"O presente é a chave para o passado"
James Hutton

22 de julho de 2026

Aquecimento global: um caso de ressonância e colisões

Por Marco Gonzalez

Diminuição da área mínima anual de gelo marinho no Ártico desde a segunda metade da década de 1970.
Clique na imagem para ver o vídeo.
(Imagem traduzida e adaptada de: nasa_sea_ice_min, 2026).

Aquecimento global é a elevação excepcionalmente rápida (em comparação com eventos do passado) da temperatura média da superfície da Terra que ocorre especialmente desde meados do século XX. São discutidas as possíveis causas deste fenômeno persistente com o objetivo de possibilitar reflexão. Se somos o problema, precisamos ser também a solução e o reconhecimento do problema e de sua causa é um passo fundamental.

1. Introdução

Os fenômenos que causam alterações climáticas na Terra podem ser classificados como Retroalimentações, Forçantes ou mecanismos de variabilidade climática.

Retroalimentações climáticas são associadas a
  • refletividade, ciclo da água, intemperismo de silicato, fotossíntese e respiração aeróbica.
Forçantes ou mecanismos de variabilidade climática podem ser classificados pelas suas fontes, que podem ser internas ou externas ao sistema climático da Terra, como:
  • interações atmosfera-oceanos e ozônio (O₃) estratosférico, com fontes internas; ou
  • impacto de asteroide, radiação solar, vulcanismo, aerossóis e gases de efeito estufa (GEEs), com fontes externas.
No balanço energético da Terra, o dióxido de carbono (CO₂), como GEE, pode também ser compreendido como parte de mecanismo de retroalimentação biogeoquímico envolvendo processos geológicos e biológicos, estando associado a alterações de temperatura.

Referências:

2. O ritmo de aquecimento

Em equilíbrio, o balanço energético da Terra mantém nosso planeta habitável. Porém, podem ser causadas desestabilizações por alteração da quantidade de calor de entrada ou de saída no sistema climático terrestre e/ou por defasagem do tempo de retenção do calor que chega do Sol.


Na Terra, a refletividade da Terra, as nuvens, o ciclo da água, o intemperismo de silicato, a fotossíntese e a respiração aeróbica amplificam ou atenuam os efeitos das forçantes climáticas.

Além disto, as interações atmosfera-oceanos e o O₃ estratosférico influenciam o sistema climático devido à sua própria dinâmica interna.

Dentre os influenciadores primordiais do clima, impactos de asteroide, radiação solar, vulcanismo, aerossóis e GEEs atuam em escalas de tempo e intensidades próprias, assim como os Ciclos de Milankovitch (CMs).

Então, considerando tudo isto, de acordo com que nos ensinam os ciclos glaciais-interglaciais, os CMs conseguem impulsionar o clima do final de uma fase fria para o início de uma fase quente (e vice-versa) com flutuações de concentrações de CO₂ nunca acima de 300 ppm. Porém, os CMs não têm sido efetivos com o atual nível elevado de CO₂. Por volta de 1911, os níveis deste GEE na atmosfera ultrapassaram o limite de 300 ppm pela primeira vez em pelo menos 2,1 milhões de anos.

O ritmo da variação do aquecimento global atual não é explicado pelos CMs porque estes operam em longas escalas de tempo (entre dezenas de milhares a centenas de milhares de anos) e as alterações climáticas atuais têm acontecido em escala relativamente rápida de tempo.

Variação da concentração de dióxido de carbono nos últimos 400 mil anos (marcada pelos CMs) e entre os anos 1000 e 2000 (seguindo outro padrão).
Mauna: Observatório Mauna Loa do Havaí
Simple Dome: testemunhos de gelo de Simple Dome
Law Dome: testemunhos de gelo de Law Dome
EPICA: testemunhos de gelo de EPICA
Vostok: testemunhos de gelo de Vostok
(Imagem traduzida e adaptada de: Robert A. Rohde).

O que tem acontecido é que a rápida elevação da temperatura atual se soma às alterações climáticas lentas produzidas pelos CMs. Estas, no entanto, são superadas pelo atual elevado nível de concentração de CO₂ na atmosfera, com valores ultrapassando 430 ppm em 2026 (mais de 50% maior do que eram antes da Revolução Industrial). Nos últimos 60 anos, a taxa anual de aumento do CO₂ na atmosfera foi ≈100 vezes mais rápida do que os aumentos naturais do passado, como os que ocorreram no final da última era glacial, entre 11.000 e 17.000 anos atrás.

3. A influência da energia solar

Nos últimos 150 anos, a quantidade de energia solar absorvida pela Terra não foi alterada significativamente. Medições de satélites têm, inclusive, indicado uma diminuição da intensidade solar nas últimas décadas, o oposto do que seria necessário para explicar o aquecimento atual observado. Além disto, tudo indica que esta fraca atividade continuará por mais algumas décadas.

Comparação entre irradiância (radiação incidente) solar e temperatura mostrando:
(i) em vermelho, variações (△ = diferenças em relação à média do século XX) da temperatura global da superfície (Fonte: GISTEMP 3.1) e 
(ii) em amarelo, energia solar que a Terra recebe em watts por metro quadrado desde 1880 (Fonte: SATIRE-T2).
(Imagem traduzida de: NASA/JPL-Caltech).

Assim, embora as alterações na energia solar tenham potencial para influenciar o clima, afetando a intensidade da luz solar que chega à Terra, estas alterações têm desempenhado papel insignificante nas mudanças climáticas observadas pelo menos desde o final da década de 1980. As medições da quantidade de energia solar feitas por satélites desde 1978 não têm mostrado um aumento proporcional ao aumento das temperaturas globais que são observadas. 

Por outro lado, há um processo que ocorre na atmosfera envolvendo ressonância e colisões...

Referências:

4. Ressonância e colisões

Há um processo que ocorre na atmosfera que deveria equilibrar o balanço energético da Terra para manter a temperatura da superfície em ambiente habitável. Algo que depende dos gases envolvidos com este processo, chamado efeito estufa.

Saiba mais sobre estes gases, os GEEs, em: gases de efeito estufa

Por que, atualmente, este processo não está equilibrando o balanço energético da Terra?

Os GEEs constituem uma pequena fração da atmosfera, mas suas quantidades são suficientes para absorver uma grande parte da radiação emitida de volta pela Terra.

Cubo com lado de 100 unidades em perspectiva, preenchido com 400 pontos discretos (representando 1 unidade de volume cada), espalhados nas três dimensões.
Nesta representação, há 0,04% (ou 400 ppm) de pontos no cubo.
(Representação gerada por: Gemini 3 do Google).

Feixes de energia têm dificuldade em atravessar a atmosfera em linha reta sem encontrar alguma molécula de algum GEE, principalmente porque, ao contrário da figura acima, tais moléculas estão em constante movimento.

A absorção da radiação que retorna da superfície terrestre acontece seletivamente, pois cada gás atmosférico possui um padrão único neste processo em função do espectro eletromagnético, sendo "opacos" para alguns comprimentos de onda e "transparentes" para outros.

A atmosfera é em grande parte transparente à luz visível permitindo, assim, que a radiação solar quase plenamente atinja a superfície da Terra. Isto acontece porque nitrogênio (N₂), oxigênio (O₂) e argônio (Ar) praticamente não absorvem radiação que vem do Sol, que tem comprimento de onda mais curto (ou seja, que tem frequência de vibração maior). Também são "transparentes" à radiação solar os GEEs, mas estes, ao contrário dos gases citados anteriormente, absorvem os comprimentos de onda mais longos (com frequência de vibração menor) na faixa da radiação infravermelha emitida pela superfície da Terra.

Comprimentos de onda da radiação emitidas pelo Sol e pela Terra e comprimentos de ondas preferenciais para absorção de alguns GEEs e Total (para todos os gases da atmosfera terrestre juntos).
O2 e O3 são agrupados porque são alótropos ligados pelo ciclo de vida na atmosfera.
(Imagem traduzida e adaptada de: ces.fau.nasa, 2023; Santos et al, 2018; Inzunza, 2007; digilander, 2005).

A "Janela Visível" é a parte transparente da atmosfera à luz visível, permitindo que a luz solar (neste espectro) atinja a superfície da Terra. A "Janela Infravermelho" é uma transparência que acontece entre ≈8 e ≈14 micrômetros (com máximo em ≈10 micrômetros) para radiação infravermelha.

Os GEEs afetam a temperatura atmosférica provocando o chamado efeito estufa devido à absorção seletiva de radiação por ressonância e à energia cinética translacional.

Ao absorver seletivamente a radiação infravermelha que vem da superfície terrestre, de acordo com o comprimento de onda (o que equivale dizer: de acordo com a frequência vibracional), a molécula do GEE entra em um estado vibracional. Após, ela pode:
  1. colidir com outra molécula atmosférica e a sua energia vibracional é convertida em aumento de energia cinética translacional naquela região da atmosfera, produzindo calor; ou 
  2. não encontrar outra molécula para colidir antes de sair do estado de vibração e enviar radiação infravermelha em direção aleatória (inclusive de volta à superfície da Terra).
Representação esquemática de absorção por ressonância e eventual colisão com geração de calor ou relaxamento.
CO₂ é representado como GEE e N₂ como gás de outra molécula na colisão.
1) A absorção da radiação infravermelha ocorre quando a frequência da radiação coincide com a frequência natural de vibração das ligações químicas da molécula do gás.
2) A absorção causa transição da molécula para um estado vibracional superior.
(3a) Então pode haver colisão com outra molécula de gás, quando há conversão de energia vibracional em aumento da energia cinética translacional, ocorrendo geração de calor.
(3b) Alternativamente (antes de ocorrer colisão), pode haver relaxamento do estado vibracional superior e uma radiação infravermelha é emitida em direção aleatória.
(Crédito: NotasGeo, usando imagens geradas por: Gemini 3 do Google)

As colisões de um GEE geralmente ocorrem com moléculas de N2 ou O2, que são mais abundantes. Estas colisões são mais frequentes na Troposfera, que é mais densa, pois o intervalo de tempo entre as colisões é menor que o intervalo de tempo de relaxamento do estado de vibração da moléculas dos gases. Na estratosfera e nas camadas superiores, menos densas, o que mais acontece é o reenvio da radiação infravermelha sem produção de calor.

5. Efeito estufa intensificado

A intensificação do efeito estufa faz parte da única explicação quantitativa e consistente para o aquecimento global que presenciamos. O chamado efeito estufa intensificado, com a concentração de GEEs aumentando, faz com que mais radiação infravermelha seja absorvida e emitida de volta para a superfície da Terra. Assim, além do aumento da temperatura, nossos padrões climáticos se alteram, causando, por exemplo, elevação do nível do mar e acidificação dos oceanos.

A intensificação do efeito de estufa significa que o sistema terrestre (Terra e atmosfera) está retendo mais energia solar do que ocorreria naturalmente. Este desequilíbrio não afeta a temperatura média global instantaneamente. Pode levar anos ou décadas para que o impacto seja sentido. Esta defasagem se deve principalmente à capacidade térmica dos oceanos que confere ao clima uma inércia térmica tornando a alteração mais gradual, ainda que não impeça que ela ocorra. De qualquer modo, principalmente na era pós-industrial, nota-se uma forte correlação positiva entre valores da temperatura, do nível do mar (devido à dilatação térmica e ao derretimento do gelo) e das concentrações dos GEEs, todos apresentando elevado ritmo de elevação.

Variação global nos últimos 2000 anos:
da temperatura da superfície (△ = diferenças em relação à média de 1850-1900);
do nível do mar da costa do Atlântico Norte (△ = diferenças em relação à média de 1900); e
das concentrações de CO₂, CH₄ e N₂O na atmosfera.
Não estão incluídos os gases fluorados por serem encontrados na atmosfera principalmente após 1975.
O3 e vapor de água também não estão incluídos aqui por serem gases de curta duração na atmosfera e de alta variabilidade geográfica.
(Imagem traduzida e adaptada de: Efbrazil, 2020; Walker et al, 2021; EPA_causes, 2016).

Entre os gases atmosféricos, o CO₂ é o principal motor do aquecimento global, seguido do CH₄ que, embora mais potente no efeito estufa, permanece menos tempo na atmosfera. O vapor de água é o principal agente de retroalimentação em relação à temperatura. Ele dobra a eficiência do CO₂. Os gases fluorados (embora muito potentes, estão presentes com pequenas concentrações na atmosfera) e o N₂O provocam forçamento de radiação menor.

Contribuição dos GEEs de longa duração mais importantes para o aumento do forçamento de radiação global
A) com a evolução após 1980
B) com a porcentagem de contribuição de cada um para o forçamento de radiação no mesmo período
CFCs* = clorofluorcarbonos e CCl4, CH3CCl3 e halons.
HFCs* = hidrofluorcarbonos mais abundantes.
HCFCs* = hidroclorofluorcarbonos HCFC-22, HCFC-141b e HCFC-142b, além de SF₆.
Não estão incluídos o O₃ e o vapor de água por serem gases de curta duração na atmosfera e de alta variabilidade geográfica.
(Imagens traduzidas e adaptadas de: WMO_GHG-21, 2025)

Referências:

6. Padrões climáticos

Padrões climáticos devem ser pesquisados, entendidos e levados em consideração porque são capazes de revelar informações relevantes. Eis alguns:
  • Padrões de aquecimento – A Terra já foi quente e até mais quente no passado, mas o ritmo do aquecimento do presente é inédito assim como suas causas. No ritmo do passado, dirigido por fenômenos climáticos naturais, plantas e animais tinham mais tempo para adaptações por meio de evolução ou migração. Atualmente, as transformações acontecem em décadas em vez de séculos ou milênios.
  • Padrões obtidos por modelos computacionais – Estes modelos identificam com precisão padrões climáticos que são distintos conforme diferentes causas de aquecimento consideradas. Os modelos conseguem reproduzir com sucesso diferenças em relação ao aquecimento observado levando em conta influências naturais e/ou antropogênicas.
  • Padrões de assinatura isotópica – O Carbono atmosférico revela sua origem pelas "impressões digitais" deixadas pelas causas do efeito estufa intensificado. A queima de combustível fóssil, ao contrário das demais fontes de CO₂, produz emissões deste gás em significativas quantidades que são empobrecidas em determinados isótopos de carbono e que, conforme o Efeito Suess, estão se tornando mais diluídos na atmosfera.
  • Padrões de causa e consequência – CO₂ pode ser causa (com efeito estufa provocando aquecimento) ou consequência (com aquecimento provocando liberação de CO₂ pelos oceanos). Atualmente o CO₂ predomina como causa do aquecimento, diferentemente de alguns momentos da dinâmica natural do passado, quando ocorriam passagens entre períodos glaciais e interglaciais.
  • Padrões de aquecimento das camadas da atmosfera – Atualmente, enquanto a troposfera esquenta, a estratosfera esfria. Acima da troposfera, entre outras razões (como o bloqueio de energia que retorna da superfície terrestre), a estratosfera menos densa aumenta a probabilidade da radiação infravermelha escapar para o espaço. Este resfriamento descarta um aumento no brilho do Sol como causa do aquecimento global atual.
O aprofundamento destes padrões envolve a análise de efeitos e causas de eventos climáticos quentes do passado, modelos computacionais que distinguem fonte naturais de antropogênicas, isótopos de carbono como identificadores de fontes de emissões de CO2, gatilhos para retroalimentações positivas no efeito estufa e causas do resfriamento da alta atmosfera enquanto a troposfera esquenta.

Saiba mais em: Padrões climáticos

Referências:

7. Considerações finais

Atualmente, os cientistas contam com uma rede global de tecnologias avançadas que tornam o monitoramento das tendências climáticas altamente preciso. Em todo mundo, registros confiáveis ​​de estações meteorológicas do último século estão disponíveis e, com os satélites meteorológicos, medições globais a partir do espaço tornam-se possíveis. Além da medição direta, há ainda os registros indiretos, como os dos anéis de crescimento das árvores e dos testemunhos de gelo e de sedimentos marinhos profundos. Eles têm contado a história climática da Terra.

O volume e a precisão do monitoramento são necessários porque variações naturais em diferentes escalas afetam a temperatura, incluindo ENSO (El Niño-Oscilação Sul), erupções vulcânicas e variações lentas e recorrentes na órbita da Terra e da inclinação do seu eixo.

Satélites artificiais registram uma série de sinais vitais do nosso planeta, incluindo efeitos de aerossóis atmosféricos (partículas provenientes de fontes naturais, como erupções vulcânicas, e de atividades humanas, como incineração de lixo), gases atmosféricos (incluindo GEEs), energia irradiada da superfície da Terra e do Sol, mudanças na temperatura da superfície dos oceanos, nível global do mar, extensão de calotas polares, geleiras e gelo marinho, crescimento de plantas, estrutura das nuvens e muito mais.

Sabe-se que os padrões climáticos do passado continuam valendo no presente, mas desde meados do século XX eles vão sendo suplantados cada vez mais pelo efeito estufa. Sem este efeito, ironicamente, estaríamos agora provavelmente preocupados com o resfriamento global e não com o aquecimento global.

Diversas evidências das alterações climáticas atuais não podem ser desconsideradas, como:
  • Cada uma das últimas quatro décadas foi sucessivamente mais quente na superfície da Terra do que qualquer década anterior desde 1850, quando iniciou o registro histórico instrumental da temperatura média global. Isto acontece porque menos energia de radiação infravermelha consegue escapar para o espaço hoje do que há poucas décadas devido ao aumento de GEEs.
  • As concentrações de CO₂ ultrapassaram 430 ppm em 2026, ou seja, mais de 50% maior do que eram antes da Revolução Industrial.
  • A maior frequência de eventos extremos é coerente com o aquecimento global e é justificada por causas como:
    • retenção de calor acumulando energia que precisa ser dissipada,
    • aceleração e estresse do ciclo hidrológico devido à velocidade de evaporação do ar aquecido,
    • aumento do volume de chuvas decorrente já que cada 1°C do ar retém cerca de 7% mais umidade, e
    • retirada da umidade do solo pelo calor extremo causando secas e ondas de calor.
  • Há retração global e síncrona das geleiras e mantos de gelo com perda de bilhões de toneladas de massa de gelo por ano na Groenlândia e na Antártida e com encolhimento simultâneo a taxas aceleradas da maioria das geleiras de alta montanha. Estes são fenômenos nunca antes registrados na história humana. O aquecimento global tem sido mais drástico nos polos do que nos trópicos porque nas elevadas latitudes há mais superfícies com alto albedo propícias ao derretimento.
  • Observam-se alterações na duração e na datação das estações do ano, com invernos mais curtos e brotação de plantas, florescimento e comportamento de migração de aves e insetos ocorrendo precocemente.
  • A Revolução Industrial é um marco para uma virada dos padrões climáticos, passando a dominar uma velocidade de aumento de temperatura inédito no clima da Terra nos últimos milhões de anos;
  • Os vulcões, cujas emissões de enxofre podem alcançar a estratosfera e causam um resfriamento temporário na troposfera, possuem um volume de emissões insignificante quando comparado às emissões antropogênicas.
  • O resfriamento acima da troposfera é incoerente com um possível aumento da radiação solar que fosse causador da elevação da temperatura na troposfera.
  • Medições feitas por satélites desde 1978 não revelam aumentos da intensidade da energia solar proporcional às elevações da temperatura global.
  • Empobrecimento de isótopos de carbono 13 e 14 na atmosfera são coerentes com a quantidade destes isótopos nas emissões de CO₂ revelando sua fonte principal: a queima de combustíveis fósseis.
  • O nível do mar está subindo devido a diversos processos incluindo o derretimento do gelo e à dilatação térmica da água pelo aumento da temperatura.
  • A acidez dos oceanos está aumentando devido a uma série de reações envolvendo o CO₂ que é absorvido pelos mares em maior quantidade.
  • Diversas outras evidências são detectáveis em diferentes escalas e intensidades.
Enfim, estamos em um período interglacial há ≈10.000 anos e, no futuro, antes de alguns milhares de anos, sendo mantidas as condições atuais, é altamente provável que não retornaremos a um período glacial. O aumento antropogênico de CO₂, CH₄ e N₂O na atmosfera tem provocado mudanças observadas na própria atmosfera, no oceano, na criosfera e na biosfera.

Porém, mesmo que você não acredite em nada disto, espero que acredite que sejam válidos os esforços para amenização do clima pelo menos para evitar diversos prejuízos ambientais que são presenciados atualmente, como a acidificação dos oceanos, o desmatamento, os frequentes eventos extremos e a elevação do nível dos mares, que afetam a nossa e as demais espécies do planeta.

Acreditar que não somos parte do problema não desobriga ninguém de ser parte de uma solução que permita que a Mãe Natureza siga com sua benevolência sistemática.

A Mãe Natureza cuida da Terra de forma benevolente e sistemática, seguindo uma receita com ingredientes químicos essenciais para a vida, incluindo nitrogênio, oxigênio e dióxido de carbono, em obediência a um equilíbrio delicado de leis naturais que regem o funcionamento do planeta. Carrega em sua cabeça símbolos de fartura que reforçam a conexão com a fertilidade, a agricultura e a provisão de recursos básicos de sobrevivência. Porém...
Parece que na sequência desta cena, algo acontece com o cadinho do dióxido de carbono, gás que sempre cuidou de nos manter em uma Terra habitável, em um efeito estufa agradável e na temperatura certa. Mas em excesso...
(Crédito da imagem, sem a mão que se intromete: Global Systems Science).

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