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Durante a última era glacial, o último máximo glacial há cerca de 20.000 anos, o clima no Atlântico Norte sofreu uma variabilidade multicentenária muito maior do que no atual período quente. Isto é apoiado por evidências encontradas em núcleos de gelo e do fundo do mar. Investigadores do MARUM – Centro de Ciências Ambientais Marinhas e do Departamento de Geociências da Universidade de Bremen, e da Vrije Universiteit Amsterdam (Holanda) demonstraram agora pela primeira vez, com base num modelo climático, que mecanismos internos como a distribuição da temperatura e da salinidade no oceano está a impulsionar esta variabilidade multicentenária. Seus resultados agora são publicados na revista Avanços da Ciência.
Embora a humanidade seja responsável pelo actual aquecimento climático global, o nosso planeta tem sofrido constantemente flutuações climáticas naturais ao longo do passado. Possíveis mecanismos de força para esta variabilidade teriam sido mudanças no brilho do sol ou erupções vulcânicas explosivas, mas também interações dentro do sistema atmosfera/oceano/gelo marinho. Os especialistas referem-se aqui a factores externos e internos que influenciam o sistema climático. A duração de tal oscilação, também chamada de variabilidade, pode variar consideravelmente.
Esta variabilidade climática é particularmente importante na investigação climática, especialmente para melhorar ainda mais a nossa compreensão dos efeitos das actuais alterações climáticas antropogénicas. No entanto, com algumas excepções, há muito que existe uma certa falta de clareza sobre as oscilações climáticas que duram séculos. Matthias Prange, primeiro autor do estudo e modelador do Sistema Terrestre no MARUM e no Departamento de Geociências, explica: “A variabilidade climática natural em escalas de tempo de centenas de anos ainda não é bem compreendida. Por um lado, não há séries temporais de observação que cobrem períodos de tempo tão longos. Por outro lado, existem apenas alguns registros de dados substitutos com resolução suficiente para esclarecer nesta escala de tempo. Também tem sido problemático que os modelos climáticos até o momento tenham tido grande dificuldade em representar a variabilidade climática natural no tempo. varia de 100 a 1.000 anos.”
Variabilidade climática natural durante o pico do período glacial quatro vezes mais forte
Contudo, os modelos continuaram a melhorar nos últimos anos e os cientistas que trabalham com Matthias Prange conseguiram agora utilizar um modelo climático bem testado para observar mais de perto a variabilidade climática natural numa escala de tempo de 100 a 1.000 anos durante o último pico do período glacial. Os paleodados disponíveis provenientes de núcleos de gelo e do fundo do mar mostram que a variabilidade climática natural intensificou-se durante o período entre 23.000 e 19.000 anos, e foi globalmente quatro vezes mais forte do que no Holoceno actual. Foi especialmente proeminente no Atlântico Norte. “O facto de termos agora modelos climáticos que podem representar tais mudanças na variabilidade climática natural é um reflexo dos grandes avanços na modelação climática e demonstra as impressionantes capacidades dos modelos”, segundo Prange.
Procurando fatores para forçamento interno
Não há evidências de forçamento externo para a variabilidade climática multicentenária. Na busca por outras causas, os cientistas voltaram sua atenção para possíveis mecanismos internos. “Usamos o conhecido Modelo do Sistema Terrestre Comunitário, CESM1.2., que também é usado para previsões do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas, e o alimentamos com as condições de contorno para a última era glacial”, diz Prange. “Inserimos o nível de concentração de gases de efeito estufa, a extensão da distribuição do gelo continental e os parâmetros orbitais característicos da época”.
Sal e temperatura
Quando a idade do gelo estava no seu auge e mais pronunciada, os cientistas conseguiram detectar uma oscilação espontânea no Atlântico Norte que durou várias centenas de anos, acompanhada por flutuações na Circulação Meridional do Atlântico (AMOC). Um ciclo, em que a AMOC se torna mais forte e depois mais fraca, dura cerca de 400 anos. Isto envolve o transporte de água com baixa salinidade do Sul para o Atlântico Norte. Ao longo do caminho torna-se ainda menos salino, de modo que a água do mar se torna mais leve e não afunda tão eficazmente nas profundezas do Atlântico Norte. A produção de águas profundas e o seu transporte em direção ao Atlântico Sul tornam-se, portanto, mais fracos.
O processo cíclico é autossustentado, uma vez que o enfraquecimento da AMOC resulta em menos água de baixa salinidade sendo novamente transportada para o norte a partir do Atlântico Sul. Consequentemente, a salinidade no Atlântico Norte pode aumentar novamente, resultando na produção de águas mais profundas. Como explica Matthias Prange, “Esses processos indicam que a variabilidade climática multicentenária está intimamente relacionada às diferenças na salinidade e na temperatura da coluna de água”. E embora as amplitudes da variação sejam baixas, há efeitos claros na extensão do gelo marinho do Atlântico Norte e nas temperaturas na Gronelândia. “As temperaturas médias anuais variam cerca de quatro graus Celsius como resultado das oscilações da AMOC”, conclui Prange.
Paleodados de alta resolução
Para apoiar estas descobertas dos modelos, os cientistas investigaram as temperaturas da superfície do mar durante esse período de tempo. “Para fazer isso, compilamos e analisamos todas as reconstruções de alta resolução de sedimentos marinhos do Atlântico Norte”, diz o Dr. Lukas Jonkers, coautor do estudo e micropaleontólogo do MARUM. “Alta resolução aqui significa que os pontos de dados de uma série não têm em média mais de 200 anos de intervalo, sem nenhum passo único superior a 1000 anos.” Os paleoarquivos estudados fornecem evidências de oscilações recorrentes de temperatura nas águas superficiais a cada 150 a 1000 anos durante o último máximo glacial, o que é consistente com a variabilidade climática multicentenária modelada com mecanismos de forçamento internos.
A importância de compreender os processos de feedback
Resultados de pesquisas recentes sublinham a importância do estudo detalhado e da compreensão dos processos de feedback no sistema climático. Matthias Prange enfatiza a necessidade de uma compreensão mais profunda da variabilidade climática em várias escalas temporais, uma vez que isto poderia ter ramificações para futuras alterações climáticas que poderiam levar a surpresas inesperadas e indesejáveis para as sociedades. Estas descobertas também estão incorporadas no trabalho do Cluster de Excelência “The Ocean Floor – Earth’s Uncharted Interface”, que tem sede no MARUM.
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