10 descobertas que explicaram o clima da Terra
De um experimento com cilindros de vidro em 1856 às medições por satélite, as descobertas que transformaram o clima em objeto de medição, cálculo e previsão verificável.
Introdução
O clima é, entre os objetos das ciências da Terra, o mais difícil de estudar por uma razão simples: não há como isolá-lo. Não existe um segundo planeta de controle, nem é possível repetir o século XX com metade das emissões para comparar resultados. Toda a compreensão atual foi construída por outro caminho, que combina física de laboratório, séries de medição mantidas por décadas, arquivos naturais que registraram o passado e modelos que permitem simular condições que não podem ser criadas.
As dez posições reunidas aqui percorrem esse caminho na ordem em que ele foi aberto. Começam com a demonstração, em bancada, de que certos gases absorvem radiação infravermelha; passam pelo primeiro cálculo do efeito de dobrar a concentração de dióxido de carbono; chegam às séries de medição direta, aos registros de gelo com centenas de milhares de anos e aos sensores em órbita que pesam camadas de gelo a partir do espaço.
Uma observação necessária sobre o estado do conhecimento. O aquecimento do sistema climático e sua causa humana predominante não são objeto de disputa entre as instituições científicas que estudam o tema. O Painel Intergovernamental sobre Mudança do Clima, que sintetiza a literatura publicada por indicação dos governos que o integram, registrou em seu sexto relatório de avaliação, de 2021, que é inequívoco que a influência humana aqueceu a atmosfera, o oceano e a superfície terrestre. Este ranking descreve como se chegou a essa conclusão, e não a trata como questão em aberto.
Isso não significa que não haja incerteza. Há, e é grande em pontos específicos: a velocidade de perda de gelo na Antártida ocidental, o comportamento das nuvens, a resposta regional das chuvas. A diferença entre incerteza científica legítima e controvérsia fabricada está justamente no nível em que a dúvida se coloca, e cada posição adiante indica onde esse nível se encontra.
Objetivo deste ranking
Reconstituir, em dez posições, como o clima da Terra deixou de ser descrição de médias regionais para se tornar um sistema físico com balanço de energia medido, história reconstruída e comportamento futuro projetado com margens declaradas.
O ranking indica, em cada posição, quais instituições mantêm hoje as séries de dados correspondentes e onde elas podem ser consultadas em versão original, de modo que o leitor verifique diretamente qualquer número citado aqui.
Critérios de seleção
Os critérios abaixo foram definidos antes da montagem da lista e aplicados a todos os candidatos avaliados. Eles explicam por que uma descoberta entrou e por que ficou onde ficou.
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Sustentação do quadro explicativo atual
Peso 1 — decisivoGrau em que a descoberta ainda é parte necessária da explicação aceita para o funcionamento do clima. Resultados que continuam a ser usados como fundamento, e não apenas citados como antecedente histórico, ocupam posições superiores.
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Capacidade de previsão verificada
Peso 2 — altoExistência de previsões quantitativas feitas antes do fato e comparáveis com observações posteriores. Este é o critério mais exigente da lista e o que mais distingue conhecimento consolidado de descrição plausível.
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Continuidade e independência das medições
Peso 3 — altoDuração das séries geradas e número de técnicas independentes que chegam ao mesmo resultado. Valorizamos linhas de evidência que se confirmam mutuamente sem compartilhar instrumentos, equipes ou pressupostos.
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Alcance sobre decisão pública
Peso 4 — médioPresença da descoberta em relatórios de avaliação, tratados, sistemas de alerta e planos de adaptação. Mede o quanto o resultado saiu da literatura técnica e passou a orientar escolhas com consequência material.
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Poder de reconstruir o passado
Peso 5 — médioCapacidade de estender o conhecimento do clima para além do período instrumental. Sem essa extensão não há como avaliar se o que ocorre hoje é comum ou excepcional na história do planeta.
Metodologia
O levantamento inicial reuniu 41 candidatas, extraídas dos capítulos históricos dos relatórios de avaliação do Painel Intergovernamental sobre Mudança do Clima, de compilações mantidas por agências meteorológicas e oceanográficas nacionais e de obras de história da ciência publicadas por editoras universitárias.
Cada candidata teve data, autoria e conteúdo verificados em pelo menos duas fontes independentes, sendo ao menos uma institucional. Doze foram eliminadas nesta fase, a maior parte por atribuição imprecisa de prioridade ou por citações de segunda mão que não resistiram à conferência com o trabalho original.
Às 29 restantes aplicamos os cinco critérios na ordem de peso declarada. O critério de previsão verificada foi decisivo para separar posições próximas: resultados que anteciparam números depois confirmados por medição independente ficaram sistematicamente acima de descrições corretas mas incapazes de gerar expectativa quantitativa.
Adotamos uma regra adicional, específica deste tema. Alegações que circulam em debate público sem sustentação na literatura revisada por pares não foram tratadas como posições concorrentes nem receberam espaço equivalente. Registramos, em compensação, as incertezas efetivamente reconhecidas pelas instituições científicas, com a magnitude que elas próprias declaram.
A redação partiu de um dossiê fechado antes do início do texto. Todos os números citados foram conferidos contra a publicação de origem ou contra a série oficial correspondente por uma segunda pessoa, sem participação na escrita.
Período considerado
De 1856 a 2004. O recorte começa com o primeiro experimento conhecido a medir a retenção de calor por gases atmosféricos, apresentado por Eunice Foote em 1856, e termina em 2004, com o estudo que inaugurou a atribuição estatística de eventos extremos à influência humana. São cerca de 150 anos em que o clima passou de assunto de descrição regional a objeto de medição contínua e previsão testável. Resultados posteriores refinaram números e ampliaram séries, mas não alteraram nenhuma das dez posições listadas.
As 10 posições
Cada posição reúne o que foi descoberto, quando, por quem e com que consequências. Use o índice ao lado para saltar entre elas ou a navegação ao final de cada bloco.
Posição 1: A absorção de calor por gases atmosféricos
A demonstração em bancada de que alguns gases retêm calor e outros não estabeleceu a base física de tudo o que se sabe sobre o clima.
- Ano
- 1856–1861
- Onde
- Estados Unidos e Reino Unido
- Quem
- Eunice Newton Foote, John Tyndall
- Tipo
- Experimental
Em agosto de 1856, um trabalho assinado pela norte-americana Eunice Newton Foote foi apresentado na reunião anual da associação de ciências dos Estados Unidos e publicado no periódico de ciências então editado em New Haven. Foote havia exposto ao sol cilindros de vidro contendo ar comum, ar úmido e dióxido de carbono, medindo com termômetros a temperatura alcançada e o tempo de resfriamento.
O cilindro com dióxido de carbono aqueceu mais e esfriou mais devagar que os demais. Foote registrou a implicação de forma explícita: uma atmosfera com maior proporção daquele gás daria à Terra temperatura mais alta, e variações desse tipo poderiam ter ocorrido no passado geológico.
Três anos depois, em Londres, o físico irlandês John Tyndall montou na Instituição Real um aparelho muito mais preciso, capaz de medir quanto cada gás absorve de radiação infravermelha. Os resultados, apresentados em 1859 e publicados em 1861, mostraram que nitrogênio e oxigênio, que somam mais de 99 por cento do ar seco, são praticamente transparentes a essa radiação, enquanto vapor de água, dióxido de carbono e ozônio a absorvem fortemente.
A consequência é o mecanismo central do clima terrestre: a atmosfera deixa passar a luz solar que aquece a superfície, mas retém parte da radiação infravermelha que a superfície emite de volta. Gases presentes em quantidade mínima controlam esse segundo processo.
Contexto histórico
O trabalho de Foote permaneceu praticamente esquecido por mais de um século. Ela não pôde ler o próprio texto na reunião, tarefa que coube a Joseph Henry, então secretário da Instituição Smithsonian, e o artigo desapareceu das citações. Sua recuperação veio de pesquisas históricas divulgadas a partir de 2010. Não há evidência documental de que Tyndall conhecesse o trabalho anterior, e a questão da prioridade segue registrada na literatura como controvérsia sem desfecho.
Impacto científico
Esses experimentos fundaram a física da transferência radiativa na atmosfera, hoje verificada com espectrômetros que medem, do solo e de satélites, exatamente quais comprimentos de onda são absorvidos e por quais moléculas. Trata-se da parte menos incerta de todo o conhecimento climático: o comportamento infravermelho do dióxido de carbono é reproduzível em laboratório e não depende de modelos.
Impacto social
A mesma propriedade que torna o dióxido de carbono relevante para o clima é utilizada em sensores industriais e médicos que medem concentração de gases por absorção infravermelha, tecnologia corrente em monitoramento de ambientes fechados e em equipamentos hospitalares. O trabalho de Foote tornou-se ainda um dos casos mais citados de contribuição científica feita por mulheres e apagada do registro por mais de um século.
Posição 2: O primeiro cálculo do efeito do dióxido de carbono
Um cálculo manual feito em 1896 estimou quanto a temperatura da superfície mudaria se a concentração de dióxido de carbono dobrasse.
- Ano
- 1896
- Onde
- Suécia
- Quem
- Svante Arrhenius, Arvid Högbom
- Tipo
- Teórica
O químico sueco Svante Arrhenius publicou em 1896 um trabalho que perguntava, em termos quantitativos, o que aconteceria com a temperatura da superfície terrestre se a quantidade de dióxido de carbono na atmosfera variasse. A motivação era explicar as eras glaciais, não antecipar o aquecimento industrial.
Ele usou medições de radiação infravermelha da Lua obtidas por Samuel Langley, dividiu o planeta em faixas de latitude e estação e fez os cálculos à mão, incluindo o efeito de amplificação do vapor de água: uma atmosfera mais quente retém mais umidade, e o vapor é ele próprio um gás absorvente. O resultado indicava aumento de cerca de 5 a 6 graus para uma duplicação da concentração.
O geólogo Arvid Högbom, colega de Arrhenius, forneceu a estimativa dos fluxos naturais e industriais de carbono que permitiu situar a queima de carvão entre as fontes capazes de alterar a composição atmosférica em escala relevante.
A grandeza calculada por Arrhenius, hoje chamada sensibilidade climática de equilíbrio, permanece um dos números centrais da área. O sexto relatório de avaliação do Painel Intergovernamental sobre Mudança do Clima, de 2021, adota 3 graus como melhor estimativa, com intervalo provável de 2,5 a 4 graus, faixa abaixo do valor original, porém da mesma ordem de grandeza.
Contexto histórico
O cálculo foi contestado em 1900 por Knut Ångström, que argumentou, a partir de experimentos com tubos de gás, que a absorção pelo dióxido de carbono já estaria saturada e que mais gás não produziria efeito adicional. A objeção pareceu decisiva e manteve o assunto adormecido por décadas, até que medições espectrais de melhor resolução mostrassem, em meados do século XX, que a saturação não ocorre na atmosfera real. Arrhenius recebeu o Prêmio Nobel de Química de 1903, por trabalho sobre dissociação eletrolítica, sem relação com este tema.
Impacto científico
O trabalho estabeleceu o formato da pergunta que a área persegue desde então: não se o efeito existe, mas de quanto ele é. Introduziu também a lógica de retroalimentação, segundo a qual a resposta inicial a uma perturbação é ampliada ou reduzida por processos que ela mesma desencadeia, conceito que estrutura toda a modelagem climática posterior.
Impacto social
Arrhenius considerava o aquecimento provável benéfico para países frios como o seu, e estimou que a queima de carvão levaria milhares de anos para dobrar a concentração. A concentração medida em Mauna Loa subiu de cerca de 315 partes por milhão em 1958 para cerca de 421 em 2023, segundo a série da Administração Oceânica e Atmosférica dos Estados Unidos, ritmo muito superior ao que ele imaginou possível.
Posição 3: Os modelos que quantificaram o aquecimento
Simulações numéricas passaram a calcular o efeito do dióxido de carbono considerando a atmosfera inteira, e produziram previsões depois confirmadas por medição.
- Ano
- 1967–1979
- Onde
- Estados Unidos
- Quem
- Syukuro Manabe, Richard Wetherald, Jule Charney, Klaus Hasselmann
- Tipo
- Teórica
Em 1967, Syukuro Manabe e Richard Wetherald, do laboratório de dinâmica de fluidos geofísicos vinculado à agência oceânica e atmosférica norte-americana, publicaram um modelo que tratava conjuntamente dois processos até então calculados em separado: a transferência de radiação e o transporte vertical de calor por convecção. Dobrar o dióxido de carbono elevava a temperatura da superfície em cerca de 2,3 graus.
A inovação decisiva foi supor umidade relativa constante em vez de umidade absoluta constante, hipótese que incorpora corretamente a retroalimentação do vapor de água e que as observações posteriores confirmaram. Em 1975, a mesma dupla publicou o primeiro experimento de duplicação de dióxido de carbono em um modelo tridimensional de circulação geral, com continentes, oceanos e estações.
Em 1979, um comitê da academia nacional de ciências dos Estados Unidos presidido pelo meteorologista Jule Charney avaliou os modelos disponíveis e concluiu que a duplicação produziria aquecimento entre 1,5 e 4,5 graus, com maior intensidade nas regiões polares. A faixa permaneceu praticamente inalterada por quatro décadas de trabalho posterior.
Os modelos previram também uma assinatura específica: aquecimento da baixa atmosfera acompanhado de resfriamento da estratosfera. Aumento da radiação solar produziria aquecimento nas duas camadas. A observação por radiossondas e satélites registra o padrão previsto pelo primeiro caso, e não pelo segundo.
Contexto histórico
Os primeiros modelos rodavam em computadores com capacidade inferior à de um telefone atual e precisavam representar o planeta inteiro com poucas dezenas de camadas e células enormes. Klaus Hasselmann enfrentou, em 1979, o problema complementar: como distinguir, em um sistema ruidoso, o sinal de longo prazo da variabilidade natural. O método que desenvolveu está na origem da décima posição deste ranking. Manabe, Hasselmann e Giorgio Parisi dividiram o Prêmio Nobel de Física de 2021.
Impacto científico
A modelagem climática tornou-se o instrumento que permite testar hipóteses sobre um sistema que não pode ser submetido a experimento. Comparações feitas décadas depois mostram que as projeções de temperatura publicadas entre os anos 1970 e 1990 acompanharam de perto o aquecimento efetivamente observado, quando corrigidas pelas emissões que de fato ocorreram.
Impacto social
Todos os relatórios de avaliação do Painel Intergovernamental sobre Mudança do Clima, publicados desde 1990, apoiam-se em conjuntos de modelos derivados dessa linhagem, e é sobre eles que se constroem cenários de emissão, metas de acordos internacionais e planos nacionais de adaptação. Os mesmos modelos, em versões de curto prazo, sustentam a previsão meteorológica operacional usada diariamente.
Posição 4: A medição contínua do dióxido de carbono em Mauna Loa
Uma série iniciada em 1958 no alto de um vulcão havaiano transformou a concentração de dióxido de carbono em número medido, e não estimado.
- Ano
- 1958
- Onde
- Estados Unidos
- Quem
- Charles David Keeling
- Tipo
- Instrumental
Até os anos 1950, as medições de dióxido de carbono atmosférico eram esparsas e discordantes, contaminadas por fontes locais e por métodos analíticos incompatíveis entre si. O químico Charles David Keeling desenvolveu um procedimento de calibração rigoroso e escolheu locais de amostragem distantes de influências próximas.
Em março de 1958 começou a operar um analisador infravermelho no observatório de Mauna Loa, no Havaí, a cerca de 3.400 metros de altitude, em uma ilha isolada no meio do Pacífico. A série resultante é a mais longa medição direta e contínua da composição atmosférica de que se dispõe.
O registro mostra duas coisas ao mesmo tempo. Há uma oscilação anual, com queda no verão do hemisfério norte e alta no inverno, produzida pela vegetação continental que absorve carbono ao crescer e o devolve ao decompor-se. E há uma tendência de alta contínua sobreposta a essa oscilação, de cerca de 315 partes por milhão em 1958 para cerca de 421 em 2023.
A origem do carbono adicional é identificável. O carbono de combustíveis fósseis tem composição isotópica distinta da do carbono de fontes vulcânicas ou oceânicas, e a proporção de isótopos medida na atmosfera muda exatamente na direção esperada para uma fonte fóssil, ao mesmo tempo em que a concentração de oxigênio cai na proporção prevista pela combustão.
Contexto histórico
O financiamento da série foi interrompido ou ameaçado várias vezes ao longo das décadas, por ser considerada rotina de monitoramento e não pesquisa original. Keeling dedicou parte substancial do tempo a defender a continuidade do programa, episódio frequentemente citado como exemplo da dificuldade de sustentar observação de longo prazo em sistemas de financiamento organizados por projetos curtos.
Impacto científico
A série de Mauna Loa converteu-se na referência de calibração de todo o campo e no dado inicial de qualquer balanço global de carbono. Hoje existe uma rede internacional com dezenas de estações que confirmam o mesmo comportamento em todas as latitudes, além de sensores em órbita dedicados à medição de dióxido de carbono desde o fim dos anos 2000.
Impacto social
A curva ascendente tornou-se o gráfico mais reproduzido do debate ambiental e a base sobre a qual se apoiam inventários nacionais de emissão e metas de acordos internacionais. Comparada aos cerca de 280 partes por milhão do período pré-industrial, reconstruído a partir do gelo antártico, a concentração atual representa um aumento de aproximadamente 50 por cento.
Posição 5: Os registros de gelo da Antártida
Bolhas de ar aprisionadas no gelo antártico forneceram amostras diretas da atmosfera de centenas de milhares de anos atrás, com a temperatura registrada em paralelo.
- Ano
- 1999–2004
- Onde
- França e Rússia
- Quem
- Jean Robert Petit, Claude Lorius, Jean Jouzel
- Tipo
- Observacional
A neve que se acumula na Antártida aprisiona bolhas de ar ao se compactar em gelo. Cada bolha é uma amostra da atmosfera do momento em que a camada se fechou, e as camadas se empilham em ordem cronológica, permitindo leitura ano a ano nas partes superiores e por contagem de fluxo nas profundidades.
A composição isotópica da própria água do gelo funciona como termômetro: a proporção entre isótopos pesados e leves de hidrogênio e oxigênio depende da temperatura em que a precipitação se formou. Cada testemunho fornece, portanto, dois registros simultâneos e independentes, um de composição atmosférica e outro de temperatura.
Em 1999, uma equipe franco-russa publicou os resultados do testemunho da estação Vostok, perfurado até mais de 3.300 metros e cobrindo cerca de 420 mil anos, com quatro ciclos glaciais completos. O projeto europeu de perfuração conhecido pela sigla EPICA estendeu o registro em 2004 para cerca de 740 mil anos, ampliados depois para 800 mil.
O resultado central é que a concentração de dióxido de carbono oscilou entre aproximadamente 180 partes por milhão nos períodos glaciais e 300 nos interglaciais, sempre em fase com a temperatura, e nunca ultrapassou esse limite superior em todo o intervalo coberto. A concentração atual está muito acima dessa faixa.
Contexto histórico
Os registros mostram que, no início das saídas de era glacial, o aumento de temperatura antecede em séculos o aumento de dióxido de carbono. O achado é real e foi descrito pelos próprios autores: a mudança é iniciada por variação orbital, tratada na posição seguinte, e o carbono liberado em seguida pelos oceanos amplifica o aquecimento até completá-lo. A defasagem é, portanto, evidência da retroalimentação, e não argumento contra ela, ainda que apareça com frequência apresentada de forma invertida fora da literatura científica.
Impacto científico
Os testemunhos permitiram quantificar a intensidade das retroalimentações do sistema climático a partir de dados, e não apenas de modelos, e forneceram o padrão de comparação que situa a variação atual fora do intervalo natural dos últimos 800 mil anos. Também estabeleceram a sincronia entre hemisférios durante mudanças abruptas, comparando registros antárticos e groenlandeses.
Impacto social
A perfuração exigiu operação logística de grande porte em uma das regiões mais inóspitas do planeta, sustentada por cooperação entre programas antárticos nacionais no âmbito do sistema do Tratado da Antártida. Os resultados passaram a integrar todos os relatórios de avaliação climática e são a base da afirmação, hoje corrente em documentos oficiais, de que a composição atual da atmosfera não tem precedente no registro glacial disponível.
Posição 6: Os ciclos orbitais e as eras glaciais
Variações lentas na órbita e na inclinação da Terra explicam o ritmo com que eras glaciais chegaram e terminaram nos últimos milhões de anos.
- Ano
- 1920–1976
- Onde
- Estados Unidos e Reino Unido
- Quem
- Milutin Milanković, James Hays, John Imbrie, Nicholas Shackleton
- Tipo
- Teórica
O engenheiro e matemático Milutin Milanković dedicou décadas, a partir de 1920, a calcular quanta radiação solar chega a cada latitude e estação do ano em função de três variações da órbita terrestre: a forma da elipse, que muda em ciclos de cerca de 100 mil anos, a inclinação do eixo, com período próximo de 41 mil anos, e a precessão, de cerca de 23 mil anos. Trabalhou em Belgrado, então capital do Reino dos Sérvios, Croatas e Eslovenos, mais tarde Iugoslávia.
Sua conclusão foi que o fator determinante não é a radiação anual total, e sim a quantidade de sol recebida no verão em altas latitudes do hemisfério norte. Verões frios demais para derreter a neve acumulada no inverno permitiriam o crescimento progressivo das calotas continentais.
A teoria carecia de um registro contínuo contra o qual ser testada. Ele apareceu no assoalho oceânico: sedimentos marinhos acumulam carapaças de organismos microscópicos cuja composição isotópica registra o volume de gelo do planeta, em séries sem interrupção por centenas de milhares de anos.
Em 1976, James Hays, John Imbrie e Nicholas Shackleton publicaram a análise espectral de dois testemunhos do oceano Índico e encontraram, no registro de gelo, exatamente as três periodicidades previstas pelos cálculos orbitais. O artigo, intitulado com a expressão marcapasso das eras glaciais, converteu a hipótese em resultado estabelecido.
Contexto histórico
Milanković fez todos os cálculos à mão, ao longo de mais de vinte anos. Detido em 1914 no início da Primeira Guerra Mundial por ser cidadão de país inimigo, obteve autorização para trabalhar na biblioteca da academia de ciências húngara, em Budapeste, onde deu continuidade ao projeto. A teoria foi majoritariamente rejeitada durante sua vida, por conflitar com cronologias glaciais então aceitas, e só se firmou trinta anos após sua morte.
Impacto científico
A confirmação forneceu a calibração astronômica que hoje ancora a escala de tempo geológica dos últimos milhões de anos, permitindo datar sedimentos por ajuste a ciclos orbitais calculados. Também deixou em aberto um problema ainda não resolvido: a variação de excentricidade é a mais fraca das três em termos de energia, mas é a que domina o registro glacial do último milhão de anos.
Impacto social
O resultado demonstra que o clima do planeta muda por causas naturais e permite calcular o que essas causas estão fazendo agora. Os cálculos orbitais indicam que a configuração atual tende, por si só, a um resfriamento muito lento em escala de milênios, o que exclui a variação orbital como explicação para o aquecimento observado desde o século XIX.
Posição 7: O aumento do conteúdo de calor dos oceanos
A medição sistemática da temperatura em profundidade mostrou que os oceanos absorvem a maior parte do excesso de energia retido pelo planeta.
- Ano
- 2000–2021
- Onde
- Estados Unidos
- Quem
- Sydney Levitus, John Antonov, Tim Boyer
- Tipo
- Observacional
Um desequilíbrio energético no topo da atmosfera, em que entra mais energia do que sai, precisa acumular calor em algum lugar. A atmosfera tem capacidade térmica pequena e responde rápido; os oceanos, com massa muito maior e calor específico elevado, são o reservatório capaz de absorver quantidades muito superiores com variação modesta de temperatura.
A partir de 2000, séries publicadas por Sydney Levitus e colaboradores, com base no arquivo mundial de dados oceanográficos, mostraram aquecimento sistemático das camadas superiores em todas as bacias, com magnitude compatível com o desequilíbrio calculado. Trabalhos posteriores estenderam a análise para camadas mais profundas.
A confirmação decisiva veio de uma rede de sensores autônomos conhecida como Argo, que mergulham a até dois mil metros, sobem medindo temperatura e salinidade e transmitem os dados por satélite. A rede atingiu a meta de três mil sensores em 2007 e passou a cobrir os oceanos com densidade e regularidade inéditas.
O sexto relatório de avaliação do Painel Intergovernamental sobre Mudança do Clima, de 2021, registra que cerca de 91 por cento do excesso de energia acumulado no sistema climático entre 1971 e 2018 foi para os oceanos, contra parcelas muito menores destinadas ao derretimento de gelo, ao aquecimento dos continentes e ao da própria atmosfera.
Contexto histórico
A construção dessas séries exigiu correção de vieses instrumentais conhecidos, sobretudo nas sondas descartáveis usadas por navios comerciais entre os anos 1960 e 1990, cuja profundidade era estimada por fórmula e não medida. A identificação e a correção desses erros ocuparam a comunidade por anos e foram publicadas de forma aberta, com revisão das séries anteriores.
Impacto científico
O conteúdo de calor oceânico tornou-se o indicador mais estável do desequilíbrio energético do planeta, menos sujeito à variabilidade de curto prazo do que a temperatura do ar na superfície. Foi ele que explicou por que o aquecimento superficial desacelerou temporariamente no início dos anos 2000 sem que o acúmulo de energia se interrompesse.
Impacto social
O aquecimento dos oceanos expande a água e responde por parcela importante da elevação do nível do mar, medida por altimetria de satélite desde 1992. Também está associado à intensificação de ondas de calor marinhas, que afetam recifes, estoques pesqueiros e a distribuição geográfica de espécies exploradas comercialmente.
Posição 8: A Oscilação Sul e sua ligação com o El Niño
A identificação de um balanço de pressão entre lados opostos do Pacífico revelou que o oceano e a atmosfera formam um sistema acoplado.
- Ano
- 1923–1969
- Onde
- Reino Unido e Índia
- Quem
- Gilbert Walker, Jacob Bjerknes
- Tipo
- Observacional
No início do século XX, o matemático britânico Gilbert Walker dirigia o serviço de observatórios da Índia, encarregado de prever as monções depois das fomes provocadas por sua falha em anos anteriores. Sem hipótese física disponível, recorreu à estatística: correlacionou séries de pressão, temperatura e chuva de estações espalhadas pelo mundo.
Em trabalhos publicados entre 1923 e 1924, descreveu um padrão que chamou de Oscilação Sul: quando a pressão atmosférica sobe no Pacífico oriental, ela cai no lado ocidental do oceano e na Indonésia, e vice-versa, em um balanço que se repete em escala de anos e se associa a secas e cheias em regiões muito distantes entre si.
Faltava explicar por que isso ocorre. Em 1969, o meteorologista Jacob Bjerknes, então na Universidade da Califórnia em Los Angeles, mostrou que a oscilação de pressão descrita por Walker e o aquecimento periódico das águas superficiais junto à costa do Peru, conhecido pelos pescadores locais como El Niño, são dois aspectos do mesmo fenômeno.
Bjerknes descreveu o acoplamento: ventos mais fracos reduzem a ressurgência de água fria, o aquecimento resultante enfraquece ainda mais os ventos, e o processo se retroalimenta até inverter-se. Foi a primeira demonstração de que oceano e atmosfera precisam ser tratados como um sistema único.
Contexto histórico
As correlações de Walker foram recebidas com ceticismo por contemporâneos, que as consideravam coincidências estatísticas sem mecanismo, objeção metodologicamente razoável para a época. Ele próprio reconhecia a limitação e defendia o valor prático das relações mesmo sem explicação causal. A confirmação veio quatro décadas depois, com Bjerknes, e a rede de boias fundeadas no Pacífico tropical, instalada entre os anos 1980 e 1990, forneceu a medição direta do processo.
Impacto científico
O conceito de teleconexão, ligando anomalias climáticas em regiões separadas por oceanos, tornou-se central na meteorologia e abriu o campo da previsão sazonal. A modelagem acoplada oceano-atmosfera, hoje padrão em projeções climáticas, nasceu do problema que Bjerknes formulou.
Impacto social
A previsão de eventos de El Niño e La Niña com meses de antecedência orienta decisões de plantio, gestão de reservatórios e preparação para secas e enchentes em vários continentes, incluindo o Brasil, onde os eventos afetam de forma oposta o regime de chuvas no Sul e no Nordeste. O evento de 1972 esteve associado ao colapso da pesca de anchoveta no Peru, então a maior do mundo em volume.
Posição 9: A medição do gelo polar por gravimetria orbital
Dois satélites que medem a distância entre si com precisão de micrômetros passaram a pesar as camadas de gelo a partir do espaço.
- Ano
- 2002
- Onde
- Estados Unidos e Alemanha
- Quem
- Byron Tapley, Christoph Reigber
- Tipo
- Instrumental
Lançada em março de 2002 em parceria entre a agência espacial norte-americana e o centro aeroespacial alemão, a missão conhecida pela sigla GRACE colocou em órbita dois satélites idênticos separados por cerca de 220 quilômetros, ligados por um sistema de micro-ondas que mede continuamente a distância entre eles.
Quando o par sobrevoa uma região de maior massa, o satélite dianteiro é acelerado antes do traseiro, e a distância entre eles varia de forma minúscula, porém mensurável. A partir dessas variações é possível reconstruir o campo gravitacional do planeta com resolução mensal.
Como a distribuição de massa na superfície muda sobretudo pelo deslocamento de água em suas várias formas, o método fornece medição direta de ganho ou perda de massa de camadas de gelo, aquíferos e bacias hidrográficas, sem depender de modelos de densidade da neve ou de estimativas de fluxo.
Reconciliações internacionais que combinam gravimetria, altimetria e balanço de entrada e saída estimaram perda de cerca de 2.720 bilhões de toneladas na Antártida entre 1992 e 2017, em trabalho publicado em 2018, e de cerca de 3.900 bilhões de toneladas na Groenlândia entre 1992 e 2018, publicado no ano seguinte.
Contexto histórico
Antes dessas medições, o balanço de massa da Antártida era incerto até no sinal: os relatórios de avaliação publicados no início dos anos 2000 não podiam afirmar se o continente ganhava ou perdia gelo, já que maior precipitação de neve em um setor podia compensar perdas em outro. A missão original operou até 2017, além do previsto, e uma sucessora foi lançada em 2018 para dar continuidade à série.
Impacto científico
A gravimetria orbital ofereceu uma medida independente das demais técnicas e permitiu fechar o orçamento do nível do mar, verificando se a soma de expansão térmica e perda de gelo corresponde à elevação medida por altimetria. As três estimativas convergem dentro das margens declaradas, resultado que dificilmente seria obtido por qualquer método isolado.
Impacto social
Os mesmos dados revelaram taxas de esgotamento de aquíferos em regiões agrícolas do norte da Índia, do norte da China e do oeste dos Estados Unidos, e passaram a integrar sistemas de monitoramento de seca e de gestão hídrica. As projeções de elevação do nível do mar usadas em planejamento costeiro dependem diretamente dessas séries.
Posição 10: A atribuição de eventos extremos à influência humana
Um método estatístico passou a permitir o cálculo de quanto a influência humana alterou a probabilidade de um evento extremo específico já ocorrido.
- Ano
- 2004
- Onde
- Reino Unido
- Quem
- Peter Stott, Dáithí Stone, Myles Allen
- Tipo
- Teórica
Durante o verão de 2003, uma onda de calor prolongada atingiu a Europa ocidental, com temperaturas muito acima das médias históricas em vários países. Um levantamento epidemiológico publicado em 2008 estimou cerca de 70 mil mortes em excesso em doze países europeus durante o episódio.
A pergunta que a comunidade científica não sabia responder era se aquele evento específico tinha relação com a mudança do clima. A resposta padrão até então era que nenhum evento isolado pode ser atribuído a uma tendência de longo prazo, formulação correta mas insatisfatória.
Em 2004, Peter Stott, Dáithí Stone e Myles Allen propuseram deslocar a pergunta. Em vez de perguntar se a influência humana causou o evento, calcularam quanto ela alterou a probabilidade de ele ocorrer, adaptando à climatologia a noção de fração de risco atribuível já usada em epidemiologia.
O procedimento consiste em simular grandes conjuntos de verões europeus com e sem as emissões humanas acumuladas e comparar a frequência com que temperaturas daquele nível aparecem em cada conjunto. A conclusão foi que a influência humana havia mais que dobrado o risco de um verão tão quente, com confiança superior a 90 por cento.
Contexto histórico
A proposta gerou debate metodológico intenso, centrado na dependência dos resultados em relação à qualidade dos modelos e à definição do evento analisado, escolha que pode alterar substancialmente o número obtido. As objeções levaram à padronização de protocolos e à prática de publicar a definição do evento antes da análise. Grupos dedicados a estudos rápidos de atribuição operam desde 2014, divulgando resultados poucas semanas após episódios extremos.
Impacto científico
A atribuição de eventos consolidou-se como subárea, com capítulo próprio nos relatórios de avaliação a partir do quinto ciclo. Ela também permitiu testar modelos contra casos concretos e refinar a compreensão de quais tipos de extremo respondem com clareza ao aquecimento, como ondas de calor, e quais permanecem com atribuição incerta, como tornados.
Impacto social
Estudos de atribuição passaram a ser apresentados como evidência em processos judiciais sobre responsabilidade climática, em cálculos de risco do setor de seguros e nas negociações internacionais sobre perdas e danos. Também mudaram a cobertura jornalística de desastres, que passou a dispor de estimativas quantitativas em vez de menções genéricas a tendências.
Contexto histórico
As dez posições se distribuem por cerca de 150 anos, mas seguem um padrão nítido: as três primeiras são trabalhos individuais de bancada e de cálculo manual, e as demais dependem de infraestruturas coletivas de observação que só existiram a partir da segunda metade do século XX. A mudança de escala é o traço que define a história do estudo do clima.
A Segunda Guerra Mundial e o período seguinte forneceram as condições materiais dessa mudança. Computação eletrônica, foguetes capazes de colocar sensores em órbita, redes de radiossondas, oceanografia militar e estações polares permanentes nasceram ou se ampliaram por motivos estratégicos e foram reaproveitados para o estudo do sistema climático. O Ano Geofísico Internacional de 1957 e 1958, que reuniu 67 países em um programa coordenado de observação, marca o início desse aproveitamento e é o ano em que começa a série de Mauna Loa.
A consolidação institucional veio depois, com a criação do Painel Intergovernamental sobre Mudança do Clima em 1988 por iniciativa da organização meteorológica mundial e do programa ambiental das Nações Unidas. O painel não produz pesquisa própria: avalia a literatura publicada e submete os textos-síntese à aprovação dos governos que o integram, arranjo que costuma tornar suas conclusões mais conservadoras do que a literatura que resume.
Há também uma história de resistência organizada que faz parte do contexto e não pode ser omitida sem distorção. Documentos internos de empresas de combustíveis fósseis, tornados públicos a partir dos anos 2010 e analisados em estudos revisados por pares, mostram que projeções internas feitas nos anos 1970 e 1980 acompanhavam o consenso científico da época, enquanto a comunicação pública dessas mesmas empresas enfatizava incerteza. O padrão foi comparado, na literatura acadêmica, ao empregado décadas antes em relação ao tabaco.
Cientistas relacionados
Nomes citados nas posições deste ranking, na ordem em que aparecem. O número ao lado indica a posição correspondente.
- Eunice Newton Foote #1
- John Tyndall #1
- Svante Arrhenius #2
- Arvid Högbom #2
- Syukuro Manabe #3
- Richard Wetherald #3
- Jule Charney #3
- Klaus Hasselmann #3
- Charles David Keeling #4
- Jean Robert Petit #5
- Claude Lorius #5
- Jean Jouzel #5
- Milutin Milanković #6
- James Hays #6
- John Imbrie #6
- Nicholas Shackleton #6
- Sydney Levitus #7
- John Antonov #7
- Tim Boyer #7
- Gilbert Walker #8
- Jacob Bjerknes #8
- Byron Tapley #9
- Christoph Reigber #9
- Peter Stott #10
- Dáithí Stone #10
- Myles Allen #10
Impacto científico do conjunto
O conjunto reunido aqui produziu algo raro nas ciências da Terra: um sistema cuja explicação fecha quantitativamente. A energia que entra e sai no topo da atmosfera, medida por satélite, corresponde ao calor acumulado nos oceanos, ao gelo derretido e ao aquecimento da superfície, dentro das margens declaradas. Cada termo dessa conta vem de instrumentos e equipes diferentes, e a convergência é o argumento mais forte de que o quadro está correto.
A área também desenvolveu uma cultura metodológica própria em torno da incerteza. Relatórios de avaliação usam vocabulário calibrado, em que expressões como provável e virtualmente certo correspondem a faixas de probabilidade definidas, e projeções são publicadas como cenários condicionais a escolhas de emissão, não como previsões únicas. Essa prática se difundiu para outras áreas que precisam informar decisão pública sob incerteza.
O que permanece em aberto é específico e reconhecido. A resposta das nuvens ao aquecimento continua sendo a maior fonte de dispersão entre modelos; a estabilidade de setores da camada de gelo da Antártida ocidental é objeto de discussão ativa; a distribuição regional de chuvas tem incerteza muito superior à da temperatura global. Nenhuma dessas questões coloca em dúvida o quadro geral, e todas estão descritas nos próprios relatórios que o sustentam.
Impacto social do conjunto
A consequência mais visível é normativa. A Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima, de 1992, e o Acordo de Paris, de 2015, apoiam-se diretamente nas séries e nos modelos descritos nestas dez posições, e definem metas em termos de temperatura média global, grandeza que só existe como conceito operacional por causa desse trabalho.
Há um efeito econômico e setorial já em curso. Seguradoras precificam risco climático com base em estudos de atribuição, sistemas elétricos incorporam projeções de temperatura e disponibilidade hídrica em seu planejamento, e a agricultura de vários países usa previsões sazonais derivadas do acoplamento oceano-atmosfera descrito na oitava posição. No Brasil, a previsão de El Niño e La Niña integra o calendário de decisões de plantio e de operação de reservatórios.
A distribuição dos efeitos é desigual e documentada como tal. Os relatórios de avaliação registram que populações com menor capacidade de adaptação estão expostas a maior risco, e que a contribuição histórica de emissões e a exposição ao dano não coincidem geograficamente. Essa assimetria é o núcleo das negociações internacionais sobre financiamento e perdas.
Existe, por fim, um efeito sobre a própria relação entre ciência e opinião pública. Poucos temas científicos foram objeto de esforço tão sistemático de contestação organizada, e a resposta das instituições foi tornar dados e séries de medição publicamente acessíveis em escala sem paralelo em outras áreas. A transparência radical adotada pelo campo é, em parte, produto dessa pressão.
Limitações do ranking
A exigência de previsão verificada favorece a física e penaliza a biologia. Ao dar peso alto a resultados quantitativos comparáveis com observação posterior, esta lista privilegia radiação, energia e circulação, e deixa de fora avanços igualmente relevantes sobre o ciclo do carbono terrestre, a resposta de ecossistemas e o papel da vegetação na regulação regional do clima, cuja verificação é mais lenta e menos numérica.
O recorte encerra em 2004 e omite duas décadas de trabalho. Ficaram de fora a detecção de mudanças no ciclo hidrológico global, a caracterização de pontos de virada em sistemas como a floresta amazônica e a camada de gelo da Groenlândia, e o avanço em modelos de altíssima resolução. A exclusão é metodológica: o critério de continuidade das medições exige séries que esses temas ainda estão constituindo.
A concentração institucional é extrema, mais do que a geográfica. Além de as posições se concentrarem nos Estados Unidos e na Europa, elas se concentram em um punhado de laboratórios e agências que dispõem de satélites, supercomputadores e navios oceanográficos. Países que sofrem os efeitos mais severos raramente aparecem como origem das descobertas, embora contribuam com estações de medição e com dados de campo sem os quais as séries globais não existiriam.
Nomear autores em uma ciência de grandes colaborações é quase arbitrário. As séries de Mauna Loa, os testemunhos antárticos, a rede de sensores oceânicos e as missões de gravimetria envolveram centenas de pessoas ao longo de décadas, incluindo técnicos de manutenção em estações remotas cujo trabalho determina a qualidade do dado. Os nomes listados em cada posição indicam responsabilidade científica declarada, não a extensão real do esforço.
A ordem é discutível, mas o quadro que ela descreve não está em disputa. Um oceanógrafo colocaria o conteúdo de calor dos oceanos entre as três primeiras posições; um paleoclimatologista faria o mesmo com os registros de gelo. Discordância sobre a ordenação é bem-vinda e os critérios estão declarados para torná-la específica. Ela não deve ser confundida, porém, com dúvida sobre as conclusões que as instituições científicas do campo sustentam de forma convergente.
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Fontes utilizadas
Referências consultadas na montagem e na revisão desta lista. Endereços externos abrem em nova aba e não são de nossa responsabilidade.
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Relatórios de avaliação, relatórios especiais e vocabulário calibrado de incerteza Painel Intergovernamental sobre Mudança do Clima https://www.ipcc.ch/
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Séries de dióxido de carbono atmosférico, temperatura global e conteúdo de calor oceânico Administração Oceânica e Atmosférica dos Estados Unidos https://www.noaa.gov/
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Missões de observação da Terra, gravimetria orbital e altimetria do nível do mar Administração Nacional da Aeronáutica e do Espaço https://science.nasa.gov/
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Programas europeus de observação climática e de perfuração de gelo antártico Agência Espacial Europeia https://www.esa.int/
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Artigos originais sobre testemunhos de gelo, atribuição de eventos e modelagem climática Periódico Nature https://www.nature.com/
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Artigos originais sobre ciclos orbitais e conteúdo de calor dos oceanos Periódico Science https://www.science.org/
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Registros oficiais de laureados e textos de apresentação dos comitês de premiação Fundação Nobel https://www.nobelprize.org/prizes/
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Acervo histórico sobre a apresentação do trabalho de Eunice Foote em 1856 Instituição Smithsonian https://www.si.edu/
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