Modelo adiabático da atmosfera terrestre compatível com o aquecimento global e o efeito estufa

Abstract

Apresentamos um modelo adiabático da atmosfera terrestre, que descreve o aquecimento global atribuído ao efeito estufa. O regime adiabático assume as distribuições médias das grandezas termodinâmicas, que são dependentes apenas da altitude. As contribuições térmicas não radiativas são introduzidas através do ajuste do coeficiente adiabático do gradiente térmico da troposfera nas regiões dos trópicos, igual a 6,5 K/km. O aquecimento global deriva-se com o balanço energético entre o sol e as radiações emitidas na superfície e troposfera terrestres. Assume-se como principal causa do aquecimento global, o aumento da concentração de CO2 na troposfera na era pós-industrial. Derivam-se as expressões de emissividade do CO2 em função de sua concentração na troposfera, a partir do o forçamento radiativo associado ao efeito estufa sobre a terra. Ademais, estabelecese uma relação quantitativa simples para descrever o comportamento do gradiente térmico com o aumento da concentração de CO2 na troposfera. Por fim, destacamos algumas técnicas de medidas visando uma possível detecção do aquecimento global nos próximos decênios. Palavras-chave: atmosfera adiabática, efeito estufa, evolução climática, aquecimento global.We present an adiabatic model of the earth's atmosphere that describes the thermal behavior observed under the greenhouse effect. The adiabatic regime assumes an average distribution of thermodynamic variables in the atmosphere, which depend only on altitude. Non radiative thermal contributions are included by adjusting the adiabatic coefficient, such that the thermal lapse rate coincides with the measured value in the tropics, equal to 6.5 K/km. Global warming is derived from an energetic radiation balance of the incoming solar radiation, and radiations from the earth's ground and troposphere. We assume the increase of CO2 concentration in the atmosphere in the industrial era, as the main cause of global warming. Using the concept of radiative forcing, we derived expressions for the tropospheric emissivity as a function of CO2 concentration. Moreover, we established a simple expression to describe the lapse rate behavior with increasing CO2 concentration in the troposphere. Finally, we discuss some experimental techniques for the detection of global warming in the next decades. Keywords: adiabatic atmosphere, greenhouse effect, climatic evolution, global warming. IntroduçãoNosúltimos anos, o debate sobre as mudanças climáticas na terra, cresceu consideravelmente como conseqüência das variações observadas nosúltimos decênios. No cenário atual, destacam-se fatores advindos dos seres humanos, conhecidos como causas antropogênicas, que contribuíram de alguma forma no aquecimento do clima terrestre, observado na era pós-industrial. A compreensão geral dos fenômenos físicos envolvidos na evolução climática do planeta representa um desafio científico de monta, de enfoque multidisciplinar. Há grandes expectativas quanto aos programas climáticos envolvendo soluções tecnológicas inovadoras e confiáveis. Os governos dos país...