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Ao analisar os núcleos de gelo da Antártica, os cientistas da CU Boulder e uma equipe internacional de colaboradores revelaram a visão mais detalhada da história climática recente do planeta, incluindo temperaturas de verão e inverno que remontam a 11.000 anos, até o início do que é conhecido como Holoceno.
Publicado hoje em Naturezao estudo é o primeiro registro de temperatura sazonal desse tipo, de qualquer lugar do mundo.
“O objetivo da equipe de pesquisa era ultrapassar os limites do que é possível com as interpretações climáticas do passado e, para nós, isso significava tentar entender o clima nas escalas de tempo mais curtas, neste caso sazonalmente, do verão ao inverno, ano a ano. , por muitos milhares de anos”, disse Tyler Jones, principal autor do estudo, professor assistente de pesquisa e membro do Instituto de Pesquisa Ártica e Alpina (INSTAAR).
O estudo também valida um aspecto de uma teoria de longa data sobre o clima da Terra que não foi comprovada anteriormente: como as temperaturas sazonais nas regiões polares respondem aos ciclos de Milankovitch. O cientista sérvio Milutin Milankovitch levantou a hipótese há um século de que os efeitos coletivos das mudanças na posição da Terra em relação ao Sol – devido a variações lentas de sua órbita e eixo – são um forte impulsionador do clima de longo prazo da Terra, incluindo o início e o fim das eras glaciais (antes de qualquer influência humana significativa no clima).
“Estou particularmente entusiasmado com o fato de nosso resultado confirmar uma previsão fundamental da teoria usada para explicar os ciclos climáticos da era glacial da Terra: que a intensidade da luz solar controla as temperaturas de verão nas regiões polares e, portanto, o derretimento do gelo também”, disse Kurt Cuffey. , coautor do estudo e professor da Universidade da Califórnia em Berkeley.
Esses dados mais detalhados sobre os padrões climáticos de longo prazo do passado também fornecem uma linha de base importante para outros cientistas, que estudam os impactos das emissões de gases de efeito estufa causadas pelo homem em nosso clima presente e futuro. Ao saber quais ciclos planetários ocorrem naturalmente e por quê, os pesquisadores podem identificar melhor a influência humana nas mudanças climáticas e seus impactos nas temperaturas globais.
“Esta pesquisa é algo com o qual os humanos podem realmente se relacionar, porque experimentamos parcialmente o mundo através da mudança das estações – documentar como as temperaturas de verão e inverno variam ao longo do tempo se traduz em como entendemos o clima”, disse Jones.
Definição mais fina em meio à difusão
Cientistas de todo o mundo há muito estudam o clima passado da Terra usando núcleos de gelo coletados dos pólos. Essas colunas delgadas e cilíndricas de gelo, perfuradas de antigas camadas de gelo (principalmente na Antártida e na Groenlândia), fornecem dados valiosos de longo prazo presos no tempo sobre tudo, desde concentrações atmosféricas passadas de gases de efeito estufa até temperaturas passadas do ar e dos oceanos.
O núcleo de gelo da West Antarctic Ice Sheet (WAIS) Divide, o núcleo de gelo mais longo já perfurado por pesquisadores dos EUA, mede 11.171 pés (ou mais de 2 milhas) de comprimento e 4,8 polegadas de diâmetro – contendo dados de até 68.000 anos atrás. Núcleos de gelo como este são cuidadosamente cortados em seções menores que podem ser transportadas com segurança e armazenadas ou analisadas em laboratórios de núcleo de gelo em todo o país – como o Stable Isotope Lab em CU Boulder.
Para este estudo, os pesquisadores analisaram um registro contínuo de proporções de isótopos de água do núcleo de gelo WAIS. As razões entre as concentrações desses isótopos (elementos com o mesmo número de prótons, mas diferentes números de nêutrons) revelam dados sobre temperaturas passadas e circulação atmosférica, incluindo transições entre eras glaciais e períodos quentes no passado da Terra.
Medir as mudanças sazonais na história do nosso planeta a partir de núcleos de gelo é especialmente difícil, no entanto, devido aos detalhes necessários para suas escalas de tempo mais curtas. Um processo dentro das camadas de gelo conhecido como difusão, ou alisamento natural, pode borrar esse detalhe necessário.
Esses isótopos de água tendem a não ficar em um só lugar na camada superior de gelo, mas se movem em caminhos interconectados (semelhantes aos bolsões de ar no isopor) à medida que mudam de estado entre vapor e gelo, ao longo de décadas ou séculos, antes de solidificar suficientemente. Esse processo pode “desfocar” os dados que os pesquisadores estão tentando examinar. Mas, usando os núcleos de gelo de alta qualidade do manto de gelo da Antártica Ocidental, medições de resolução extremamente alta e avanços na análise de núcleos de gelo dos últimos 15 anos, a equipe foi capaz de corrigir a difusão presente nos dados e concluir o estudo. .
“Além disso, tivemos que desenvolver novos métodos inteiramente para lidar com esses dados, porque ninguém nunca os viu antes. Tivemos que ir além do que qualquer um fez no passado”, disse Jones.
Estudando isótopos estáveis
Enquanto o estudo detalha a história do clima da Terra, o trabalho por trás dele tem uma história própria.
Por mais de três décadas, os pesquisadores do Laboratório de Isótopos Estáveis do INSTAAR estudaram uma variedade de isótopos estáveis - formas não radioativas de átomos com assinaturas moleculares únicas – encontrados em todos os lugares, desde os núcleos de gelo internos e o carbono no permafrost até o ar em nossa atmosfera. . Jones ingressou no laboratório em 2007 como aluno de mestrado e nunca mais saiu.
“Tenho essa memória distinta de entrar no escritório de meu orientador, Jim White, por volta de 2013, e mostrar a ele que poderíamos extrair valores de verão e inverno neste registro dos últimos 11.000 anos – o que é extremamente raro. nosso entendimento, ninguém jamais havia feito isso antes”, disse Jones. “Olhamos um para o outro e dissemos: ‘Uau, isso vai ser realmente um grande negócio’.”
Demorou quase uma década para descobrir a maneira adequada de interpretar os dados, a partir de núcleos de gelo perfurados muitos anos antes dessa reunião.
Bruce Vaughn, co-autor e cientista-chefe do projeto, e gerente do Stable Isotope Lab, e Bradley Markle, co-autor do estudo e professor assistente do INSTAAR e do Departamento de Geologia, estavam lá para coletar o gelo em Antártica Ocidental que foi enviada de volta e analisada.
O próximo passo da equipe é tentar interpretar núcleos de gelo de alta resolução em outros lugares – como o Pólo Sul e no nordeste da Groenlândia, onde núcleos já foram perfurados – para entender melhor a variabilidade climática do nosso planeta.
“Os humanos têm uma curiosidade fundamental sobre como o mundo funciona e o que aconteceu no passado, porque isso também pode informar nossa compreensão do que pode acontecer no futuro”, disse Jones.
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