Ciência do Sistema Terrestre e Desenvolvimento

1. REDE GALILEU – Petrobras , RJ – 8 de Fevereiro de 2007 Ciência do Sistema Terrestre e Desenvolvimento Sistema Terra: A Agenda do INPE Antonio Miguel V. Monteiro {miguel@dpi.inpe.br }

2. Quem Somos • Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE • 03/08/61 Dec. No 51.133 • Cria o Grupo de Organização da Comissão Nacional de Atividades Espaciais (GOCNAE). • 22/04/71 Dec. No 68.532 • Extingue o GOCNAE e cria o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) Portaria Principal, Sede do INPE em São José dos Campos, SP

3. 45 anos em 2006 Sede do INPE, Vista Área, 2004, em São José dos Campos, SP

4. Quem Somos • Aprox. 1300 Funcionários permanentes • ~300 Doutores, ~400 MsC e Engenheiros, ~200 Técnicos, ~400 Administrativos • Aprox. 2500 Pesquisadores, Bolsistas, Contratados(Financiamentos Diversos) [ ~600 Estudantes Doutorado/Mestrado em 6 Programas]

5. Onde Estamos: NossasInstalações Nacionais INPE – Cachoeira Paulista – SPProdução Imagens/CPTEC/LAS-Combustão

6. Onde Estamos: NossasInstalações Nacionais INPE – Atibaia – SPRadio-Observatório de Itapetinga INPE – São Paulo – SP – Universidade Presbiteriana Mackenzie Centro de Radioastronomia e Aplicações Espaciais - CRAAECentro de Rádio-Astronomia e Astrofísica Mackenzie – CRAAM INPE–Eusébio – CERádio-Observatório Espacial do Nordeste - ROEN INPE – Natal  – RN – Centro Regional NatalCampus da Universidade Federal do RN INPE – São Luís – MAObservatório Espacial de São Luís INPE - Centro Regional Sul Estação de São Martinho da Serra – RS (foto) Sede em Santa Maria – RS (Campus UFSM) INPE – Cuiabá – MT Unidade Regional de Cuiabá - ETC

7. O Problema ou a Oportunidade ? • O recém divulgado relatório do IPCC sobre a base científica das mudanças climáticas conclui, com acima de 90% de confiança, que o aquecimento global dos últimos 50 anos é causado pelas atividades humanas • O Brasil é vulnerável às mudanças climáticas atuais e mais ainda às que se projetam para o futuro 

8. Previsões de aquecimento global até 2100 para diferentes cenários de emissões Fonte: IPCC 2007 WGI AR4 Cenários de Emissões: A2 = “Business as usual” (850 ppm em 2100) A1B = emissões crescem até 2050 depois decrescem (720 ppm em 2100) B1 = emissões crescem pouco até 2030 e decrescem para estabilização em 550 ppm

9. Mudanças na Precipitação para 2090-2099 (% relativa a 1980-1999) para Cenário A1B Aumento das chuvas na Bacia do Prata no verão Diminuição das chuvas no Brasil no inverno Fonte: IPCC 2007 WGI AR4

10. Temperaturas médias subiram de 0,7 C nos últimos 50 anos no Brasil! Tmin subiu quase 1 C! Projeto Mudanças Climáticas (colaboração INPE, USP, FBDS) Relatório 2 (Obregón e Marengo, 2007)

11. Aumento das chuvas no Sul do Brasil (1951-2002) Causa do Aumento das Chuvas: Variabilidade Natural ou Aquecimento Global? Projeto Mudanças Climáticas (colaboração INPE, USP, FBDS) Relatório 2 (Obregón e Marengo, 2007)

12. Anomalias de chuva anual [(2071-2100)- (1961-90)] em mm/dia Seco Seco Seco Seco B2 A2 Anomalias da temperatura anual [(2071-2100)- (1961-90)] em oC Quente Quente B2 A2 Projeto do INPE de Mudanças Climáticas (colaboração INPE, USP, FBDS)

13. Mudanças Climáticas e a Cultura do Café Arábica em Minas Gerais Verde: áreas mais propícias

14. Futuro dos Biomas Amazônicos? 2100 2000 savana campos floresta caatinga deserto “Savanização” da Amazônia: um estado de equilíbrio na relação bioma-clima? fontes: Oyama and Nobre, 2003 e Salazar, Oyama and Nobre, 2007

15. Impactos potenciais das mudanças climáticas no Brasil • Ecossistemas Naturais • Zonas Costeiras • Agricultura e Silvicultura • Recursos Hídricos • Saúde Humana • Desastres Naturais • Energias Renováveis

17. Terra como um Sistema

18. Uncertainty on basic equations Social and Economic Systems Quantum Gravity Particle Physics Living Systems Global Change Hydrological Models Chemical Reactions Meteorology Solar System Dynamics Complexity of the phenomenon Limites para os Modelos source: John Barrow (after David Ruelle)

19. Cenário Brasil: Simulação Sistema terrestre • Rede Brasileira de Mudanças Climáticas (MCT) • Programa CLIMA – FAPESP • Centro de Ciência do Sistema Terrestre (INPE)

20. Rede Brasileira de Mudanças Climáticas • Cenários futuros de mudanças climáticas • Impactos em Agricultura, Energias Renováveis, Desastres Naturais, Gerenciamento de Ecossistemas, Recursos Hídricos, Zonas Costeiras, Saúde

21. Rede Brasileira de Mudanças Climáticas • Estudos sobre Adaptação às Mudanças Climáticas • Tecnologias para Mitigação de Emissões de Gases de Efeito Estufa

22. INPE: Visão de Futuro Centro de excelência interdisciplinar em Ciência do Sistema Terrestre Como o ambiente da Terra está mudando, e quais as consequências para a nossa civilização? fonte: IGBP

23. Agenda INPE 2007-2015 • Agenda Científica • Resposta brasileira às mudanças globais • Agenda Tecnológica • Programa espacial gerando inovação na indústria • Agenda Social • Benefícios sociais do programa espacial • Saúde, cidades, gestão pública, defesa civil, energia

24. Desafio: Aproveitar a Oportunidade Uma Janela de oportunidade se apresenta para o estabelecimento de uma agenda técnico-científica avançada, mobilizadora e integradora.

25. Para isso faz-se necessário planejar e organizar as vocações institucionais, ampliando a agenda científica para além das mudanças climáticas, com um caráter único e inovador, um foco temático na interface entre Ciência do Sistema Terrestre e uma agenda de Desenvolvimento para o País.

26. Essa temática caracteriza a idéia-força do INPE:Uma agenda focada em Ciência do Sistema Terrestre Desenvolvimento.

27. O Grande Desafio ... ... sem resposta, de como obter desenvolvimento econômico e social com base na equidade enquanto, ao mesmo tempo, se reduz a pressão sobre as variáveis ambientais do sistema, produz ... ... a grande oportunidade para a formulação de uma agenda para as aplicações e inovações derivadas de um programa em Ciência do Sistema Terrestre.

28. PE do INPE: Dezembro de 2006Painel Internacional: Earth System Science Estudos Encomendados: Earth System Science in Brazil: Point of View Guy P. Brasseur Earth and Sun System LaboratoriesNational Center for Atmospheric ResearchBoulder ColoradoUSA Human Dimensions of Earth System Science Subsídios para o Painel Internacional sobre a Ciência do Sistema Terrestre Daniel Joseph Hogan NEPO, Universidade Estadual de Campinas A Study on Earth System Science J. Shukla, J. L. Kinter III, P. R. Houser President, Institute of Global Environment and Society (IGES) Director, Center for Ocean-Land-Atmosphere Studies (COLA) Director, Center for Research on Environment and Water (CREW)

29. Painel de Especialistas: Recomendações Uma contribuição única para um programa em Ciência do Sistema Terrestre, no caso do Brasil, seria o seu estabelecimento em torno de uma temática: Ciência do Sistema Terrestre e Desenvolvimento, que não se encontra na agenda global e estabelece uma necessidade do país

30. Painel de Especialistas: Recomendações CST no Brasil: produção regular de cenários ambientais em décadas, em estreita colaboração com centros mundiais que fazem projeções na escala de séculos

31. Competências no INPE em Ciência do Sistema Terrestre Centro para Supercomputação em Modelagem: Operacional Modelagem atmosférica, oceânica, da cobertura vegetal e de usos da terra e produtos de previsão de tempo e clima

32. Competências no INPE em Ciência do Sistema Terrestre Modelagem e interações Sol-Terra Aplicações de dados de sensoriamento orbital Controle de operações de satélites e estações de coleta de dados

33. Competências no INPE em Ciência do Sistema Terrestre Um programa em Ciência do Sistema Terrestre, no INPE, que deve observar e estabelecer e/ou consolidar as colaborações necessárias com outros programas similares e/ou em áreas complementares já existentes no país e no mundo.

34. Foco Técnico-Científico:Interfaces para Modelos Regionais e Locais Interface Sol-Terra Interface oceano-atmosfera Interface terra-atmosfera Interface terra-oceano Interface tempo-clima Interface clima-sociedade Interface química-clima Interfaces entre sistemas biofísicos e sociais

35. X X X X X X X X X X X X X X X Interfaces X X X X X X X X x insuficiente competência nacional Modelos Regionais/Modelos Locais

36. Capacidade Instalada no INPE paraSimulação do Sistema Terra

37. 1998 2004 1994 1PByte NEC SX-6 Onde Estamos: Infra-Estrutura de Supercomputação 2007: Cluster Massivamente Paralelo de 1.100 processadores e 5.7 TFlops 40 TFlops + armazenamento e energia

38. Onde Precisamos Estar: TFlops Center Nos próximos 5-10 anos, o desenvolvimento de uma nova geração de modelos e de métodos análise de dados vai necessitar de um pequeno número de centros de modelagem com facilidades computacionais com a capacidade de cálculo na ordem de petaflop (capability machines) e vários outros centros com facilidades computacionais com a capacidade de cálculo na ordem de teraflop (capacity machines).

39. Onde Precisamos Estar: TFlops Center O Brasil deve buscar estabelecer facilidades computacionais da ordem de teraflop , e deve estabelecer uma forte conecção com as facilidades globais na escala de petaflop.

40. O Que Produzir Ciência do Sistema Terrestre no Brasil deve centrar sua operação em produzir, em bases regulares, cenários ambientais de 1 a 10anos, com modelos em escala local e regional, e trabalhar em cooperação estreita com os centros que produzem projeções de 100 anos na escala global

41. TFlop Center para esta Agenda Uma Infra-Estrutura de 20 TFlop PicoExclusiva para os Modelos Integrados Regionais e Locais ( Poderíamos começar com 10 TFlop Pico !! )

42. Programa CLIMA - FAPESP: Estágio Atual Programa FAPESP de Pesquisas em Mudanças Climáticas Globais: agenda científica e recursos anuais já definidos (R$ 12 milhões/ano por 10 anos) Baseado em programas anteriores de sucesso: Genoma, Biota

43. Organização do programa FAPESP Chamadas periódicas de projetos de pesquisa Comitê Científico Coordenação Executiva (INPE) International Advisory Board Revisões bi-anuais

44. Programa CLIMA - FAPESP: Estágio Atual • Compartilhar “International Advisory Board” entre os programas FAPESP-MCT • Compartilhar Coordenação Executiva da Rede Nacional MCT com o programa FAPESP (INPE) • FAPESP considera co-financiar (20%) o supercomputador do INPE

45. O que o INPE tem a Oferecer • Centro consolidado na área de previsão de tempo e clima com extensivo uso de modelos numéricos computacionais apoiados em máquinas de alto desempenho • Centro consolidado na área de aplicações de dados de sensoriamento orbital e com o controle da operação de satélites e estações de coleta, recepção e distribuição de dados orbitais variados

46. História de competência técnico-científica, que inclui grupos de excelência com trabalhos em várias das áreas associadas a Ciência do Sistema Terrestre • Experiência consolidada em cooperações técnico-científicas internacionais com diversos graus de participação em grandes projetos interdisciplinares e inter-institucionais e interfaces com os centros globais de modelagem e simulação

47. O INPE tem relações estabelecidas e consolidadas com os grandes centros de modelagem climática e ambiental no mundo INPE tem uma Agenda • O INPE tem uma Agenda Palavra Mágica ( Díficil !) : Cooperação !!

48. Obrigado! Cortesia do Slide: Guy Brasseur, NCAR, EUA