Dados utilizados

Esse site usa dados dos modelos climáticos participantes do projeto Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment (CORDEX). O Cordex é um projeto que tem por objetivo a regionalização (“downscaling” ) das projeções globais dos modelos do Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5). Nenhum pós-processamento adicional foi realizado nos dados obtidos do Cordex (por exemplo, correção de viés).

Mais informações podem ser encontradas no site oficial do Cordex.

Escolha dos modelos

Foram utilizados dados de todos os modelos participantes do CMIP5 que dispunham de dados de temperatura do ar próximo à superfície e precipitação disponíveis em frequência diária. Os oito modelos que atenderam a esses critérios são descritos na tabela abaixo:

Modelo Instituição Resolução da grade atmosférica
(longitude x latitude)
CanESM2 Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis 2.81° x 2.79°
CSIRO-Mk3-6-0 Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation 1.875° x 1.86°
CM5A-MR Institut Pierre-Simon Laplace 2.5° x 1.25°
MIROC5 The University of Tokyo Center for Climate System Research 1.41° x 1.39°
HadGEM2-ES Met Office Hadley Centre 1.875° x 1.25°
ESM-LR Max Planck Institute for Meteorology 1.875° x 1.85°
NorESM1-M Norwegian Climate Centre 2.5° x 1.875°
ESM2M Geophysical Fluid Dynamics Laboratory 2.5° x 2.0°

As saídas dos modelos globais listados acima foram utilizadas como condição de contorno para o modelo regional sueco Rossby Centre regional atmospheric model (RCA4), resultando em simulações com física mais refinada, com resolução de 0.5° x 0.5°, que incluem detalhes altamente localizados (por exemplo topografia). São essas simulações mais detalhadas que são mostradas nos gráficos do MudançasClimáticasBrasil. Mais informações sobre a regionalização dos modelos globais feita pelo modelo RCA4 podem ser encontradas no site do Rossby Centre.

Cenários de concentração de gases de efeito estufa

Gases de efeito estufa interagem com a radiação que entra na atmosfera da Terra. Sendo assim, a concentração desses gases é uma variável chave a ser considerada em estudos de aquecimento global.

O Painel Intergovernamental para Mudanças Climáticas (IPCC), em seu mais recente relatório (Fifth Assessment Report ou AR5), considera quatro cenários possíveis de concentração de gases de efeito estufa (GEE). Esses cenários são baseados em mudanças nos fatores socio-econômicos, tais como aumento de população, incremento de desmatamento e mudanças de uso da terra, adoção de energias renováveis e redução no uso de combustíveis fósseis.

Como os GEE contribuem para retenção de calor na atmosfera, as concentrações desses gases propostas em cada cenário equivalem a diferentes níveis de forçantes radiativas. Ou seja, a presença dos GEE na atmosfera equivale à entrada de mais radiação solar no sistema climático terrestre. Atualmente, o IPCC considera quatro possíveis cenários, nos quais as concentrações de GEE equivalem a forçantes radiativas de 2.5 W m-2, 4.5 W m-2, 6 W m-2 e 8.5 W m-2 no final do século 21. Não à toa, esses cenários foram chamados respectivamente de RCP 2.6, RCP 4.5, RCP 6 e RCP 8.5.

Os cientistas então usam esses cenários de concentração de GEE em seus modelos climáticos, que simulam a resposta do sistema climático ao aumento nos GEE. Os resultados dessas simulações são transferidos para repositórios públicos de dados e ficam disponíveis para a comunidade científica. O site Mudanças Climáticas Brasil utiliza dados de temperatura do ar próximo à superfície e precipitação dos cenários RCP 4.5 e RCP 8.5.

Dados de referência

Os dados do clima atual (ou período de referência) em cada município foram extraídos do conjunto de forçantes meteorológicas do Grupo de Pesquisa em Hidrologia Terrestre da Universidade de Princeton, que é baseado em dados tanto de observações quanto de reanálises. Mais detalhes sobre esse conjunto de dados podem ser encontrados no artigo com a descrição da metodologia.

A Organização Meteorológica Mundial (WMO) recomenda que o período de 1961 a 1990 seja usado como referência em estudos sobre mudanças climáticas. Esse período é recomendado por ser relativamente neutro climatologicamente (ou seja, sem a influência de efeitos anômalos tais como ENOS) e deverá ser usado até 2020. A partir de 2021, a WMO adotará como referência o período de 1991-2020 (ver parágrafo 10.3 da ata da reunião climática de outubro de 2011).

Escolha dos municípios

De acordo com o censo municipal do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) para o ano de 2015, existem 5570 municípios no Brasil. A figura abaixo mostra a distribuição de densidades populacionais dos municípios para o Brasil e por cada região. É interessante observar que 88% dos municípios do Brasil possuem até 50.000 habitantes. Em termos regionais, a maioria dos municípios nas regiões Centro-Oeste, Sudeste e Sul possui até 10.000 habitantes. Nas regiões Nordeste e Norte, a maioria dos municípios possui entre 10.000 e 50.000 habitantes.

Distribuição nacional e por regiões da população dos municípios brasileiros
Distribuição nacional e por regiões da população dos municípios brasileiros


Mostrar todos os 5570 municípios do Brasil deixaria o mapa excessivamente poluído visualmente. Para contornar esse problema, escolhemos um subconjunto de municípios baseado em densidade populacional. Como não existe um critério objetivo oficial de classificação de tamanho de município por população, optamos por mostrar municípios com pelo menos 50.000 habitantes. Apesar de representar apenas 12% dos municípios brasileiros (veja figura acima), esse critério deixa o mapa muito mais legível, e ao mesmo tempo mostra as principais cidades do Brasil sem deixar nenhum vazio no mapa.

Curiosidades sobre o processamento

Apenas duas ferramentas foram utilizados para processar os dados do Cordex: a coleção de comandos do CDO e a linguagem de programação R.

Primeiro, os dados dos diferentes modelos do Cordex foram harmonizados com o excelente operador remapbil do CDO. Conversões de unidades foram feitas com os operadores mulc e addc.

Em seguida, os dados foram sumarizados (por município e por períodos temporais) por um script escrito em R rodando em um servidor Ubuntu com 32 processadores, 244 GB de RAM e apenas 8 GB de disco. Para priorizar a velocidade do processamento dos dados, nada foi salvo em disco - todos os arquivos do Cordex foram processados direto na memória RAM do servidor.

Ao final do processo de sumarização, que durou cerca de 3 horas, os 41 GB de arquivos netcdf foram compilados em uma tabela de aproximadamente 40 MB que é usada para criar os gráficos dinâmicos do site.

O site também foi escrito em R, com os pacotes RMarkdown e knitr. O aplicativo de visualização de dados foi escrito com o pacote shiny, e os gráficos são criados com o pacote plotly.

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