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Em Setembro de 2023, chuvas extremas atingiram a província do Cabo Ocidental, na África do Sul, inundando aldeias e deixando um rasto de destruição. A devastação catastrófica é apenas um exemplo recente numa série de eventos climáticos extremos que estão a tornar-se mais comuns em todo o mundo. Alimentadas pelo aumento da temperatura da superfície do mar devido ao aquecimento global, as tempestades torrenciais estão a aumentar tanto em frequência como em magnitude. Ao mesmo tempo, o aquecimento global também está a produzir o efeito oposto noutros casos, uma vez que uma mega-seca ameaçou recentemente o abastecimento de água da Cidade do Cabo, no sudoeste de África, ao ponto de os residentes correrem o risco de ficar sem água. Este conjunto duplo de extremos climáticos devasta habitats, ecossistemas e infraestruturas humanas.
Com o aquecimento global aparentemente vindo para ficar, uma equipa de paleoclimatologistas da Universidade de Syracuse, da Universidade George Mason e da Universidade de Connecticut está a estudar uma fonte antiga para determinar os padrões futuros de precipitação e seca: plantas fossilizadas que viveram na Terra há milhões de anos.
Em um estudo liderado por Claire Rubbelke, Ph.D. candidato em Ciências da Terra e Ambientais na Faculdade de Artes e Ciências (A&S) da Universidade de Syracuse, e Tripti Bhattacharya, Professor da Família Thonis de Ciências da Terra e Ambientais na A&S, os pesquisadores se concentraram na época do Plioceno (~ 3 milhões de anos atrás) – um época em que as condições eram muito semelhantes às de hoje. Apesar das temperaturas mais altas, muitas partes do mundo, incluindo o sudoeste de África, registaram aumentos dramáticos na precipitação em terra, provavelmente causados por temperaturas da superfície do mar mais altas do que o normal. Isto imita um evento moderno chamado Benguela Niño, onde os investigadores acreditam que a mudança dos ventos faz com que as águas quentes se desloquem para sul ao longo da costa de África, causando aumento das chuvas em regiões tipicamente áridas.
“Atualmente, a intensidade e a localização da precipitação extrema dos eventos Niño de Benguela parecem ser influenciadas pelas temperaturas da superfície do mar do Atlântico e do Oceano Índico”, diz Rubbelke, que é membro do Laboratório de Dinâmica Paleoclimática de Bhattacharya. “Durante o Plioceno, parece que estas condições semelhantes às do Niño de Benguela podem ter sido uma característica permanente.”
O trabalho da equipe foi inspirado pela colaboradora e coautora do estudo Natalie Burls, professora associada do Departamento de Ciências Atmosféricas, Oceânicas e da Terra da Universidade George Mason. Burls, oceanógrafo e cientista climático da África do Sul que recebeu um Ph.D. da Universidade da Cidade do Cabo, há muito que se intriga com a forma como as evidências geológicas de climas quentes do passado na história da Terra podem ajudar os investigadores a compreender as condições futuras de chuvas e secas.
“Este estudo, que explorou como os climas quentes do passado podem nos informar sobre o que esperar no futuro à medida que o nosso planeta aquece, traz à tona o importante papel dos padrões de aquecimento dos oceanos”, diz Burls. “É importante compreender como estes padrões determinam a resposta do ciclo hidrológico no sudoeste de África ao aquecimento global.”
Para estudar o impacto do aquecimento global na precipitação de milhões de anos atrás, a equipe analisou “fósseis moleculares” na forma de antigas ceras de folhas. “São compostos produzidos pelas folhas para se protegerem do ressecamento”, diz Bhattacharya. “Eles se desprendem da superfície das folhas e chegam aos sedimentos oceânicos, onde podemos extraí-los e estudar sua composição química.”
As plantas usam o hidrogênio da água da chuva para produzir a camada externa cerosa de suas folhas, que sobrevive nos sedimentos oceânicos por milhões de anos. A cera da folha funciona como uma cápsula do tempo preservada nos sedimentos oceânicos.
Depois de transportar o sedimento de milhões de anos da África para seu laboratório em Siracusa, Rubbelke e Bhattacharya usaram calor e pressão para extrair lipídios (por exemplo, moléculas de gordura) e depois usaram uma variedade de solventes para isolar a classe exata de moléculas que eles eram. procurando medir. A partir dessas moléculas, eles determinaram o número de diferentes tipos de hidrogênio presentes.
Os pesquisadores diluem núcleos de sedimentos com uma variedade de solventes. As amostras são forçadas através de uma coluna de sílica gel, que retém os produtos químicos indesejados e deixa os alcanos que desejam medir. A linha escura na parte inferior do líquido, nas três colunas do meio, é onde alguns produtos químicos extras ficam presos, enquanto outros produtos químicos podem atravessar o gel e pingar nos frascos na parte inferior.
“Quando medimos a quantidade de isótopos pesados e leves de hidrogénio nas ceras, revelamos diferentes processos físicos, como o aumento das chuvas ou a distância percorrida pelo vapor de água”, diz Rubbelke. “Podemos, portanto, identificar mudanças nestes processos observando as mudanças de longo prazo no hidrogênio.”
Ao comparar os seus dados com modelos climáticos, verificam até que ponto esses modelos captam bem as alterações climáticas passadas, o que pode, por sua vez, melhorar a precisão desses modelos na previsão de chuvas futuras. Como observa Bhattacharya, isto é fundamental porque os modelos climáticos discordam frequentemente sobre se certas regiões ficarão mais húmidas ou mais secas em resposta ao aquecimento global.
“Estamos usando dados do mundo real do passado geológico antigo para melhorar a nossa capacidade de modelar as mudanças nas chuvas à medida que o planeta aquece”, diz ela.
O terceiro autor do estudo, Ran Feng, professor assistente de ciências da Terra na Universidade de Connecticut, ajudou a analisar os dados de comparação e examinou especificamente o mecanismo proposto que explica as condições húmidas do Plioceno no sudoeste de África. Ela diz que muitas características das alterações climáticas em curso são reencarnações dos climas quentes do passado.
“No nosso caso, demonstrámos que o padrão de temperatura da superfície do mar em torno da África do Sul é fundamental para explicar as condições hidroclimáticas anteriores desta região”, observa Feng. “Olhando para o futuro, a forma como este padrão de temperatura da superfície do mar poderá evoluir tem implicações profundas para as mudanças ambientais na África do Sul”.
Rubbelke, cujo interesse pela investigação paleoclimática começou no ensino secundário, enquanto estudava núcleos de gelo e isótopos de oxigénio, diz que o trabalho que está a realizar ao lado de Bhattacharya em Siracusa é particularmente gratificante porque estão a contribuir com dados valiosos para uma área onde existe actualmente uma lacuna de conhecimento.
“Esta pesquisa é muito interessante porque não existem muitos registros paleoclimáticos do Hemisfério Sul, pelo menos em comparação com o Hemisfério Norte”, diz Rubbelke. “Sinto que estou realmente contribuindo para um esforço de pesquisa internacional para corrigir isso”.
Quanto a saber se o futuro será mais húmido ou mais seco no sudoeste de África, os resultados da equipa sugerem que ambos são possíveis, dependendo de onde ocorrem temperaturas extremas da superfície do mar.
Embora não possa ser feito muito para inverter o aquecimento global, a não ser cortar completamente a utilização de combustíveis fósseis, os investigadores dizem que este estudo ilumina a necessidade de as comunidades vulneráveis terem as ferramentas e os recursos para se adaptarem a estes eventos climáticos extremos aparentemente mais frequentes.
“Um aspecto fundamental para ajudar as comunidades vulneráveis envolve melhorar a nossa capacidade de prever extremos hidroclimáticos”, diz Bhattacharya. “O nosso estudo responde diretamente a esta necessidade, pois mostramos que os padrões de temperatura da superfície do mar influenciam fortemente a capacidade dos modelos climáticos de prever mudanças nas precipitações no sudoeste de África”.
A pesquisa de Bhattacharya e Rubbelke neste projeto foi apoiada por doações da National Science Foundation: OCE-1903148, OCE-2103015 e EAR-2018078.
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