lang=pt|thumb|Elementos sociais de inércia atuam para impedir mudanças abruptas nas trajetórias de emissões de gases de efeito estufa, enquanto a inércia física do sistema terrestre atua para retardar a resposta da temperatura de superfície.|312x312px A inércia climática ou inércia das mudanças climáticas é o fenômeno pelo qual o sistema climático de um planeta apresenta resistência ou lentidão para se desviar de um dado estado dinâmico. Pode acompanhar a estabilidade e outros efeitos de retroalimentação dentro de sistemas complexos, e inclui a inércia exibida por movimentos físicos de matéria e trocas de energia. O termo é um coloquialismo usado para abranger e descrever de forma genérica um conjunto de interações que ampliam as escalas temporais em torno da sensibilidade climática. A inércia é associada tanto aos causadores da mudança climática quanto às respostas a ela.
O aumento das emissões de carbono provenientes de combustíveis fósseis é um dos principais causadores inerciais de mudança no clima da Terra nas décadas recentes e tem crescido juntamente com a inércia socioeconômica coletiva de seus 8 bilhões de habitantes humanos. Muitos componentes do sistema exibiram respostas inerciais a esse causador, também conhecido como forçamento. A taxa de aumento da temperatura da superfície terrestre (GST) tem sido freada, principalmente, pela inércia térmica da superfície do planeta (principalmente de seu oceano) e pelo comportamento inercial dentro de sua retroalimentação do ciclo do carbono. Diversas outras retroalimentações biogeoquímicas contribuíram com resiliência adicional. A energia armazenada no oceano após as respostas inerciais determina, principalmente, a mudança irreversível de curto prazo conhecida como compromisso climático.
As respostas inerciais da Terra são importantes porque proporcionam à diversidade de vida do planeta e à sua civilização humana mais tempo para se adaptar a um grau aceitável de mudança global. No entanto, mudanças inadaptáveis como aquelas que acompanham alguns só podem ser evitáveis com a compreensão precoce e a mitigação do risco de resultados tão perigosos. Isso ocorre porque a inércia também retarda grande parte do aquecimento da superfície a menos que, e até que, sejam tomadas medidas para reduzir rapidamente as emissões. Um objetivo da modelagem de avaliação integrada, resumida, por exemplo, como Trajetórias Socioeconômicas Compartilhadas (SSP), é explorar os riscos do sistema terrestre que acompanham a grande inércia e incerteza na trajetória dos causadores humanos de mudança.
Escalas temporais inerciais + Tempos de resposta ao forçamento radiativo Componente doSistema Terrestre Constantede Tempo(anos) Modos deResposta Atmosfera Vapor de Águae Nuvens 10−2-10 CE, CA Gases-traço 10−1-108 CC Hidrosfera Camada de MisturaOceânica 10−1-10 CE, CA,CC Oceano Profundo 10-103 CE, CC Litosfera Superfície Terrestree Solos 10−1-102 CE, CA,CC SedimentosSubterrâneos 104-109 CC Criosfera Geleiras 10−1-10 CE, CA Gelo Marinho 10−1-10 CE, CA Mantos de Gelo 103-106 CE, CA Biosfera Marinha Superior 10−1-102 CC Terrestre 10−1-102 CA, CC CE = Ciclo de EnergiaCA = Ciclo da Água CC = Ciclo do Carbono
O registro paleoclimático mostra que o sistema climático da Terra evoluiu ao longo de várias trajetórias e com múltiplas escalas temporais. Seus estados relativamente estáveis, que podem persistir por muitos milênios, foram interrompidos por períodos de transição, curtos a longos, de relativa instabilidade. Os estudos de sensibilidade climática e inércia preocupam-se em quantificar a maneira mais fundamental pela qual uma perturbação de forçamento sustentado fará com que o sistema se desvie dentro de, ou inicialmente para longe de, seu estado relativamente estável da atual época do Holoceno.
As "constantes de tempo" são métricas úteis para resumir os impactos de primeira ordem (lineares) dos vários fenômenos inerciais dentro de sistemas simples e complexos. Elas quantificam o tempo após o qual 63% de uma resposta de saída completa ocorre em seguida à mudança em degrau de uma entrada. São observadas a partir de dados ou podem ser estimadas por simulação numérica ou por análise de sistemas concentrados. Na ciência climática, esses métodos podem ser aplicados ao ciclo de energia, ao ciclo da água, ao ciclo do carbono e a outros da Terra. Por exemplo, o transporte de calor e o armazenamento no oceano, na criosfera, no continente e na atmosfera são elementos dentro de uma análise térmica concentrada. Os tempos de resposta ao forçamento radiativo pela atmosfera costumam aumentar com a profundidade abaixo da superfície.
As constantes de tempo inerciais indicam uma taxa base para as mudanças forçadas, mas valores longos não oferecem garantia de evolução do sistema de longo prazo ao longo de uma trajetória suave. Diversos elementos de inflexão de ordem superior, com vários limiares de disparo e escalas temporais de transição, foram identificados dentro do estado atual da Terra. Tais eventos poderiam precipitar um rearranjo não linear dos fluxos internos de energia, juntamente com mudanças mais rápidas no clima e/ou em outros sistemas em escala regional a global.
Tempo de resposta climática A resposta da temperatura média da superfície terrestre (GST) a uma duplicação em degrau da concentração atmosférica de e o forçamento resultante, é definida como a Sensibilidade Climática de Equilíbrio (ECS). A resposta da ECS estende-se por escalas temporais curtas e longas, no entanto, a principal constante de tempo associada à ECS foi identificada por Jule Charney, James Hansen e outros como uma métrica útil para ajudar a orientar a formulação de políticas. As RCPs, as SSPs e outros cenários semelhantes também são usados pelos pesquisadores para simular a taxa das mudanças climáticas forçadas. Por definição, a ECS pressupõe que as emissões contínuas compensarão os sumidouros de carbono oceânicos e terrestres após a perturbação em degrau na atmosférica.
O tempo de resposta da ECS é proporcional à ECS e é regulado principalmente pela inércia térmica da mais superficial e das camadas oceânicas inferiores adjacentes. As principais constantes de tempo ajustadas aos resultados de modelos climáticos variaram de algumas décadas quando a ECS é baixa, até um século quando a ECS é alta. Uma parte da variação entre as estimativas surge de diferentes tratamentos do transporte de calor para o oceano profundo.
Componentes A inércia do sistema climático surge de múltiplos componentes interagentes do sistema terrestre, incluindo a atmosfera, os oceanos, a criosfera, a biosfera e o ciclo do carbono, cada um operando em diferentes escalas temporais.
Inércia térmica thumb|320px|O acúmulo observado de energia nos componentes oceânico, terrestre, de gelo e atmosférico do sistema climático da Terra desde 1960. A taxa de aumento foi parcialmente desacelerada pela inércia térmica do sistema. A inércia térmica é um termo que se refere aos atrasos observados na resposta de temperatura de um corpo durante transferências de calor. Um corpo com grande inércia térmica pode armazenar uma grande quantidade de energia por causa de sua capacidade térmica e pode transmitir energia eficazmente de acordo com seu coeficiente de transferência térmica. As consequências da inércia térmica são inerentemente expressas por meio de muitas retroalimentações da mudança climática, por causa de suas dependências de temperatura, inclusive por meio da forte retroalimentação estabilizadora da resposta de Planck.
Inércia atmosférica
A atmosfera tem uma capacidade térmica relativamente baixa em comparação com o oceano e, portanto, responde mais rapidamente a mudanças no balanço radiativo. No entanto, a inércia ainda surge devido à persistência dos gases de efeito estufa e ao ajuste retardado ao forçamento radiativo. Mudanças na temperatura e na circulação atmosférica costumam ocorrer em escalas temporais de anos a décadas, contribuindo para o atraso de curto prazo na resposta do sistema climático ao forçamento externo.
Inércia oceânica O oceano global é o maior reservatório térmico da Terra, que funciona para regular o clima do planeta, atuando tanto como sumidouro quanto como fonte de energia. A inércia térmica do oceano retarda parte do aquecimento global por décadas ou séculos. Ela é considerada em modelos climáticos globais e foi confirmada por meio de medições do conteúdo de calor oceânico. A sensibilidade climática transiente observada é proporcional à escala temporal de inércia térmica do oceano mais raso.
Inércia dos mantos de gelo Mesmo após a redução das emissões de , o derretimento dos mantos de gelo persistirá e aumentará ainda mais a elevação do nível do mar por séculos. O transporte mais lento de calor para o oceano extremamente profundo, para os sedimentos subterrâneos do continente e para os espessos mantos de gelo continuará até que o novo equilíbrio do sistema terrestre seja alcançado.
O pergelissolo também leva mais tempo para responder a um planeta em aquecimento por causa da inércia térmica, devido aos materiais ricos em gelo e à espessura do pergelissolo.
Inércia das retroalimentações do ciclo do carbono
thumb|320px|Resposta ao impulso após uma injeção de 100 GtC de na atmosfera da Terra. O efeito inercial relativo da retroalimentação positiva versus negativa durante os primeiros anos é indicado pela fração do pulso que, em última análise, permanece. A retroalimentação do ciclo do carbono da Terra inclui uma retroalimentação positiva desestabilizadora (identificada como retroalimentação clima-carbono) que prolonga o aquecimento por séculos e uma retroalimentação negativa estabilizadora (identificada como retroalimentação concentração-carbono) que limita a resposta final de aquecimento às emissões de carbono fóssil. O efeito de curto prazo após as emissões é assimétrico, sendo o segundo mecanismo cerca de quatro vezes maior, e resulta em uma contribuição líquida significativa de desaceleração para a inércia do sistema climático durante as primeiras décadas após as emissões.
Inércia ecológica
Dependendo do ecossistema, os efeitos das mudanças climáticas podem se manifestar rapidamente, enquanto outros levam mais tempo para responder. Por exemplo, o branqueamento de corais pode ocorrer em uma única estação quente, enquanto as árvores podem ser capazes de persistir por décadas sob um clima em mudança, mas incapazes de se regenerar. Mudanças na frequência de eventos climáticos extremos poderiam, em consequência, perturbar ecossistemas, dependendo dos tempos de resposta individuais das espécies.
Implicações da inércia para as políticas O IPCC concluiu que a inércia e a incerteza do sistema climático, dos ecossistemas e dos sistemas socioeconômicos indicam que margens de segurança devem ser consideradas, assim, definindo estratégias, metas e cronogramas para evitar a interferência perigosa por meio da mudança climática. Além disso, o IPCC concluiu em seu relatório de 2001 que a estabilização da concentração atmosférica de , da temperatura ou do nível do mar é afetada por:
A inércia do sistema climático, que fará com que a mudança climática continue por um período após a implementação das ações de mitigação. A incerteza quanto à localização de possíveis limiares de mudança irreversível e o comportamento do sistema em suas proximidades. Os atrasos entre a adoção de metas de mitigação e sua realização.
Ver também Balanço energético da Terra Fronteiras planetários Teoria de sistemas e Análise de sistemas
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