Cascatas de incertezas, impactos climáticos perigosos e negociações internacionais sobre mudança... por Luís Antônio Lacerda Aimola - Versão HTML

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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO - USP

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA AMBIENTAL

PROCAM

LUIS ANTÔNIO LACERDA AÍMOLA

Cascatas de Incertezas, Impactos Climáticos Perigosos e Negociações

Internacionais Sobre Mudança de Clima Global.

Um Modelo Exploratório

São Paulo

2006

LUIS ANTÔNIO LACERDA AÍMOLA

Cascatas de Incertezas, Impactos Climáticos Perigosos e Negociações

Internacionais sobre Mudança de Clima Global

Um Modelo Exploratório

Tese apresentada ao Programa de Pós-Graduação em

Ciência Ambiental da Universidade de São Paulo para a

obtenção do grau de Doutor em Ciência Ambiental

Orientador: Pedro Leite da Silva Dias

São Paulo

2006

FOLHA DE APROVAÇÃO

Luis Antônio Lacerda Aímola

Cascata de Incertezas, Impactos Climáticos Perigosos e Negociações Internacionais sobre Mudança de Clima Global - Um Modelo Exploratório.

Tese apresentada ao Programa de Pós Graduação em

Ciência Ambiental da Universidade de São Paulo para a

obtenção do grau de Doutor em Ciência Ambiental

APROVADA EM:____________________________

BANCA EXAMINADORA

Prof. Dr. _________________________________________________________________

Instituição:__________________________Assinatura:___________________________

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Instituição:__________________________Assinatura:___________________________

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Instituição:__________________________Assinatura:___________________________

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Errata

PARECER DA COMISSÃO JULGADORA

Em memória de minha mãe, Magda.

Dedico este trabalho ao meu pai,

Antônio Aímola, meu amigo das horas mais difíceis.

AGRADECIMENTOS

Agradeço à CAPES pelo suporte financeiro por todo o curso de doutorado.Agradeço

ao meu orientador Professor Pedro Leite da Silva Dias por seu apoio e constante estímulo dado ao projeto. O Professor Pedro foi peça chave em muitos momentos que necessitei de orientação e suporte para dar andamento a este projeto. A excelente pessoa e profissional que ele é me ensinou muito, além dos assuntos da ciência e da academia.

Agradecimentos vão também aos Professores do PROCAM, Ricardo Abramovay e

Pedro Roberto Jacobi. Agradeço ao Professor Roberto Guena de Oliveira por seu apoio na primeira fase da pós-graduação, até minha passagem ao Doutorado. Um agradecimento especial à Professora. Marie Gabrielle Piketty do CIRAD pelo estímulo e pelo empenho em me proporcionar um estágio na França para aprender a modelar com o CORMAS. A

Christofe Le Page e Pierre Bommel, do Grupo Green no CIRAD em Montpellier meus

sinceros agradecimentos pela recepção e apoio. Ao Luciano de Souza e à Maria José, secretários acadêmicos do PROCAM por todas as orientações e sugestões durante o

doutorado.

Agradeço às seguintes pessoas pelas conversas muito instrutivas e a atenção dada ao meu trabalho em seminários que realizei: Professores Gylvan Meira Filho, Luiz Pinguelli Rosa, Enéas Salati, Dr. Israel Klabin, e a todo pessoal do IVIG na UFRJ; Professores Carlos Nobre, Wagner Costa Ribeiro; Professores Jaime Simão Sichman, Eliezer Martins Diniz e Humberto Ribeiro da Rocha.

Agradeço de forma especial ao meu pai Antônio Aímola por seu apoio

incondicional ao meu trabalho. À minha esposa Ligia, meu eterno amor, a profunda alegria por sua cumplicidade no projeto, desde suas origens, para fazermos um doutorado que resgatasse nossos sonhos. Sou muito grato a ela por seu estímulo e suporte durante todo o tempo em que me dediquei ao doutorado e a sua extrema dedicação e paciência no difícil período de conclusão desta tese. Não posso deixar de agradecer ao meu irmão, Maurício, pelo estímulo dado a este empreendimento. Muitos foram os que me ajudaram direta ou indiretamente, e seria impossível nomeá-los todos, mas não posso deixar de registrar um nome: à minha amiga Silvia Simão Cavalcante, meu profundo agradecimento por todos estes anos de amizade.e por acreditar também nesse sonho.

RESUMO

O problema das mudanças climáticas globais somente pode ser resolvido através de

um longo processo de coordenação política internacional no qual os principais atores são os governos dos Estados Nacionais. O Protocolo de Quioto é o primeiro acordo internacional para controlar as emissões de gases de efeito estufa, e muitas outras rodadas de negociações ocorrerão ao longo deste século gerando novos acordos com o mesmo objetivo. Inúmeros fatores, relacionados de forma complexa, têm influenciado e influenciarão os resultados desses futuros acordos. Dentre os principais estão as incertezas sobre os vários aspectos, físicos, biológicos, econômicos e políticos, do problema das mudanças climáticas.

O objetivo deste trabalho foi construir um modelo de análise integrada, que tornasse transparente os principais elementos e elos da cascata de incertezas existente no problema das mudanças climáticas e a sua influência nos resultados daquelas negociações e nos permitisse fazer simulações exploratórias sobre os efeitos da evolução dessas incertezas sobre os resultados da seqüência de negociações após o Protocolo de Quioto.

O modelo representa de forma estilizada importantes elementos que participam da

estrutura de decisão coletiva sobre abatimento de reduções de emissões e em alguns aspectos é mais realista que vários modelos existentes sobre tomada de decisões sobre mudança de clima. Ele é composto de um módulo que representa o sistema do clima, um módulo que representa as economias nacionais, um módulo que representa os tomadores de decisões governamentais e um módulo que representa as negociações sobre reduções de emissões. Os tomadores de decisões são representados como agentes que têm planos de desenvolvimento econômico para seus países e modelos sobre como o clima global e

regional e as suas economias funcionam, o que lhes permite fazerem projeções futuras do aquecimento global, das suas economias e emissões, e do impacto que a mudança de clima produzirá em seu território. Dessa forma podem estimar o impacto que o aquecimento global poderá ter sobre seus planos de desenvolvimento. Essas análises são feitas dentro de um horizonte de antecipação que depende do grau de incertezas na época em que as

projeções são realizadas. Representamos algumas das principais incertezas na ciência do clima e análise econômica do problema através de distribuições de probabilidades de certos parâmetros chave, tais como a sensibilidade climática e a difusividade térmica do Oceano, que podem variar ao longo do tempo. Existe uma infinidade de cenários possíveis de evolução dessas incertezas, mas somente alguns com significados intuitivos importantes.

Uma negociação sobre cotas de reduções de emissões é representada como um jogo não-cooperativo, e o acordo entre os países é um equilíbrio de Nash desse jogo.

Cada governo, antes de ir à mesa de negociações, baseado nestas projeções e nas

possíveis ações dos outros governos, elabora suas estratégias sobre o quanto abater de suas emissões. O resultado final de um jogo é influenciado pelas distribuições de probabilidades que representam as incertezas da época em que cada agente faz suas projeções. Algumas distribuições em algumas épocas podem revelar aos agentes a probabilidade de impactos climáticos perigosos em suas economias, influenciando fortemente as suas escolhas de abatimento e o resultados das negociações. Esse ciclo de projeções-análise-negociação se repete várias vezes ao longo do tempo definindo uma seqüência de acordos de reduções de emissões, um conseqüente aquecimento global e uma distribuição de impactos regionais ao longo do mesmo período. A comparação das trajetórias finais de aquecimento e impactos gerados para cada cenário escolhido de evolução das incertezas ajuda-nos a compreender as possíveis evoluções das futuras negociações sobre abatimento de emissões.

Implementamos uma versão simplificada do modelo em um programa de

computador através da plataforma Microsoft Excel, considerando somente dois blocos de países. Com esse protótipo, é possível simular cenários de evolução das incertezas, representando evoluções possíveis da ciência do clima e a análise econômica do problema, e com isso estudar a influência dessas evoluções nos resultados de uma seqüência de negociações sobre cotas de reduções de emissões entre dois blocos de países, que uma vez definidos os valores de certos parâmetros, podem representar os países do Anexo I e Não-Anexo I da Convenção Quadro de Mudança de Clima das Nações Unidas. Nesse caso o

Protocolo de Quioto é o primeiro acordo de uma série de acordos ao longo do Século XXI.

O modelo foi construído apoiando-se na literatura tradicional de modelagem

integrada em mudanças climáticas, mas inova a pesquisa nesta área em vários pontos importantes. Dentre eles está a variação gradual de várias incertezas e a incorporação de uma interpretação do conceito de impactos climáticos perigosos conforme o Artigo 2 da Convenção Quadro e seu papel nos resultados das negociações. A linguagem e a plataforma utilizada nos permite comunicar de forma clara os elos da cascata de incertezas e sua influência sobre as negociações, tanto a cientistas, quanto a analistas econômicos e políticos envolvidos com o tema. A plataforma utilizada torna também o programa aberto para análises críticas e modificações a uma larga classe de analistas do tema, além de poder ser utilizado no ensino, que ainda carece de ferramentas pedagógicas que permitam uma ampla divulgação desse tema a não especialistas. Apesar de ser um modelo sobre mudanças climáticas, os vários módulos têm uma estrutura conceitual que lhes permite serem adaptados para tratar outras questões ambientais globais e regionais onde as soluções baseiam-se em tomada de decisão coletiva negociada e sob incertezas.

ABSTRACT

The problem of the global climate change only can to be solved through a long term process of international political coordination which the principal actors are the governments of the National States. The Kyoto Protocol is the first international agreement to control the greenhouse gas (GHG) emissions, and the others rounds of negotiations will happen through this century producing new deals with the same goal. A number of factors related of a complex way, have influenced and will influence the results of these future agreements. Among the principal factors, are the uncertainties about the physical, biological, ecological, economical and poltical aspects of the global climate change problem.

The goal of this work was to contruct a integrated assessment model, that show in a transparent way some the majors elements and links of the uncertainties cascade that exist in the problem of the climate change, and their influence on the results on that negotiations.

The model permit us to make exploratory simulations about the effects of the evolution that uncertainties in the results of the sequence of negotiations after the Kyoto Protocol.

The model represent in a stylized way important elements that participate in the

structure of collective decision making about abatement of GHG emissions and in some aspects is more realistic that several existent models on decision making about climate change. It is composed of one module that represent the climate system, one module that represent the national economies, one module that represent the governmental decision makers and one module that represent the negotiations about reductions of GHG emissions.

The climate model include a carbon cycle and an energetic balance simple models

with white noise in the radiative forcing to repesent the natural climate variability. The economic models include abrupt changes in the damages functions. The The decision makers are represented as agents that have economical development plans for their countries and have models of the climate change and their national economies. These models permit to each one make projections on future global warming, economical growth, emissions and the climate impacts on each territory. Thus each agent can estimate the impact of the global warming on his development plan under a action of abatement of emissions. These analysis are made with the aid of a antecipation horizon that depends of the uncertainty levels in the epoch which the projections are made.

We represented some of majors uncertainties in the climate science and economic

analysis on the problem through probabilities distributions of certain key parameters, such that the climate sensibility and the ocean thermal diffusivity, which can to vary in time.

There is a number of possible evolution scenarios for these uncertainties, but only a few with important intuitive means. We take only these more important scenarios to simulation.

A negotiation on reduction quotas of emissions is represented as a non-cooperative game and the agreement between countries is a Nash equilibrium of the game. Each

government before to negotiate choose his strategies on how much abate emissions based on his projections. The game final result is influenced by the probabilities distributions that represent the uncertainties in the epoch of the negotiations. Some distributions can reveal high probabilities for dangerous climate impacts in their economies, influencing strongly the choices of emission abatements and the results of negotiations.

The cycle of projection-analysis–negotiation can to repeat many times defining a

sequence of agreements and then a emission trajectory, and as consequence a global warming and distributions of regional impacts. The comparison of final trajectories of warming and impacts for each negotiations sequence help us to understand the possible evolutions of future negotiations and his role in the climate change problem.

We implemented a simplified version of the model in a computer program in the

Microsoft Excel platform considering only two blocs of countries. With this prototype is possible simulate scenarios of evolution of uncertainties representing possible evolutions of the climate science and economic analysis. It is also possible to study the influence of these evolutions on the negotiation results between two blocs of countries that can play the role of the Annex I and non-Annex I countries in the Framework Convention of Climate Change of United Nations. In this case the Kyoto Protocol is the first negotiation in a sequence of agreements through this century.

The model was built from the traditional literature of integrated modelling on

climate change, but innovate the research in this area in several important points. Among others is agents that have models of the climate and economies, the gradual time variation of uncertainties and the incorporation of a interpretation of the concept of dangerous impacts present in the Article 2 of the Framework Convention and a its possible role on the negotiation results. The modelling a long sequence of climate negotiations is a inovation too.

The language and the platform used permit us to communicate in a clear manner the links of the uncertainties cascade and its influence in the negotiations, for both scientists and policy makers involved with the problem. The platform used turn the program open to criticism and modifications for a large class of analysts and can be used in learning in high school. In despite the model be on climate change, the modules have a conceptual structure that can be adapted to treat other environmental questions, global and local, where the solutions are based on collective decision making by negotiation under uncertainties.

LISTA DE FIGURAS

Figura Legenda Página

Introdução

I.1

Os dois tipos básicos de respostas que as sociedades podem dar às

mudanças climáticas. A mitigação de emissões é uma medida preventiva,

que torno mais lento o aquecimento global. A adaptação planejada é uma

medida que visa atenuar os impactos das mudanças de clima, através de

ações sobre os ecossistemas e economias. (Modificado de (Carter, 1992) 30

I.2

Argolas entrelaçadas representando as três dimensões que estruturam a

dinâmica das negociações internacionais sobre mudança do clima. Essas

dimensões se entrelaçam produzindo uma dinâmica complexa.

34

I.3

Representação esquemática da cadeia causal das mudanças climáticas. As

atividades econômicas geram emissões de GEE, que se acumulam na

atmosfera, aumentando o desequilíbrio radiativo e aumentando a

temperatura da superfície do globo. Este aumento é acompanhado por

mudanças climáticas que produzem impactos nos ecossistemas e

economias afetando as atividades econômicas negativamente.

41

I.4

Estrutura básica de um modelo integrado Clima-Economia

42

I.5

Estrutura básica de um modelo integrado Clima-Economia baseado em

agentes com tomada de decisão endógena.

43

I.6

Estrutura básica do modelo integrado Clima-Economia-Politica baseado

em agentes construído no presente trabalho.Ver texto.

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I.7

Diagrama mostrando a estrutura interna de cada agente, que representa

um governo que negocia metas de redução de emissões. O agente tem um

modelo interno do clima e economia que lhe permite, a partir de

observações e informações sobre as incertezas científicas, projetar

cenários de mudanças climáticas futuras e sondar possíveis impactos

futuros em sua economia. Por meio de regras de adaptação a novas

situações e um critério de decisão ele forma uma posição para a próxima

negociação. Na negociação é definido o quanto ele abaterá de emissões e

em seguida ele cumpre este acordo.

46

I.8

Os módulos do modelo desenvolvido neste trabalho e o fluxo de

informações entre eles. Cada Capítulo constrói uma ou mais partes de

cada módulo. No Capítulo 7 realizamos simulações com um protótipo que

implementa uma versão simplificada deste modelo.

51

CAPÍTULO 1