppen compreende cinco grandes grupos de climas, cada um dos quais corresponde a um tipo de vegetação e se subdivide com base nas temperaturas e nos índices pluviométricos:

(1) Grupo A - Climas tropicais chuvosos (megatérmicos). Possuem todos os meses com médias térmicas superiores a 18o C. Tipos: Af - Clima das florestas pluviais, com chuvas abundantes e bem distribuídas. Am - Clima das florestas pluviais, com pequena estação seca, sob a influência das monções. Aw - Clima das savanas, com estação seca hibernal marcante. (As letras f e w podem vir associadas a outros tipos climáticos, indicando sempre chuvas bem distribuídas e chuvas de verão, respectivamente. A letra minúscula i, usada nesse grupo, indicará amplitudes térmicas inferiores a 5o C.)

(2) Grupo B - Climas secos (xerófitos). A correlação entre a temperatura e a precipitação permite distinguir os dois tipos seguintes. BS - Clima das estepes (semi-árido), em que as precipitações são inferiores a certos limites empiricamente estabelecidos por Köppen. BW - Clima dos desertos (árido), em que as precipitações são inferiores à metade dos limites anteriores. (As letras minúsculas h (quente) e k (frio) indicarão suas modalidades térmicas.

(3) Grupo C - Climas mesotérmicos úmidos. O mês mais frio tem média inferior a 18o C, mas superior a -3o C. Tipos: Cf - Mesotérmico sem estação seca. Cw - Mesotérmico com inverno seco. Cs - Mediterrâneo com verões secos. (As letras a ou b indicam, nesse grupo, se o mês mais quente tem média superior ou inferior a 22o C, respectivamente.

(4) Grupo D - Climas microtérmicos úmidos (boreal). Surge em regiões de florestas frias do hemisfério norte, onde a média do mês mais frio for inferior a -3o C, e a do mês mais quente superar 10o C. Tipos: DF - Microtérmicos com invernos úmidos. Dw - Microtérmicos com invernos secos. (As letras a ou b indicam, nesse grupo, se o mês mais frio tem média superior ou inferior a -38o C.)

(5) Grupo E - Climas polares (hequistotérmicos). Todos os meses têm médias inferiores a 10o C. Tipos: ET - Clima das tundras, em que o mês mais quente tem média superior a 0o C. Ef - Clima do gelo perpétuo, com a média de todos os meses abaixo de 0o C.

Dentro da classificação de Köppen, predominam no Brasil os climas do grupo A, tropicais chuvosos, bem representados em todas as suas variedades. Nas regiões Sul e Sudeste, cujas latitudes são mais elevadas e onde há planaltos e regiões serranas, encontram-se climas do tipo C, mesotérmicos, com modalidades de chuvas bem distribuídas e outras de chuvas de verão. Na região Nordeste se evidencia a presença de uma variedade do tipo B, semi-árido quente.

Mudanças climáticas - Durante a evolução geomorfológica da Terra houve três eras, cujo conjunto constitui aproximadamente a vigésima parte do tempo geológico total, em que o clima se tornou extraordinariamente frio, com aparecimento de depósitos de gelo nos pólos e formação de geleiras nas montanhas. Fora desses intervalos, a temperatura se manteve relativamente elevada e os pólos foram ocupados por mares abertos.

As glaciações ocorreram aproximadamente a cada 250 milhões de anos; a última iniciou-se há três milhões de anos e se prolongou até a atualidade. Dentro dela houve períodos mais frios, denominados períodos glaciais, e outros relativamente mais quentes, chamados períodos interglaciais, em um dos quais, iniciado há dez mil anos, se enquadra a história das civilizações humanas. Tanto os períodos glaciais como os interglaciais têm tido duração média aproximada de cinqüenta mil anos.

Não se conhece com precisão as causas desses fenômenos, mas é possível que se relacionem às alterações atmosféricas, já que um maior conteúdo de dióxido de carbono ou vapor d'água provoca aumento de temperatura. É possível também que o processo obedeça às variações periódicas na quantidade de energia irradiada pelo Sol, às mudanças de posição da Terra em relação ao Sol e às alterações na distribuição dos continentes, mares e acidentes geográficos.

Atividade humana e clima - O desenvolvimento da indústria e a formação de grandes conglomerados urbanos têm grande influência na evolução do clima em zonas densamente povoadas. A temperatura nas cidades costuma ser mais elevada que em seu cinturão rural, pois nelas se produz maior quantidade de energia (calefação, indústria, transporte etc.) e existe acumulação de calor pelas superfícies pavimentadas.

A poluição atmosférica é um importante fator desencadeante de inversões térmicas: as partículas poluentes capturam as radiações emitidas pela superfície terrestre e aquecem o ar circundante, que adquire temperatura mais elevada que suas camadas mais baixas. Isso provoca menor deslocamento vertical do ar e acumulação de agentes poluentes. Além da poluição do ar pela concentração de dióxido de carbono, o aumento do número de partículas suspensas no ar pode provocar a diminuição das chuvas.