Gavin Schmidt: The emergent patterns of climate change

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Isabel Vaz Belchior

We live in a very complex environment:

Vivemos num ambiente muito complexo:

complexity and dynamism

complexidade e dinamismo

and patterns of evidence

e padrões de evidência

from satellite photographs, from videos.

de fotografias por satélite, de vídeos.

You can even see it outside your window.

Podemos vê-lo da nossa janela.

It's endlessly complex, but somehow familiar,

É infinitamente complexo, mas relativamente familiar.

but the patterns kind of repeat,

Os padrões parecem repetir-se,

but they never repeat exactly.

mas nunca se repetem exatamente.

It's a huge challenge to understand.

É um desafio enorme tentar compreender.

The patterns that you see

Os padrões que vemos

are there at all of the different scales,

estão todos eles a escalas diferentes,

but you can't chop it into one little bit and say,

mas não lhes podemos cortar um pedaço e dizer:

"Oh, well let me just make a smaller climate."

"Oh, vou fazer um clima mais ameno".

I can't use the normal products of reductionism

Não posso usar os produtos habituais do reducionismo

para arranjar uma coisa cada vez mais reduzida

to get a smaller and smaller thing that I can study

in a laboratory and say, "Oh,

que possa estudar num laboratório e dizer:

"Oh, eis uma coisa que eu já percebo".

now that's something I now understand."

It's the whole or it's nothing.

É o conjunto todo, ou nada.

The different scales that give you

As diversas escalas que nos dão

these kinds of patterns

estes tipos de padrões

range over an enormous range of magnitude,

distribuem-se por um enorme intervalo de grandeza,

roughly 14 orders of magnitude,

de cerca de 14 ordens de grandeza,

from the small microscopic particles

desde as pequenas partículas microscópicas,

that seed clouds

que criam as nuvens,

to the size of the planet itself,

até ao tamanho do próprio planeta,

from 10 to the minus six

de dez elevado a menos seis

to 10 to the eight,

até dez elevado a oito,

14 orders of spatial magnitude.

14 ordens de grandeza especial.

In time, from milliseconds to millennia,

Em tempo, de milissegundos a milénios,

again around 14 orders of magnitude.

de novo, cerca de 14 ordens de grandeza.

What does that mean?

O que é que isto significa?

Okay, well if you think about how

Bem, se pensarmos

you can calculate these things,

como podemos calcular estas coisas,

you can take what you can see,

podemos agarrar no que podemos ver.

okay, I'm going to chop it up

Pronto, vou retalhá-lo em muitas caixinhas,

into lots of little boxes,

and that's the result of physics, right?

e é este o resultado da física, não é?

And if I think about a weather model,

E se eu pensar num modelo climático

that spans about five orders of magnitude,

que abranja cinco ordens de grandeza,

from the planet to a few kilometers,

desde o planeta até a alguns quilómetros,

and the time scale

e a escala do tempo,

from a few minutes to 10 days, maybe a month.

de alguns minutos até 10 dias, talvez um mês.

We're interested in more than that.

Estamos interessados em mais do que isso.

We're interested in the climate.

That's years, that's millennia,

Estamos interessados num clima que sejam anos, sejam milénios,

and we need to go to even smaller scales.

e precisamos de ir a escalas ainda menores.

The stuff that we can't resolve,

As coisas que não conseguimos resolver,

the sub-scale processes,

os processos de subescala,

we need to approximate in some way.

precisamos de nos aproximar delas, de algum modo.

That is a huge challenge.

É um desafio enorme.

Climate models in the 1990s

Os modelos climáticos nos anos 90

took an even smaller chunk of that,

pegavam numa fatia ainda mais pequena,

only about three orders of magnitude.

só cerca de três ordens de grandeza.

Climate models in the 2010s,

Os modelos climáticos da década de 2010,

kind of what we're working with now,

do tipo com que trabalhamos ainda hoje,

four orders of magnitude.

quatro ordens de grandeza.

We have 14 to go,

Faltam-nos fazer 14,

and we're increasing our capability

e estamos a aumentar a nossa capacidade de simulá-los

of simulating those at about

cerca de uma ordem extra de grandeza, por década.

one extra order of magnitude every decade.

One extra order of magnitude in space

Uma ordem extra de grandeza no espaço

is 10,000 times more calculations.

representa 10 000 vezes mais cálculos.

And we keep adding more things,

E estamos sempre a acrescentar mais coisas,

more questions to these different models.

mais perguntas a estes diversos modelos.

So what does a climate model look like?

Então que aspeto tem um modelo climático?

This is an old climate model, admittedly,

Este é um modelo climático antigo, é claro,

a punch card, a single line of Fortran code.

um cartão perfurado, uma única linha de código Fortran.

We no longer use punch cards.

Já não usamos cartões perfurados.

We do still use Fortran.

Mas ainda usamos Fortran.

New-fangled ideas like C

Ideias com novas flanges como C

really haven't had a big impact

nunca tiveram um grande impacto

on the climate modeling community.

na comunidade dos modelos climáticos.

But how do we go about doing it?

Mas como é que nos arranjamos para fazer isso?

How do we go from that complexity that you saw

Como passamos dessa complexidade que aqui vemos

to a line of code?

para uma linha de código?

We do it one piece at a time.

Fazemos uma coisa de cada vez.

This is a picture of sea ice

Isto é uma foto de gelo marítimo

taken flying over the Arctic.

tirada em voo sobre o Ártico.

We can look at all of the different equations

Podemos ver todas as diversas equações

that go into making the ice grow

que existem quando o gelo aumenta

or melt or change shape.

ou se derrete, ou muda de forma.

We can look at the fluxes.

We can look at the rate at which

Podemos observar os fluxos.

Podemos observar o ritmo

snow turns to ice, and we can code that.

a que a neve passa a gelo, e podemos codificar isso.

We can encapsulate that in code.

Podemos encapsulá-lo num código.

These models are around

Estes modelos têm

a million lines of code at this point,

cerca de um milhão de linhas nesta altura,

and growing by tens of thousands of lines of code

e estão a aumentar dezenas de milhares de linhas de código

every year.

todos os anos.

So you can look at that piece,

Podemos olhar para este pedaço,

but you can look at the other pieces too.

mas também podemos olhar para os outros pedaços.

What happens when you have clouds?

O que é que acontece quando temos nuvens?

What happens when clouds form,

O que é que acontece quando as nuvens se formam,

when they dissipate, when they rain out?

quando elas se dissipam, quando passam a chuva?

That's another piece.

Isso é outro pedaço.

What happens when we have radiation

O que é que acontece quando temos radiação

coming from the sun, going through the atmosphere,

que vem do sol, passa pela atmosfera,

being absorbed and reflected?

sendo absorvida e refletida?

We can code each of those very small pieces as well.

Também podemos codificar cada um destes pedaços muito pequenos.

There are other pieces:

Há outros pedaços:

the winds changing the ocean currents.

os ventos que mudam as correntes dos oceanos.

We can talk about the role of vegetation

Podemos falar do papel da vegetação

in transporting water from the soils

que devolve a água dos solos

back into the atmosphere.

para a atmosfera.

And each of these different elements

E cada um destes diferentes elementos

we can encapsulate and put into a system.

podemos encapsulá-los e colocá-los num sistema.

Each of those pieces ends up adding to the whole.

Cada um destes pedaços acaba por se acrescentar ao todo.

And you get something like this.

E ficamos com uma coisa como esta.

You get a beautiful representation

Obtemos uma bela representação

of what's going on in the climate system,

do que está a passar-se no sistema climático,

where each and every one of those

em que cada um destes padrões emergentes que podemos ver,

emergent patterns that you can see,

the swirls in the Southern Ocean,

os redemoinhos no oceano do sul,

the tropical cyclone in the Gulf of Mexico,

o ciclone tropical no Golfo do México,

and there's two more that are going to pop up

e ainda há mais dois que vão aparecer agora

in the Pacific at any point now,

algures no Pacífico,

those rivers of atmospheric water,

esses rios de água atmosférica,

all of those are emergent properties

todos eles são propriedades emergentes

that come from the interactions

que provêm das interações

of all of those small-scale processes I mentioned.

de todos esses processos à pequena escala que referi.

There's no code that says,

Não há nenhum código que diga:

"Do a wiggle in the Southern Ocean."

"Faça uma agitação no oceano do sul".

There's no code that says, "Have two

Não há nenhum código que diga:

tropical cyclones that spin around each other."

"Faça dois ciclones tropicais que girem um à volta do outro".

All of those things are emergent properties.

Todas essas coisas são propriedades emergentes.

This is all very good. This is all great.

Isto é tudo muito bom. Isto é tudo ótimo.

But what we really want to know

Mas o que queremos mesmo saber

is what happens to these emergent properties

é o que acontece a essas propriedades emergentes

when we kick the system?

quando abalamos o sistema?

When something changes, what happens to those properties?

Quando alguma coisa muda, o que acontece a essas propriedades?

And there's lots of different ways to kick the system.

E há várias maneiras de abalar o sistema.

There are wobbles in the Earth's orbit

Há abalos na órbita da Terra

over hundreds of thousands of years

ao longo de centenas de milhares de anos

that change the climate.

que alteram o clima.

There are changes in the solar cycles,

Há mudanças nos ciclos solares,

every 11 years and longer, that change the climate.

todos os 11 anos, ou mais, que alteram o clima.

Big volcanoes go off and change the climate.

Os grandes vulcões extinguem-se e alteram o clima.

Changes in biomass burning, in smoke,

As alterações pela queima de biomassa, pelo fumo,

in aerosol particles, all of those things

pelas partículas de aerossóis, todas essas coisas

change the climate.

alteram o clima.

The ozone hole changed the climate.

O buraco de ozono alterou o clima.

Deforestation changes the climate

A deflorestação altera o clima

by changing the surface properties

alterando as propriedades da superfície

and how water is evaporated

e o modo como a água se evapora

and moved around in the system.

e se move em torno do sistema.

Contrails change the climate

A condensação altera o clima

by creating clouds where there were none before,

criando nuvens onde até hoje não havia nenhumas,

and of course greenhouse gases change the system.

e, claro, os gases com efeito de estufa alteram o sistema.

Each of these different kicks

Cada um destes abalos

provides us with a target

fornece-nos alvos

to evaluate whether we understand

para avaliar se compreendemos

something about this system.

alguma coisa sobre este sistema.

So we can go to look at

Assim, podemos observar

what model skill is.

qual é a competência do modelo.

Now I use the word "skill" advisedly:

Estou a usar a palavra "competência" propositadamente:

Models are not right or wrong; they're always wrong.

Os modelos não acertam ou não erram: erram sempre.

They're always approximations.

São sempre aproximações.

The question you have to ask

A pergunta que temos que fazer

is whether a model tells you more information

é se um modelo nos dá mais informações

than you would have had otherwise.

do que teríamos de outro modo.

If it does, it's skillful.

Se dá, é competente.

This is the impact of the ozone hole

Este é o impacto do buraco do ozono,

on sea level pressure, so low pressure, high pressures,

à pressão do nível do mar, portanto, baixa pressão, altas pressões,

around the southern oceans, around Antarctica.

em volta dos oceanos do sul, em volta da Antártida.

This is observed data.

Isto são dados observados.

This is modeled data.

Isto são dados modelados.

There's a good match

Há uma boa correspondência

because we understand the physics

porque entendemos a física

that controls the temperatures in the stratosphere

que controla as temperaturas na estratosfera

and what that does to the winds

e o que isso faz aos ventos

around the southern oceans.

em volta dos oceanos do sul.

We can look at other examples.

Podemos ver outros exemplos.

The eruption of Mount Pinatubo in 1991

A erupção do Monte Pinatubo em 1991

put an enormous amount of aerosols, small particles,

colocou uma quantidade enorme de aerossóis, pequenas partículas,

into the stratosphere.

na estratosfera.

That changed the radiation balance of the whole planet.

Isso alterou o equilíbrio da radiação de todo o planeta.

There was less energy coming in than there was before,

Houve menos energia recebida do que anteriormente,

so that cooled the planet,

portanto, o planeta arrefeceu.

and those red lines and those green lines,

E estas linhas vermelhas e estas linhas verdes,

those are the differences between what we expected

são as diferenças entre o que esperávamos

and what actually happened.

e o que realmente aconteceu.

The models are skillful,

Os modelos são competentes,

not just in the global mean,

não apenas em sentido global,

but also in the regional patterns.

mas também nos padrões regionais.

I could go through a dozen more examples:

Podia ir buscar mais uma dúzia de exemplos:

the skill associated with solar cycles,

a competência associada aos ciclos solares,

changing the ozone in the stratosphere;

alterando o ozono na estratosfera;

the skill associated with orbital changes

a competência associada às mudanças orbitais

over 6,000 years.

ao longo de 6000 anos.

We can look at that too, and the models are skillful.

Também podemos observar isso, e os modelos são competentes.

The models are skillful in response to the ice sheets

Os modelos são competentes em resposta às placas de gelo

20,000 years ago.

há 2000 anos.

The models are skillful

Os modelos são competentes

when it comes to the 20th-century trends

quando se trata de tendências do século XX

over the decades.

ao longo de décadas.

Models are successful at modeling

Os modelos têm êxito quando modelam

lake outbursts into the North Atlantic

agitação de lagos no Atlântico Norte

8,000 years ago.

há 8000 anos.

And we can get a good match to the data.

E conseguimos obter uma boa correspondência dos dados.

Each of these different targets,

Cada um destes diferentes alvos,

each of these different evaluations,

cada uma destas diferentes avaliações,

leads us to add more scope

leva-nos a aumentar o âmbito

to these models,

destes modelos,

and leads us to more and more

e leva-nos a situações cada vez mais complexas

complex situations that we can ask

em que podemos

fazer perguntas cada vez mais interessantes,

more and more interesting questions,

like, how does dust from the Sahara,

tais como, como é que a areia do Saara,

that you can see in the orange,

que podemos ver a laranja,

interact with tropical cyclones in the Atlantic?

interage com os ciclones tropicais no Atlântico?

How do organic aerosols from biomass burning,

Como é que os aerossóis orgânicos da queima de biomassa,

which you can see in the red dots,

que podemos ver em pontinhos vermelhos,

intersect with clouds and rainfall patterns?

se interseta com padrões de nuvens e de chuva?

How does pollution, which you can see

Como é que a poluição, que podemos ver

in the white wisps of sulfate pollution in Europe,

nas mechas brancas da poluição de sulfato na Europa,

how does that affect the temperatures at the surface

como é que afeta as temperaturas à superfície

and the sunlight that you get at the surface?

e a luz do sol que recebemos à superfície?

We can look at this across the world.

Podemos ver isso por todo o mundo.

We can look at the pollution from China.

Podemos observar a poluição da China.

We can look at the impacts of storms

Podemos observar os impactos das tempestades

on sea salt particles in the atmosphere.

nas partículas de sal marinho na atmosfera.

We can see the combination

Podemos ver a combinação

of all of these different things

de todas estas coisas diferentes

happening all at once,

a acontecer todas ao mesmo tempo,

and we can ask much more interesting questions.

e podemos fazer perguntas muito mais interessantes:

How do air pollution and climate coexist?

Como coexistem a poluição do ar e o clima?

Can we change things

Podemos alterar as coisas

that affect air pollution and climate at the same time?

que afetam a poluição do ar e o clima simultaneamente?

The answer is yes.

A resposta é sim.

So this is a history of the 20th century.

Esta é uma história do século XX.

The first one is the model.

O primeiro é o modelo.

The weather is a little bit different

O tempo é um pouco diferente

to what actually happened.

do que o que aconteceu realmente.

The second one are the observations.

O segundo são as observações.

And we're going through the 1930s.

E estamos a percorrer os anos 30.

There's variability, there are things going on,

Há variabilidade, há coisas a acontecer,

but it's all kind of in the noise.

mas trata-se de uma espécie de ruído.

As you get towards the 1970s,

À medida que nos aproximamos dos anos 70,

things are going to start to change.

as coisas vão começar a alterar-se.

They're going to start to look more similar,

Vão começar a ficar mais semelhantes,

and by the time you get to the 2000s,

e, quando chegamos à década de 2000,

you're already seeing the patterns of global warming,

já começamos a ver os padrões do aquecimento global,

both in the observations and in the model.

tanto nas observações como no modelo.

We know what happened over the 20th century.

Sabemos o que aconteceu durante o século XX.

Right? We know that it's gotten warmer.

Certo? Sabemos que o tempo aqueceu.

We know where it's gotten warmer.

Sabemos onde aqueceu mais.

And if you ask the models why did that happen,

E se perguntarmos aos modelos porque é que isso aconteceu,

and you say, okay, well, yes,

dizemos:

"O.K., claro, basicamente é por causa do dióxido de carbono

basically it's because of the carbon dioxide

we put into the atmosphere.

"que colocámos na atmosfera".

We have a very good match

Temos uma correspondência muito boa

up until the present day.

até aos dias de hoje.

But there's one key reason why we look at models,

Mas há uma razão fundamental para olharmos para modelos,

and that's because of this phrase here.

que é por causa desta frase aqui:

Because if we had observations of the future,

"Se tivéssemos observações do futuro,

we obviously would trust them more than models,

"obviamente confiaríamos mais nelas do que nos modelos,

But unfortunately,

"mas, infelizmente...

observations of the future are not available at this time.

"... as observações do futuro não estão disponíveis nesta altura."

So when we go out into the future, there's a difference.

Por isso, quando partimos para o futuro, há uma diferença.

The future is unknown, the future is uncertain,

O futuro é desconhecido, o futuro é incerto,

and there are choices.

e há escolhas.

Here are the choices that we have.

Estas são as escolhas que temos.

We can do some work to mitigate

Podemos trabalhar para minimizar

the emissions of carbon dioxide into the atmosphere.

as emissões do dióxido de carbono na atmosfera.

That's the top one.

É a prioridade.

We can do more work

Podemos trabalhar mais

to really bring it down

para as reduzir de verdade

so that by the end of the century,

de modo que, no fim do século,

it's not much more than there is now.

não sejam muito mais do que agora.

Or we can just leave it to fate

Ou podemos deixá-las ao seu destino

and continue on

with a business-as-usual type of attitude.

e continuar com a atitude habitual, como se nada fosse.

The differences between these choices

As diferenças entre estas escolhas

can't be answered by looking at models.

não podem ser observadas, olhando para modelos.

There's a great phrase

Há uma grande frase

that Sherwood Rowland,

que Sherwood Rowland,

who won the Nobel Prize for the chemistry

que ganhou o Prémio Nobel da Química

that led to ozone depletion,

que levou à destruição da camada de ozono,

when he was accepting his Nobel Prize,

quando ele estava a receber o Prémio Nobel,

he asked this question:

fez esta pergunta:

"What is the use of having developed a science

"De que vale desenvolver uma ciência

well enough to make predictions if, in the end,

"suficientemente boa para fazer previsões

"se, no final, todos estamos dispostos a ficar quietos

all we're willing to do is stand around

and wait for them to come true?"

"e esperar que elas se realizem?"

The models are skillful,

Os modelos são competentes,

but what we do with the information from those models

mas o que vamos fazer com as informações desses modelos

is totally up to you.

é convosco.

Thank you.

Obrigado.

(Applause)

(Aplausos)