A atmosfera, por ser muito transparente para a luz visível, mas muito menos para a radiação infravermelha, produz para a superfície terrestre o mesmo efeito que o teto de vidro produz em uma estufa; A luz solar, que atinge o solo sem grandes obstáculos, aquece-o, fazendo com que emita raios infravermelhos (ondas de calor), que, ao contrário dos raios luminosos, são em grande parte absorvidos pelo vidro ou pela atmosfera. No final, a quantidade de energia emitida para o espaço tem que ser a mesma que a absorvida, mas a superfície da Terra tem que atingir a temperatura em que ambos os fluxos se equilibram, que é maior na presença de uma atmosfera (num planeta) ou de telhados de vidro (numa estufa; embora na realidade o vidro de uma estufa proteja contra a perda de calor mais porque interrompe a circulação do ar do que porque é opaco aos raios infravermelhos).

É importante notar que o efeito estufa afeta todos os corpos planetários do sistema solar que possuem atmosfera, porque embora nem todos os gases absorvam radiação infravermelha, nenhuma dessas atmosferas carece daquelas que o fazem. Na Terra, o efeito estufa é responsável por um excesso de 33 °C da temperatura da superfície (valor médio de 15 °C) sobre a temperatura de emissão (-18 °C), mas em Marte a diferença é de apenas 3 °C e em Vênus a diferença chega a 466 °C.

O efeito estufa é um fenómeno natural, mas a frequente alusão a ele em relação ao aquecimento global leva alguns a acreditar que é em si indesejável e uma consequência recente da poluição atmosférica. É preciso esclarecer que o aquecimento não é atribuído à simples existência, mas ao aumento do efeito estufa acima dos seus valores naturais devido à ação humana.

Nem todos os componentes da atmosfera contribuem para o efeito estufa. Os gases de efeito estufa absorvem fótons infravermelhos emitidos pelo solo aquecido pelo sol. A energia desses fótons não é suficiente para causar reações químicas – para quebrar ligações covalentes – mas simplesmente aumenta a energia de rotação e vibração das moléculas envolvidas. O excesso de energia é então transferido para outras moléculas, por meio de colisões moleculares, na forma de energia cinética, ou seja, calor; aumentando a temperatura do ar. Da mesma forma, a atmosfera esfria emitindo energia infravermelha quando as correspondentes transições de estado vibracional e rotacional ocorrem nas moléculas em direção a níveis de energia mais baixos. Todas essas transições exigem mudanças no momento dipolar das moléculas (ou seja, modificações na separação das cargas elétricas em suas ligações polares), o que deixa de fora desse papel os dois principais gases da composição do ar, o nitrogênio (N) e o oxigênio (O), cujas moléculas, por serem formadas por dois átomos idênticos, não possuem nenhum momento dipolar.

Embora todos eles – exceto os compostos de flúor – sejam naturais, pois existem na atmosfera desde antes do surgimento do ser humano, desde a Revolução Industrial em meados do século, e principalmente devido ao uso intensivo de combustíveis fósseis nas atividades industriais, pecuária e transporte, houve aumentos significativos nas quantidades de óxidos de nitrogênio e dióxido de carbono emitidos para a atmosfera. Estima-se que a presença de metano e óxido nitroso também esteja aumentando por razões antropogênicas (devido à atividade humana, principalmente pecuária e pecuária). Além disso, a este aumento das emissões somam-se outros problemas, como o desmatamento, que reduziu a quantidade de dióxido de carbono retido na matéria orgânica, contribuindo indiretamente para o aumento antrópico do efeito estufa. Da mesma forma, o excesso de dióxido de carbono está a acidificar os oceanos e a reduzir o fitoplâncton.

Componente

A contribuição de cada gás para o efeito estufa[17]​ depende das suas propriedades específicas, da sua concentração na atmosfera e dos possíveis efeitos indiretos que pode causar. Por exemplo, o efeito radiativo direto de uma quantidade de metano é aproximadamente 84 vezes mais intenso do que o da mesma massa de dióxido de carbono durante um período de 20 anos. No entanto, como o metano é encontrado em concentrações muito mais baixas e tem uma vida atmosférica mais curta, o seu efeito radiativo direto total é menor.[18] Por outro lado, além do seu impacto radiativo direto, o metano tem um grande efeito radiativo indireto porque contribui para a formação de ozônio. Shindell et al. (2005)[19]​ argumentam que a contribuição do metano para as mudanças climáticas é pelo menos o dobro das estimativas anteriores como resultado deste efeito.[20]​ Quando classificados pela sua contribuição direta para o efeito estufa, os mais importantes são:[21]​.

Além dos principais gases de efeito estufa listados acima, outros gases de efeito estufa incluem hexafluoreto de enxofre, hidrofluorocarbonetos e perfluorocarbonos (ver lista de gases de efeito estufa do IPCC). Alguns gases de efeito estufa geralmente não são listados. Por exemplo, o trifluoreto de nitrogênio tem um alto potencial de aquecimento global (GWP), mas está presente apenas em quantidades muito pequenas.[22]​.

Proporção de efeitos diretos em um determinado momento

Não é possível afirmar que um determinado gás provoque uma percentagem exata do efeito estufa. Isto ocorre porque alguns gases absorvem e emitem radiação nas mesmas frequências que outros, de modo que o efeito estufa total não é simplesmente a soma da influência de cada gás. Os limites superiores das faixas citadas são apenas para cada gás; os extremos inferiores representam sobreposições com outros gases.[21]​[23]​ Além disso, alguns gases, como o metano, são conhecidos por terem grandes efeitos indiretos que ainda estão sendo quantificados.[24]​.

Forçamento radiativo

A Terra absorve parte da energia radiante recebida do Sol, reflete parte dela como luz e reflete ou irradia o restante para o espaço como calor. A temperatura da superfície da Terra depende deste equilíbrio entre a energia que entra e a que sai. Se este equilíbrio energético for alterado, a superfície da Terra torna-se mais quente ou mais fria, levando a uma variedade de mudanças no clima global.[25]​.

Uma série de mecanismos naturais e artificiais podem afetar o equilíbrio energético global e forçar mudanças no clima da Terra. Os gases de efeito estufa são um desses mecanismos. Os gases de efeito estufa absorvem e emitem parte da energia que irradia da superfície da Terra, fazendo com que o calor seja retido na baixa atmosfera. Tal como explicado acima, alguns gases com efeito de estufa permanecem na atmosfera durante décadas ou mesmo séculos e podem, portanto, afectar o equilíbrio energético da Terra durante um longo período. O forçamento radiativo quantifica o efeito de fatores que influenciam o balanço energético da Terra, incluindo mudanças nas concentrações de gases de efeito estufa. O forçamento radiativo positivo leva ao aquecimento, aumentando a energia líquida recebida, enquanto o forçamento radiativo negativo leva ao resfriamento.[25]​.

Potencial de aquecimento global

O potencial de aquecimento global (GWP) depende tanto da eficiência da molécula como gás com efeito de estufa como do seu tempo de vida atmosférico. O GWP é medido em relação à mesma massa de CO e é avaliado em uma escala de tempo específica. Portanto, se um gás tiver um forçamento radiativo elevado (positivo), mas também um tempo de vida curto, terá um grande PAG numa escala de 20 anos, mas um pequeno numa escala de 100 anos. Por outro lado, se uma molécula tiver um tempo de vida atmosférico mais longo que o CO, o seu GWP aumentará quando a escala de tempo for considerada. O dióxido de carbono é definido como um GWP de 1 em todos os períodos de tempo.

O metano tem vida útil de 12 ± 3 anos. O relatório do IPCC de 2007 lista o GWP como 72 ao longo de uma escala de tempo de 20 anos, 25 ao longo de 100 anos e 7,6 ao longo de 500 anos. Uma análise de 2014, no entanto, afirma que embora o impacto inicial do metano seja aproximadamente 100 vezes maior que o do CO, devido ao tempo de vida atmosférico mais curto, após seis ou sete décadas, o impacto dos dois gases é quase igual, e depois disso o papel relativo do metano continua a diminuir.[26] O declínio do GWP ao longo do tempo deve-se à degradação do metano em água e CO através de reações químicas na atmosfera.

Exemplos de vida útil atmosférica e PAG relativo ao CO para vários gases de efeito estufa são apresentados na tabela abaixo:

Contenido

Entre 1970 y 2004, las emisiones de gases de efecto invernadero (medidas en equivalente de CO) aumentaron a un ritmo medio del 1,6 % anual, mientras que las emisiones de CO procedentes del uso de combustibles fósiles aumentaron a un ritmo del 1,9 % anual.[27]​[28]​ Las emisiones antropogénicas totales a finales de 2009 se estimaron en 49,5 gigatoneladas equivalentes de CO2.[29]​Estas emisiones incluyen el CO procedente del uso de combustibles fósiles y del uso de la tierra, así como las emisiones de metano, óxido nitroso y otros gases de efecto invernadero cubiertos por el Protocolo de Kioto.

En la actualidad, la principal fuente de emisiones de CO es la quema de carbón, gas natural y petróleo para producir electricidad y calor son las mayor fuente de emisiones de gases de efecto invernadero a nivel mundial.[30]​.

Otra medida es la de las emisiones per cápita. Esto divide las emisiones anuales totales de un país entre su población de mediados de año. Las emisiones per cápita pueden basarse en emisiones históricas o anuales (Banuri et al., 1996, pp. 106-07).

Aunque a veces se considera que las ciudades contribuyen de manera desproporcionada a las emisiones, las emisiones per cápita tienden a ser más bajas para las ciudades que los promedios de sus países.[31]​.

Atribuição regional e nacional de emissões

De acordo com a Agência de Proteção Ambiental (Estados Unidos) (EPA), as emissões de gases de efeito estufa nos Estados Unidos podem ser rastreadas em diferentes setores.[32]​ Algumas das variáveis ​​que foram relatadas[33]​ incluem:.

Estas diferentes medidas são por vezes utilizadas por diferentes países para afirmar várias posições políticas/éticas sobre as alterações climáticas (Banuri et al., 1996, p. 94).[34]​ A utilização de diferentes medidas leva a uma falta de comparabilidade, o que é problemático quando se monitoriza o progresso em direcção aos objectivos. Existem argumentos para a adoção de uma ferramenta de medição comum, ou pelo menos para o desenvolvimento da comunicação entre as diferentes ferramentas.[33]​.

As emissões podem ser medidas durante longos períodos de tempo. Este tipo de medição é chamado de emissões históricas ou cumulativas. As emissões cumulativas dão alguma indicação de quem é responsável pela acumulação da concentração atmosférica de gases com efeito de estufa (IEA, 2007, p. 199).[35]​.

O saldo das contas nacionais estaria positivamente relacionado com as emissões de carbono. O saldo das contas nacionais mostra a diferença entre exportações e importações. Para muitas nações mais ricas, como os Estados Unidos, o saldo das contas é negativo porque são importados mais bens do que exportados. Isto deve-se principalmente ao facto de ser mais barato produzir bens fora dos países desenvolvidos, levando as economias dos países desenvolvidos a tornarem-se cada vez mais dependentes de serviços em vez de bens. Acreditávamos que um saldo positivo das contas significaria que mais produção estava ocorrendo em um país, portanto, mais fábricas em funcionamento aumentariam os níveis de emissão de carbono.[36]​.

As emissões também podem ser medidas em períodos de tempo mais curtos. As alterações nas emissões podem, por exemplo, ser medidas em relação ao ano base de 1990. O ano de 1990 foi utilizado na Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Alterações Climáticas (CQNUAC) como ano de referência para as emissões e é também utilizado no Protocolo de Quioto (alguns gases também são medidos a partir de 1995). As emissões de um país também podem ser comunicadas como uma proporção das emissões globais de um determinado ano.

Devido à mudança no uso da terra

A mudança no uso da terra, por exemplo, o desmatamento de florestas para uso agrícola, pode afetar a concentração de gases de efeito estufa na atmosfera, alterando a quantidade de carbono que flui da atmosfera para os sumidouros de carbono.[37]​.

A consideração da mudança no uso da terra pode ser entendida como uma tentativa de medir as emissões “líquidas”, isto é, as emissões brutas de todas as fontes menos a remoção de emissões da atmosfera pelos sumidouros de carbono (Banuri et al., 1996, pp. 92-93).

Existem grandes incertezas na medição das emissões líquidas de carbono.[38] Além disso, há controvérsia sobre como os sumidouros de carbono deveriam ser distribuídos entre diferentes regiões e ao longo do tempo (Banuri et al., 1996, p. 93). Por exemplo, concentrar-se nas mudanças mais recentes nos sumidouros de carbono provavelmente favorecerá regiões que desmataram anteriormente, por exemplo, a Europa.

Intensidade de gases de efeito estufa

A intensidade dos gases com efeito de estufa é uma relação entre as emissões de gases com efeito de estufa e outra medida, por exemplo, o produto interno bruto (PIB) ou a utilização de energia.[39] Os termos “intensidade de carbono” e “intensidade de emissões” também são algumas vezes usados. As intensidades de emissão podem ser calculadas utilizando taxas de câmbio de mercado (MCR) ou paridade de poder de compra (PPC) (Banuri et al., 1996, p. 96). Os cálculos baseados no TCM mostram grandes diferenças nas intensidades entre países desenvolvidos e em desenvolvimento, enquanto os cálculos baseados na PPC mostram diferenças menores.

Emissões cumulativas e históricas

As emissões antropogénicas cumulativas (ou seja, provocadas pelo homem) de CO resultantes da utilização de combustíveis fósseis são uma das principais causas do aquecimento global,[40]​ e dão algumas indicações sobre quais os países que mais contribuíram para as alterações climáticas induzidas pelo homem.[41]​.

No geral, os países desenvolvidos foram responsáveis ​​por 83,8% das emissões industriais de CO durante este período e 67,8% do total de emissões de CO. Os países em desenvolvimento foram responsáveis ​​por 16,2% das emissões industriais de CO durante este período e 32,2% do total de emissões de CO. A estimativa das emissões totais de CO inclui emissões bióticas de carbono, principalmente provenientes do desmatamento. Banuri et al. (1996, p. 94) calcularam as emissões per capita cumulativas com base na população de então. A relação entre as emissões per capita dos países industrializados e dos países em desenvolvimento foi estimada em mais de 10 para 1.

A inclusão de emissões bióticas levanta a mesma controvérsia mencionada acima em relação aos sumidouros de carbono e à mudança no uso da terra (Banuri et al., 1996, pp. 93-94). O cálculo real das emissões líquidas é muito complexo e é afetado pela forma como os sumidouros de carbono são distribuídos entre as regiões e pela dinâmica do sistema climático.

Os países não membros da Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Económico foram responsáveis ​​por 42% das emissões cumulativas de CO2 relacionadas com a energia entre 1890 e 2007.[42]​ Durante este período, os EUA foram responsáveis ​​por 28% das emissões; a UE, 23%; Rússia, 11%; China, 9%; outros países da OCDE, 5%; Japão, 4%; Índia, 3%; e o resto do mundo, 18%.

Emissões anuais

Devido ao rápido desenvolvimento económico da China, as suas emissões anuais per capita estão a aproximar-se rapidamente dos níveis do grupo do Anexo I do Protocolo de Quioto (ou seja, países desenvolvidos excluindo os EUA).[43] Outros países com emissões em rápido crescimento são a Coreia do Sul, o Irão e a Austrália (que, além dos estados ricos em petróleo do Golfo Pérsico, tem agora a taxa de emissões per capita mais elevada do mundo). Por outro lado, as emissões anuais per capita da UE-15 e dos EUA diminuem gradualmente ao longo do tempo. As emissões na Rússia e na Ucrânia diminuíram mais rapidamente desde 1990 devido à reestruturação económica destes países.[44]​.

As estatísticas energéticas das economias em rápido crescimento são menos precisas do que as dos países industrializados. Para as emissões anuais da China em 2008, a Agência de Avaliação Ambiental dos Países Baixos estimou uma margem de incerteza de cerca de 10%.[43]​.

A “pegada de gases de efeito estufa” refere-se às emissões resultantes da criação de produtos ou serviços. É mais abrangente do que a pegada de carbono normalmente utilizada, que mede apenas o dióxido de carbono, um dos muitos gases com efeito de estufa.

2015 foi o primeiro ano em que foram observados tanto o crescimento económico global total como uma redução nas emissões de carbono.[45]​.

Principais países emissores

Em 2009, os dez principais países emissores anuais foram responsáveis ​​por cerca de dois terços das emissões anuais de CO2 relacionadas com a energia.[46]​.

Emissão relativa de CO2 de vários combustíveis

Um litro de gasolina, quando utilizado como combustível, produz 2,32 kg (cerca de 1.300 litros ou 1,3 metros cúbicos) de dióxido de carbono, um gás de efeito estufa. Um galão americano produz 1.291,5 galões ou 172,65 pés cúbicos (19,4 lb).[48][49][50]​.

Processos naturais

Os gases de efeito estufa podem ser removidos da atmosfera por vários processos, como resultado de:

Processo tecnológico

Diversas tecnologias removem as emissões de gases de efeito estufa da atmosfera. Os mais analisados ​​são aqueles que extraem dióxido de carbono da atmosfera, seja enterrando-o em formações geológicas como a bioenergia com captura e armazenamento de carbono,[52]​[53][54]​ captura direta do ar, ou armazenando-o em solo agrícola superficial, como no caso do biochar. O IPCC observou que muitos modelos de cenários climáticos de longo prazo exigem emissões negativas em grande escala causadas pelo homem para evitar alterações climáticas graves.[55]​.

Há um debate muito acalorado em torno do que se conhece como Geoengenharia, engenharia climática ou intervenção climática.

A atmosfera, por ser muito transparente para a luz visível, mas muito menos para a radiação infravermelha, produz para a superfície terrestre o mesmo efeito que o teto de vidro produz em uma estufa; A luz solar, que atinge o solo sem grandes obstáculos, aquece-o, fazendo com que emita raios infravermelhos (ondas de calor), que, ao contrário dos raios luminosos, são em grande parte absorvidos pelo vidro ou pela atmosfera. No final, a quantidade de energia emitida para o espaço tem que ser a mesma que a absorvida, mas a superfície da Terra tem que atingir a temperatura em que ambos os fluxos se equilibram, que é maior na presença de uma atmosfera (num planeta) ou de telhados de vidro (numa estufa; embora na realidade o vidro de uma estufa proteja contra a perda de calor mais porque interrompe a circulação do ar do que porque é opaco aos raios infravermelhos).

É importante notar que o efeito estufa afeta todos os corpos planetários do sistema solar que possuem atmosfera, porque embora nem todos os gases absorvam radiação infravermelha, nenhuma dessas atmosferas carece daquelas que o fazem. Na Terra, o efeito estufa é responsável por um excesso de 33 °C da temperatura da superfície (valor médio de 15 °C) sobre a temperatura de emissão (-18 °C), mas em Marte a diferença é de apenas 3 °C e em Vênus a diferença chega a 466 °C.

O efeito estufa é um fenómeno natural, mas a frequente alusão a ele em relação ao aquecimento global leva alguns a acreditar que é em si indesejável e uma consequência recente da poluição atmosférica. É preciso esclarecer que o aquecimento não é atribuído à simples existência, mas ao aumento do efeito estufa acima dos seus valores naturais devido à ação humana.

Nem todos os componentes da atmosfera contribuem para o efeito estufa. Os gases de efeito estufa absorvem fótons infravermelhos emitidos pelo solo aquecido pelo sol. A energia desses fótons não é suficiente para causar reações químicas – para quebrar ligações covalentes – mas simplesmente aumenta a energia de rotação e vibração das moléculas envolvidas. O excesso de energia é então transferido para outras moléculas, por meio de colisões moleculares, na forma de energia cinética, ou seja, calor; aumentando a temperatura do ar. Da mesma forma, a atmosfera esfria emitindo energia infravermelha quando as correspondentes transições de estado vibracional e rotacional ocorrem nas moléculas em direção a níveis de energia mais baixos. Todas essas transições exigem mudanças no momento dipolar das moléculas (ou seja, modificações na separação das cargas elétricas em suas ligações polares), o que deixa de fora desse papel os dois principais gases da composição do ar, o nitrogênio (N) e o oxigênio (O), cujas moléculas, por serem formadas por dois átomos idênticos, não possuem nenhum momento dipolar.

Embora todos eles – exceto os compostos de flúor – sejam naturais, pois existem na atmosfera desde antes do surgimento do ser humano, desde a Revolução Industrial em meados do século, e principalmente devido ao uso intensivo de combustíveis fósseis nas atividades industriais, pecuária e transporte, houve aumentos significativos nas quantidades de óxidos de nitrogênio e dióxido de carbono emitidos para a atmosfera. Estima-se que a presença de metano e óxido nitroso também esteja aumentando por razões antropogênicas (devido à atividade humana, principalmente pecuária e pecuária). Além disso, a este aumento das emissões somam-se outros problemas, como o desmatamento, que reduziu a quantidade de dióxido de carbono retido na matéria orgânica, contribuindo indiretamente para o aumento antrópico do efeito estufa. Da mesma forma, o excesso de dióxido de carbono está a acidificar os oceanos e a reduzir o fitoplâncton.

Componente

A contribuição de cada gás para o efeito estufa[17]​ depende das suas propriedades específicas, da sua concentração na atmosfera e dos possíveis efeitos indiretos que pode causar. Por exemplo, o efeito radiativo direto de uma quantidade de metano é aproximadamente 84 vezes mais intenso do que o da mesma massa de dióxido de carbono durante um período de 20 anos. No entanto, como o metano é encontrado em concentrações muito mais baixas e tem uma vida atmosférica mais curta, o seu efeito radiativo direto total é menor.[18] Por outro lado, além do seu impacto radiativo direto, o metano tem um grande efeito radiativo indireto porque contribui para a formação de ozônio. Shindell et al. (2005)[19]​ argumentam que a contribuição do metano para as mudanças climáticas é pelo menos o dobro das estimativas anteriores como resultado deste efeito.[20]​ Quando classificados pela sua contribuição direta para o efeito estufa, os mais importantes são:[21]​.

Além dos principais gases de efeito estufa listados acima, outros gases de efeito estufa incluem hexafluoreto de enxofre, hidrofluorocarbonetos e perfluorocarbonos (ver lista de gases de efeito estufa do IPCC). Alguns gases de efeito estufa geralmente não são listados. Por exemplo, o trifluoreto de nitrogênio tem um alto potencial de aquecimento global (GWP), mas está presente apenas em quantidades muito pequenas.[22]​.

Proporção de efeitos diretos em um determinado momento

Não é possível afirmar que um determinado gás provoque uma percentagem exata do efeito estufa. Isto ocorre porque alguns gases absorvem e emitem radiação nas mesmas frequências que outros, de modo que o efeito estufa total não é simplesmente a soma da influência de cada gás. Os limites superiores das faixas citadas são apenas para cada gás; os extremos inferiores representam sobreposições com outros gases.[21]​[23]​ Além disso, alguns gases, como o metano, são conhecidos por terem grandes efeitos indiretos que ainda estão sendo quantificados.[24]​.

Forçamento radiativo

A Terra absorve parte da energia radiante recebida do Sol, reflete parte dela como luz e reflete ou irradia o restante para o espaço como calor. A temperatura da superfície da Terra depende deste equilíbrio entre a energia que entra e a que sai. Se este equilíbrio energético for alterado, a superfície da Terra torna-se mais quente ou mais fria, levando a uma variedade de mudanças no clima global.[25]​.

Uma série de mecanismos naturais e artificiais podem afetar o equilíbrio energético global e forçar mudanças no clima da Terra. Os gases de efeito estufa são um desses mecanismos. Os gases de efeito estufa absorvem e emitem parte da energia que irradia da superfície da Terra, fazendo com que o calor seja retido na baixa atmosfera. Tal como explicado acima, alguns gases com efeito de estufa permanecem na atmosfera durante décadas ou mesmo séculos e podem, portanto, afectar o equilíbrio energético da Terra durante um longo período. O forçamento radiativo quantifica o efeito de fatores que influenciam o balanço energético da Terra, incluindo mudanças nas concentrações de gases de efeito estufa. O forçamento radiativo positivo leva ao aquecimento, aumentando a energia líquida recebida, enquanto o forçamento radiativo negativo leva ao resfriamento.[25]​.

Potencial de aquecimento global

O potencial de aquecimento global (GWP) depende tanto da eficiência da molécula como gás com efeito de estufa como do seu tempo de vida atmosférico. O GWP é medido em relação à mesma massa de CO e é avaliado em uma escala de tempo específica. Portanto, se um gás tiver um forçamento radiativo elevado (positivo), mas também um tempo de vida curto, terá um grande PAG numa escala de 20 anos, mas um pequeno numa escala de 100 anos. Por outro lado, se uma molécula tiver um tempo de vida atmosférico mais longo que o CO, o seu GWP aumentará quando a escala de tempo for considerada. O dióxido de carbono é definido como um GWP de 1 em todos os períodos de tempo.

O metano tem vida útil de 12 ± 3 anos. O relatório do IPCC de 2007 lista o GWP como 72 ao longo de uma escala de tempo de 20 anos, 25 ao longo de 100 anos e 7,6 ao longo de 500 anos. Uma análise de 2014, no entanto, afirma que embora o impacto inicial do metano seja aproximadamente 100 vezes maior que o do CO, devido ao tempo de vida atmosférico mais curto, após seis ou sete décadas, o impacto dos dois gases é quase igual, e depois disso o papel relativo do metano continua a diminuir.[26] O declínio do GWP ao longo do tempo deve-se à degradação do metano em água e CO através de reações químicas na atmosfera.

Exemplos de vida útil atmosférica e PAG relativo ao CO para vários gases de efeito estufa são apresentados na tabela abaixo:

Contenido

Entre 1970 y 2004, las emisiones de gases de efecto invernadero (medidas en equivalente de CO) aumentaron a un ritmo medio del 1,6 % anual, mientras que las emisiones de CO procedentes del uso de combustibles fósiles aumentaron a un ritmo del 1,9 % anual.[27]​[28]​ Las emisiones antropogénicas totales a finales de 2009 se estimaron en 49,5 gigatoneladas equivalentes de CO2.[29]​Estas emisiones incluyen el CO procedente del uso de combustibles fósiles y del uso de la tierra, así como las emisiones de metano, óxido nitroso y otros gases de efecto invernadero cubiertos por el Protocolo de Kioto.

En la actualidad, la principal fuente de emisiones de CO es la quema de carbón, gas natural y petróleo para producir electricidad y calor son las mayor fuente de emisiones de gases de efecto invernadero a nivel mundial.[30]​.

Otra medida es la de las emisiones per cápita. Esto divide las emisiones anuales totales de un país entre su población de mediados de año. Las emisiones per cápita pueden basarse en emisiones históricas o anuales (Banuri et al., 1996, pp. 106-07).

Aunque a veces se considera que las ciudades contribuyen de manera desproporcionada a las emisiones, las emisiones per cápita tienden a ser más bajas para las ciudades que los promedios de sus países.[31]​.

Atribuição regional e nacional de emissões

De acordo com a Agência de Proteção Ambiental (Estados Unidos) (EPA), as emissões de gases de efeito estufa nos Estados Unidos podem ser rastreadas em diferentes setores.[32]​ Algumas das variáveis ​​que foram relatadas[33]​ incluem:.

Estas diferentes medidas são por vezes utilizadas por diferentes países para afirmar várias posições políticas/éticas sobre as alterações climáticas (Banuri et al., 1996, p. 94).[34]​ A utilização de diferentes medidas leva a uma falta de comparabilidade, o que é problemático quando se monitoriza o progresso em direcção aos objectivos. Existem argumentos para a adoção de uma ferramenta de medição comum, ou pelo menos para o desenvolvimento da comunicação entre as diferentes ferramentas.[33]​.

As emissões podem ser medidas durante longos períodos de tempo. Este tipo de medição é chamado de emissões históricas ou cumulativas. As emissões cumulativas dão alguma indicação de quem é responsável pela acumulação da concentração atmosférica de gases com efeito de estufa (IEA, 2007, p. 199).[35]​.

O saldo das contas nacionais estaria positivamente relacionado com as emissões de carbono. O saldo das contas nacionais mostra a diferença entre exportações e importações. Para muitas nações mais ricas, como os Estados Unidos, o saldo das contas é negativo porque são importados mais bens do que exportados. Isto deve-se principalmente ao facto de ser mais barato produzir bens fora dos países desenvolvidos, levando as economias dos países desenvolvidos a tornarem-se cada vez mais dependentes de serviços em vez de bens. Acreditávamos que um saldo positivo das contas significaria que mais produção estava ocorrendo em um país, portanto, mais fábricas em funcionamento aumentariam os níveis de emissão de carbono.[36]​.

As emissões também podem ser medidas em períodos de tempo mais curtos. As alterações nas emissões podem, por exemplo, ser medidas em relação ao ano base de 1990. O ano de 1990 foi utilizado na Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Alterações Climáticas (CQNUAC) como ano de referência para as emissões e é também utilizado no Protocolo de Quioto (alguns gases também são medidos a partir de 1995). As emissões de um país também podem ser comunicadas como uma proporção das emissões globais de um determinado ano.

Devido à mudança no uso da terra

A mudança no uso da terra, por exemplo, o desmatamento de florestas para uso agrícola, pode afetar a concentração de gases de efeito estufa na atmosfera, alterando a quantidade de carbono que flui da atmosfera para os sumidouros de carbono.[37]​.

A consideração da mudança no uso da terra pode ser entendida como uma tentativa de medir as emissões “líquidas”, isto é, as emissões brutas de todas as fontes menos a remoção de emissões da atmosfera pelos sumidouros de carbono (Banuri et al., 1996, pp. 92-93).

Existem grandes incertezas na medição das emissões líquidas de carbono.[38] Além disso, há controvérsia sobre como os sumidouros de carbono deveriam ser distribuídos entre diferentes regiões e ao longo do tempo (Banuri et al., 1996, p. 93). Por exemplo, concentrar-se nas mudanças mais recentes nos sumidouros de carbono provavelmente favorecerá regiões que desmataram anteriormente, por exemplo, a Europa.

Intensidade de gases de efeito estufa

A intensidade dos gases com efeito de estufa é uma relação entre as emissões de gases com efeito de estufa e outra medida, por exemplo, o produto interno bruto (PIB) ou a utilização de energia.[39] Os termos “intensidade de carbono” e “intensidade de emissões” também são algumas vezes usados. As intensidades de emissão podem ser calculadas utilizando taxas de câmbio de mercado (MCR) ou paridade de poder de compra (PPC) (Banuri et al., 1996, p. 96). Os cálculos baseados no TCM mostram grandes diferenças nas intensidades entre países desenvolvidos e em desenvolvimento, enquanto os cálculos baseados na PPC mostram diferenças menores.

Emissões cumulativas e históricas

As emissões antropogénicas cumulativas (ou seja, provocadas pelo homem) de CO resultantes da utilização de combustíveis fósseis são uma das principais causas do aquecimento global,[40]​ e dão algumas indicações sobre quais os países que mais contribuíram para as alterações climáticas induzidas pelo homem.[41]​.

No geral, os países desenvolvidos foram responsáveis ​​por 83,8% das emissões industriais de CO durante este período e 67,8% do total de emissões de CO. Os países em desenvolvimento foram responsáveis ​​por 16,2% das emissões industriais de CO durante este período e 32,2% do total de emissões de CO. A estimativa das emissões totais de CO inclui emissões bióticas de carbono, principalmente provenientes do desmatamento. Banuri et al. (1996, p. 94) calcularam as emissões per capita cumulativas com base na população de então. A relação entre as emissões per capita dos países industrializados e dos países em desenvolvimento foi estimada em mais de 10 para 1.

A inclusão de emissões bióticas levanta a mesma controvérsia mencionada acima em relação aos sumidouros de carbono e à mudança no uso da terra (Banuri et al., 1996, pp. 93-94). O cálculo real das emissões líquidas é muito complexo e é afetado pela forma como os sumidouros de carbono são distribuídos entre as regiões e pela dinâmica do sistema climático.

Os países não membros da Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Económico foram responsáveis ​​por 42% das emissões cumulativas de CO2 relacionadas com a energia entre 1890 e 2007.[42]​ Durante este período, os EUA foram responsáveis ​​por 28% das emissões; a UE, 23%; Rússia, 11%; China, 9%; outros países da OCDE, 5%; Japão, 4%; Índia, 3%; e o resto do mundo, 18%.

Emissões anuais

Devido ao rápido desenvolvimento económico da China, as suas emissões anuais per capita estão a aproximar-se rapidamente dos níveis do grupo do Anexo I do Protocolo de Quioto (ou seja, países desenvolvidos excluindo os EUA).[43] Outros países com emissões em rápido crescimento são a Coreia do Sul, o Irão e a Austrália (que, além dos estados ricos em petróleo do Golfo Pérsico, tem agora a taxa de emissões per capita mais elevada do mundo). Por outro lado, as emissões anuais per capita da UE-15 e dos EUA diminuem gradualmente ao longo do tempo. As emissões na Rússia e na Ucrânia diminuíram mais rapidamente desde 1990 devido à reestruturação económica destes países.[44]​.

As estatísticas energéticas das economias em rápido crescimento são menos precisas do que as dos países industrializados. Para as emissões anuais da China em 2008, a Agência de Avaliação Ambiental dos Países Baixos estimou uma margem de incerteza de cerca de 10%.[43]​.

A “pegada de gases de efeito estufa” refere-se às emissões resultantes da criação de produtos ou serviços. É mais abrangente do que a pegada de carbono normalmente utilizada, que mede apenas o dióxido de carbono, um dos muitos gases com efeito de estufa.

2015 foi o primeiro ano em que foram observados tanto o crescimento económico global total como uma redução nas emissões de carbono.[45]​.

Principais países emissores

Em 2009, os dez principais países emissores anuais foram responsáveis ​​por cerca de dois terços das emissões anuais de CO2 relacionadas com a energia.[46]​.

Emissão relativa de CO2 de vários combustíveis

Um litro de gasolina, quando utilizado como combustível, produz 2,32 kg (cerca de 1.300 litros ou 1,3 metros cúbicos) de dióxido de carbono, um gás de efeito estufa. Um galão americano produz 1.291,5 galões ou 172,65 pés cúbicos (19,4 lb).[48][49][50]​.

Processos naturais

Os gases de efeito estufa podem ser removidos da atmosfera por vários processos, como resultado de:

Processo tecnológico

Diversas tecnologias removem as emissões de gases de efeito estufa da atmosfera. Os mais analisados ​​são aqueles que extraem dióxido de carbono da atmosfera, seja enterrando-o em formações geológicas como a bioenergia com captura e armazenamento de carbono,[52]​[53][54]​ captura direta do ar, ou armazenando-o em solo agrícola superficial, como no caso do biochar. O IPCC observou que muitos modelos de cenários climáticos de longo prazo exigem emissões negativas em grande escala causadas pelo homem para evitar alterações climáticas graves.[55]​.

Há um debate muito acalorado em torno do que se conhece como Geoengenharia, engenharia climática ou intervenção climática.