Aquecimento global e retroalimentação climática

Por Marco Gonzalez

Imagem mostrado o Sol e as diferentes refletividades de diversas superfícies escuras e claras da Terra.

(Crédito: NASAalbedo).

Os mecanismos de retroalimentação do sistema climático terrestre podem amplificar ("retroalimentação positiva") ou atenuar ("retroalimentação negativa") os efeitos das forçantes climáticas. É interessante analisar a refletividade da Terra, as nuvens, o ciclo da água, o intemperismo de silicato, a fotossíntese e a respiração aeróbica.

1. Refletividade

A Terra tem capacidade de refletir a luz solar por meio de diferentes superfícies, cada uma delas com poder de reflexão diferente. A refletividade da Terra, ou albedo

Albedo: fração da radiação solar refletida por uma superfície.

planetário, depende da variação de diversos fatores, como nebulosidade, área de neve ou de gelo, além da área foliar e de cobertura de solo. Em geral, superfícies claras tem alto albedo, enquanto superfícies mais escuras têm menor albedo e, estas últimas, em consequência, maior poder de absorção da radiação incidente.

O albedo produz retroalimentação positiva em relação à variação da temperatura (ou seja, amplifica esta variação):

• maior albedo ⇒ menor temperatura ⇒ maior albedo... ou
• menor albedo ⇒ maior temperatura ⇒ menor albedo...

Estima-se que sem a redução do calor pelo albedo ocorrida entre 2020 e 2023, a temperatura de 2023 teria sido ≈0,23ºC mais baixa. Dados de 25 anos de satélites indicam que o albedo da Terra diminuiu ao longo deste tempo.

Variação do albedo (refletividade) da Terra.

A sazonalidade foi removida para diminuir o "ruído" da variabilidade natural das nuvens.

(Imagem traduzida de: Hansen et al, 2025).

 

Uma ampla retroalimentação, agora com o aquecimento global, confirma a alta sensibilidade climática à refletividade, que é consistente com dados paleoclimáticos. Esta confirmação é possível em razão da elevada precisão dos dados de satélite e do conhecimento aprimorado sobre as alterações de temperatura entre os período glaciais e interglaciais (com retroalimentações rápidas) e ao longo de toda a era Cenozoica (com retroalimentações lentas) por mantos de gelo e gases traço.

Vale salientar que as regiões polares estão aquecendo mais rapidamente que as tropicais por causa da maior diferença de refletividade provocada pelo derretimento do gelo brilhante (bem mais presente nas regiões polares) ao expor superfícies escuras do solo e dos oceanos.

Referências:

[Wang e Chameides, 2007; ipcc_chapter1, 2018; ipcc_full_report-1, 2018; Safdie, 2022; github, 2022; Peng et al, 2023; ces.fau.nasa.explanation4, 2023; Johansen, 2024; Goessling et al, 2024; Hansen et al, 2025; Hansen e Kharecha, 2025; solartech, 2025; climatechange.academy, 2025; npolar, 2026].

2. Ciclo da água

Em seu ciclo, a água evapora da superfície da Terra e sobe, como vapor de água,

Vapor de água: água em estado gasoso. É composto por moléculas formadas por dois átomos de hidrogênio (H) e um átomo de oxigênio (O). Representa a umidade presente na atmosfera.

pelas correntes de ar quente. Na atmosfera, condensa-se em nuvens,

Nuvem: hidrometeoro constituído por minúsculas partículas de água líquida ou gelo, ou ambos, suspensas no ar livre e geralmente sem tocar o solo. Pode também incluir partículas maiores de água líquida ou gelo, bem como partículas não aquosas ou sólidas, como as presentes em vapores, fumaça ou poeira. Hidrometeoro: qualquer produto da condensação ou deposição de vapor de água atmosférico, seja formado na atmosfera livre ou na superfície da Terra. Além de nuvem, pode ser neblina, nevoeiro, precipitação líquida (ex.: chuva), precipitação congelante (ex.: chuva congelante), precipitação sólida (ex.: neve, granizo, cristais de gelo) etc.

é transportada pelo vento e, após, retorna à Terra como precipitação.

Precipitação (em meteorologia): qualquer produto da condensação do vapor de água atmosférico que cai rapidamente de uma nuvem. As principais formas incluem garoa, chuva, granizo, neve e chuva congelada. Ocorre quando uma porção localizada da atmosfera fica saturada de vapor de água e a água se condensa. Minúsculas gotículas de água precisam se condensar em partículas menores de poeira, sal ou fumaça. Se ocorrerem colisões suficientes para que uma gotícula tenha velocidade de queda superior à velocidade da corrente ascendente da nuvem, ela cairá da nuvem como precipitação. Milhões de gotículas de nuvem são necessárias para produzir uma única gota de chuva. As precipitações são influenciadas por (i) atividade antropogênicas, como queima de combustíveis fósseis, agricultura e desmatamento; (ii) temperatura do ar e do mar; (iii) quantidade de água devolvida pela vegetação para a atmosfera por meio da transpiração; (iv) soerguimento tectônico alterando a temperatura e a umidade do ar; e (v) movimentação das placas tectônicas alterando as regiões de maior e menor refletividade da Terra e o padrão de circulações atmosférica e oceânica. As precipitações afetam diversos processos e fenômenos do sistema terrestre, incluindo (i) temperatura e umidade regionais; (ii) produtividade e biomassa dos ecossistemas terrestres, distribuição das espécies e tamanho das populações; (iii) ciclos de vida e características dos organismos; (iv) distribuição e concentração de poluentes e partículas em suspensão no ar; (v) quantidade de água que escoa na superfície da Terra; (vi) erosão dos sedimentos da terra para o oceano, rios e lagos; (vii) frequência e a dimensão de incêndios e regime de secas regionais.

O sistema climático determina quando e onde ocorre precipitação, obedecendo padrões de circulação atmosférica e oceânica.

A formação de uma nuvem, que geralmente ocorre em ar ascendente que se expande e esfria (e umedece), permite a ativação de partículas de aerossóis em gotículas de nuvem, bem como a formação de cristais de gelo em ar supersaturado. Tais gotículas e cristais resultantes (geralmente muito pequenos) são compostos principalmente de água líquida ou gelo.

Este ciclo é uma das principais formas pelas quais o calor e a energia são transportados de um local para outro em nosso planeta. As poderosas correntes ascendentes associadas às nuvens podem transportar rapidamente o ar da superfície para grandes altitudes, carregando energia, umidade, gases traço e partículas de aerossol. 

O efeito de uma determinada nuvem sobre a superfície para aquecê-la ou resfriá-la depende de diversos fatores, como altitude, tamanho, composição das partículas que a formam e o tipo. Eis alguns:

• nuvens cirrus
  
  

  Nuvens cirrus: nuvens altas e finas mais frias que a superfície terrestre.

  
  
  contribuem mais com efeito estufa;
• nuvens estratocúmulos
  
  

  Nuvens estratocúmulos: nuvens baixas e espessas com temperatura mais próxima da superfície da Terra.

  
  
  contribuem menos para aquecer a Terra e mais com efeito de reflexão; e
• nuvens cumulonimbus
  
  

  Nuvens cumulonimbus: nuvens convectivas (formada por movimento vertical do ar) profundas (verticalmente massiva).

  
  
  são neutras equilibrando efeitos de estufa e de reflexão.

Em geral, nuvens baixas e densas refletem a radiação solar e resfriam a superfície da Terra. Já nuvens altas e finas atuam como GEEs e aquecem a superfície terrestre. De qualquer modo, o efeito estufa das nuvens é compensado por sua refletividade fazendo com que, em média, tendam a um resfriamento no clima. Porém, em altas latitudes, a precipitação anual global e o potencial de evaporação têm correlação positiva com a elevação da temperatura em áreas continentais.

O efeito do albedo das nuvens cresce com o aumento na concentração de aerossóis e está associado ao aumento da área superficial total relativa das gotículas. As quantidades globais de vapor de água aumentam em um clima mais quente, levando a uma retroalimentação positiva de aquecimento.

(A) Variações (△ = diferenças em relação à média de 1901-2000) da precipitação anual global.

(B) Variações (△ = diferenças em relação à média de 1900-1980) da temperatura em áreas continentais.

O potencial de evaporação (em mm) representa a evaporação média global em áreas continentais considerando a quantidade máxima de água que poderia evaporar de uma determinada superfície (solo, rios, lagos), assumindo um suprimento ilimitado de água.

Dados de Blunden et al, 2023; GISTEMPv4 (NASA); HadCRUT5 (Met Office Hadley Centre); NOAAGlobalTemp v6.0 (NOAA) e Copernicus Climate Change Service, 2022.

(Imagens traduzidas e adaptadas de: OECD, 2025).

O aquecimento global tem influência direta na precipitação, causando maior potencial de evaporação e ressecamento da superfície da Terra. A capacidade de retenção de água no ar, ou seja, de aumento do vapor de água na atmosfera, cresce em ≈7% a cada 1°C de elevação da temperatura. Assim, as precipitações se tornam mais intensas. Os recordes atuais de temperaturas oceânicas tem garantido maior umidade (na forma de vapor de água) na atmosfera. Estima-se um aumento de 5 a 15% da umidade atmosférica em comparação com o período anterior à década de 1970.

Referências:

[skystef, 1987; USGS, 1997; science.nasa_clouds, 1999;  nasa.gsfc, 1999; Liu e Penner, 2002; NASAprecipitation, 2004; NASAeo, 2010; Trenberth, 2011; Boucher et al, 2013; ipcc_chapter1, 2018; WSC, 2019; UGCprecipitation, 2020; WSS, 2019; AMS, 2021; NSIDC, 2021; renberth, 2023; UGC, 2025; UGCheat, 2026; TAMScs, 2026; AMShy, 2026; clasclouds, 2026; AMShydro, 2026; NSIDCsoac, 2026; gpm.nasa.precipitation, 2026; science.nasa, 2026].

3. Intemperismo de silicato

O soerguimento tectônico, que pode ser considerado uma forçante climática de longo prazo, pode acarretar dois tipos de efeitos no clima:

• impactos físicos diretos em alterações na circulação da atmosfera e do oceano e
• impactos bioquímicos indiretos com intemperismo de silicatos que consome CO₂ atmosférico afetando a temperatura global.
  
  

  Intemperismo de silicatos: intemperismo químico de rochas de silicato com reações químicas relevantes para o ciclo do carbono. Tais reações com ácido carbônico liberam cátions de minerais de silicato por reação com ácido carbônico (H₂CO₃, formado pela dissolução de CO₂ atmosférico e respirado pelo solo em águas do solo) e geram produtos solúveis em água que são entregues via escoamento continental aos oceanos onde são soterrados como minerais de carbonato. Silicatos (ou minerais de silicato): minerais formadores de rochas mais comuns. Seu arranjo estrutural hierárquico dá origem a uma diversidade considerável: ~25% de todos os minerais encontrados são silicatos. São: (i) tectossilicatos (quartzo, feldspato); (ii) filossilicatos (micas, argilominerais); (iii) inossilicatos (piroxênio, anfibólio); (iv) nesossilicatos (olivina, granada); (v) sorossilicatos (epidoto); e ciclossilicatos (berilo, turmalina).

  
  

Potenciais interações e retroalimentações ativadas pelo soerguimento tectônico entre sistemas terrestre climático e ambiental

(Imagem traduzida e adaptada de: Ruddiman e Prell).

A retroalimentação do intemperismo de silicatos provoca estabilização do clima da Terra durante a variação do CO₂ na atmosfera:

• aumento dos níveis de CO₂ ⇒ aceleração do intemperismo de silicato com maior consumo de CO₂ ⇒ diminuição dos níveis de CO₂...
• diminuição dos níveis de CO₂ ⇒ enfraquecimento  do intemperismo de silicato permitindo o acúmulo de CO₂ na atmosfera ⇒ aumento dos níveis de CO₂...

Ao longo do último bilhão de anos, o fator mais importante que controla o clima a longo prazo são as variações nos GEEs na atmosfera, principalmente o CO₂. E o que controla o CO₂ a longo prazo tem sido:

• a liberação de gases por metamorfismo e vulcanismo e o intemperismo oxidativo
  
  

  Intemperismo oxidativo: intemperismo químico em que há oxidação do carbono orgânico em rochas sedimentares e liberação de CO₂ para a atmosfera.

  
  
  do carbono orgânico; e
• a eficiência do sequestro de CO₂, por meio do intemperismo de silicatos (com eventual precipitação de carbonatos) e do soterramento da orgânica.

Um modelo do ciclo de carbono de longo prazo.

(Imagem traduzida e adaptada de: Berner)

Este complexo processo, com controle dos níveis de CO₂, tem mantido estabilizado o clima da Terra nos últimos 4 bilhões de anos. Neste espaço de tempo, apesar do aumento da luminosidade solar, a habitabilidade do nosso planeta se viabilizou. Seria provável que, durante os próximos 170 mil ou 380 mil anos, esta retroalimentação removesse da atmosfera o CO₂ em excesso se o ritmo das emissões diminuísse fortemente.

Referências:

[Ruddiman e Prell, 1997; Green et al, 2006; Colbourn et al, 2015; Lenárdico ete al, 2016; Horan, 2018; Lee e Dee, 2019; Penman et al, 2020; Zondervan e al, 2023; Schultz, 2025].

4. Fotossíntese e respiração aeróbica

A fotossíntese

Fotossíntese: processo biológico que usa a radiação solar para produzir energia e consumir carbono. Ajuda a controlar parte da composição da atmosfera terrestre convertendo energia luminosa (solar) em energia química (que pode ser armazenada para uso posterior pelos organismos vivos). O dióxido de carbono é consumido (sendo transformado em açúcares, amidos e outros carboidratos de alta energia) e o oxigênio é liberado. Posteriormente, quando a energia é necessária, ela é extraída dos carboidratos. Os combustíveis fósseis derivados de plantas armazenam energia que foi obtida por fotossíntese.

forma a base das cadeias alimentares globais e atende à maioria das necessidades energéticas atuais da humanidade. Juntamente com a respiração aeróbica,

Respiração aeróbica: processo bioquímico no qual material alimentar complexo e oxigênio são convertidos em moléculas de energia celular, de água e de dióxido de carbono por meio de uma série de reações de oxidação-redução.

tem sido fundamental nos ciclos biogeoquímicos globais, como o do carbono.

Ciclo do carbono envolvendo fotossíntese e respiração aeróbica.

(Imagem traduzida e adaptada de: Dunford, Liu et al, Johnson e Stuhr et al).

A capacidade de controle da quantidade de CO₂ na atmosfera por florestas (através da fotossíntese e da respiração aeróbica) depende da temperatura. A fotossíntese funciona bem em uma faixa de temperatura ideal e a respiração das plantas e do solo aumenta com o aumento das temperaturas até um limite ideal, quando estabiliza ou há uma queda acentuada na respiração. Fotossíntese e respiração desempenham papel crucial no equilíbrio do balanço de carbono e na manutenção dos seus sumidouros em ecossistemas terrestres e também na retroalimentação de mudanças climáticas.

Referências:

[Rothschild, 2008; Lloyd e Farquhar, 2008; Xu et al, 2015; Johnson, 2016; ipcc_chapter1, 2018; Stuhr et al, 2022; Lundeberg, 2022; Dahal, 2024; Wang et al, 2025; Zheng et al, 2025].

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Leia: Aquecimento global: um caso de ressonância e colisões

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