Formação da Terra e os Períodos de
Formação
Estima-se que a Terra foi formada há aproximadamente 5 bilhões de
anos a partir de uma nuvem de poeira e gases à deriva no espaço (nebulosa
solar). Os minerais densos afundaram, concentrando-se no centro, e os mais
leves formaram uma fina crosta rochosa. Existem poucas evidências para nos
contar como o clima mudou em cerca de 90% do tempo de vida da Terra. Nós não
sabemos aonde os oceanos e continentes estavam, ou quais eram precisamente os
constituintes da atmosfera.
As primeiras rochas sedimentares foram depositadas há aproximadamente 3.700
milhões de anos na Era Pré-cambriana, quando as temperaturas eram
cerca de 10oC maiores do que no presente. As algas e as bactérias,
as primeiras formas de vida, apareceram há aproximadamente 3.500 milhões de
anos, mas seus fósseis forneceram pouca evidência das mudanças climáticas. Tudo
que sabemos é que em algum tempo entre 2.700 e 1.800 milhões de anos atrás,
geleiras e glaciais eram amplamente distribuídos. Até então a Terra ficou livre
de geleiras e glaciais por cerca de 800 milhões de anos.
O
período Pré-cambriano final (final do proterozóico) começou há aproximadamente
1.000 milhão de anos e incluiu 3 episódios glaciais distintos, cada um durando
cerca de 100 milhões de anos. Ainda não é claro aonde esses eventos ocorreram e
o quão espalhados eles foram, mas não existem dúvidas que eles foram os maiores
eventos climáticos.
Seguindo a Era Pré-cambriana, o clima se aqueceu apreciavelmente e permaneceu
relativamente quente pela maior parte dos 300 milhões de anos seguintes. Esta
era, de 570 a 245 milhões de anos atrás, é conhecida como a Era Paleozóica.
Evidências de um breve período glacial há aproximadamente 450 milhões de anos
pode ser encontrado nas formações rochosas do Sahara (e da Bacia do Paraná).
Durante o período seguinte, o Carbonífero, as temperaturas caíram, culminando
na longa glaciação Permo-carbonífera de 330 a 245 milhões de anos atrás. As
glaciações parecem ter ocorrido no sul da África, América do Sul e Austrália.
Esta época gelada coincidiu com a formação do supercontinente Pangea, quando
todas as massas de terra do planeta estavam unidas e estendendidas de
polo a polo. O que é hoje a Antártica, Austrália e Índia estavam localizadas em
altas latitudes, próximo ao Polo Sul e formavam um centro de glaciação.
Durante a Era Mesozóica, de 245 a 65 milhões de anos atrás, Pangea dividiu-se
em 2 enormes massas de terra, uma setentrional, denominada Laurásia e outra
austral, Gondwana. A América do Norte e a Europa estavam unidas, assim como
América do Sul e África, de forma que o Oceano Atlântico ainda não existia. A
África ainda não tinha se unido à Europa , a Índia era uma grande ilha nas
latitudes médias do HS, e um raso mar tropical, chamado de Tétis se estendia da
América Central até a Indochina. A Austrália estava em latitudes médias e altas
e ainda ligada à Antártica. O clima era geralmente quente, com relativamente
pouca diferença nas temperaturas entre os polos e os trópicos – esta era a Era
dos dinossauros. Existe evidência de alguma flutuação no clima através desta
Era, e parece ter ocorrido um breve resfriamento no final da Era que coincidiu
com a extinção em massa dos dinossauros. O nível do mar era aproximadamente 100
metros mais elevado do que atualmente. Esta maior massa de água oceânica
inundou aproximadamente 20% de áreas continentais que estão agora sobre água,
incluindo porções oeste da Europa, norte da África, e Norte da América do
Norte.
O cenozóico cobre os últimos 65 milhões de anos da história da Terra. Esta Era
envolveu um resfriamento de longo termo, contudo não foi um declínio suave:
períodos longos, relativamente estáveis foram intercalados com períodos mais
rápidos, sendo os maiores eventos de resfriamento há aproximadamente 50 e 38
milhões de anos. Do resfriamento posterior, há aproximadamente 15 milhões de
anos resultou a formação de montanhas glaciais no hemisfério norte assim
como as geleiras da Antártica.
Há aproximadamente
50 milhões de anos, os continentes começaram a se afastar da Antártica. A
América do Sul e Austrália moveram-se para o norte, desde a Antártica até suas
posições presentes, como resultado do movimento das placas continentais. À
medida que o estrito de Drake, entre a América do Sul e a Antártica, foi
aberto, a circulação oceânica sul tornou-se circumpolar, e as temperaturas da
superfície e de águas profundas se resfriaram gradualmente (mais do que 10oC).
As geleiras da Antártica se desenvolveram sobre este período e uma banquisa de
gelo no leste da Antártica se formou há aproximadamente 14 milhões de anos. O
pólen dos testemunhos oceânicos mostra que florestas temperadas existiram na
Antártica há 20 milhões de anos. O volume de gelo Antártico aumentou,
alcançando seu valor presente há aproximadamente 5 milhões de anos, e as atuais
banquisas de gelo do HN surgiram há aproximadamente 3 milhões de anos. A
tendência geral nos últimos 50-100 milhões de anos foi de resfriamento do clima
desde o quente Cretáceo até os dias atuais.
O segundo período da Era Cenozóica é o Quaternário, iniciado há aproximadamente
1,6 milhões de anos, incluindo o tempo presente, durante o qual o Homo
sapiens se desenvolveu. Este período começou com o Época do Pleistoceno
durante a qual ocorreram 7 glaciações, com mais do que 32% da Terra coberta por
gelo. Essas idades do gelo ocorreram grosseiramente a cada 100.000 anos e foram
intercaladas com curtos interglaciais quentes.
O período glacial mais recente alcançou seu pico há aproximadamente 18.000
anos. Geleiras superiores a 3 km de espessura cobriram a maior parte da América
do Norte e toda a Escandinávia, e estenderam-se para o norte das Ilhas
Britânicas e nos Urais. No hemisfério sul, a maior parte da Nova Zelândia e
Argentina ficou sob o gelo. Depois, há aproximadamente 12.000 anos, um
dramático aquecimento começou e há 7.000 anos as geleiras da América do Norte e
Escandinávia derreteram. À medida que os níveis dos mares subiram, as linhas
costeiras dos continentes gradualmente assumiram suas presentes formas.
Nós estamos vivendo atualmente na Época do Holoceno, um período quente que
começou há 10.000 anos atrás. Mas não estamos certos se as glaciações
periódicas cessaram ou se estamos num período interglacial que terminará em
outra idade do gelo.
O
clima dos últimos 20.000 anos
Diversos tipos de evidências geológicas indicaram que os climas passados
da Terra flutuaram entre glaciações e períodos livres de gelo. Vamos começar
nosso estudo analisando o caso mais recente de grande mudança climática (o
último máximo glacial). Este período (14.000–22.000 anos atrás) pode ser
dividido nas fases de degelo (aproximadamente 10.000–14.000 anos atrás), e do
presente Holoceno interglacial (0-10.000 anos atrás).
O último máximo glacial estendeu-se de aproximadamente 22.000 a 14.000
anos atrás. A glaciação tem sido chamada de Wisconsin, Weichselian, ou Wurm,
dependendo da região aonde é referida, América do Norte, oeste da Europa ou
Alpes. A reconstrução dos eventos tem sido grandemente ajudada pela datação com
radiocarbono, que tem uma precisão de 1000–2000 anos na maior parte do período
estudado.
Mudanças
na cobertura de neve e gelo
Os aspectos mais dramáticos do último máximo glacial foram as grandes
geleiras. Apesar da cobertura de gelo ter aumentado em muitas áreas, as maiores
acumulações foram no leste da América do Norte (Laurentide) e no noroeste da Europa (Fennoscandian = Finlândia + Escandinávia). A
espessura das geleiras Laurentide e Fennoscandian é da ordem de 3500–4000 m.
Suas formações requereram evaporação de 50–60 x 106 km3 de água dos oceanos. A
melhor estimativa para o consequente rebaixamento do nível do mar é de 121 ± 5
m. Aproximadamente 1/2 ou 2/3 do volume global do gelo foi usado na formação da
enorme geleira de Laurentide. Ela se estendeu desde as Montanhas Rochosas até a
costa do Atlântico e do Oceano Ártico para o sul, até as posições presentes dos
rios Missouri e Ohio. Na Europa a geleira Fennoscandian alcançou o norte da
Alemanha e a Holanda.
A figura acima representa a distribuição de
gelo no hemisfério norte (terra e oceano) para janeiro há 18.000 anos.
No Hemisfério Norte as grandes mudanças na cobertura de
gelo sobre terra ocorreram paralelamente às grandes mudanças sobre o oceano.
Frentes polares oceânicas e gelo oceânico migraram para o equador em ambos os
hemisférios. Algumas das modificações mais dramáticas ocorreram no Atlântico
Norte. Atualmente, o nordeste do Atlântico está pelo menos sazonalmente, livre
de gelo até 78ºN, no Mar da Noruega. Esta condição reflete a advecção da
corrente quente Norte Atlântica para a região. Durante a última idade do gelo,
a frente polar oceânica migrou até aproximadamente 45ºN. Ao norte desta
latitude, o oceano era coberto principalmente por gelo marinho durante o
inverno. Esta configuração resultou numa região da superfície da Terra (120ºW
a 90ºE, norte de 45-50ºN) coberta ambos por gelo e tundra.
Virtualmente, há 18.000 anos todas as regiões do mundo capazes de
suportar testemunhos de cobertura de neve expandiram suas coberturas de gelo.
Nos trópicos, montanhas glaciais foram formadas ou expandidas na Nova Guiné,
Havaí, leste da África e nos Andes. Essas mudanças, junto com a redução nos
limites da linha de neve de aproximadamente 1000 m e variações no pólen, são
consistentes com uma depressão térmica de 5–6ºC em elevações superiores a 2000
m.
A figura acima ilustra p diagrama esquemático
da variação da vegetação no Quaternário final em (a) montanhas do leste
africano e (b) regiões altas da Nova Guiné. Nota-se o rebaixamento de
aproximadamente 1 km das linhas de neve e das zonas de vegetação.
No Hemisfério Sul a glaciação foi aproximadamente
síncrona com o Hemisfério Norte. Os glaciais se expandiram no sul dos Andes e na Nova
Zelândia. Aspectos periglaciais (ambientes típicos de margens glaciais) ocorrem
em elevações inferiores do sudeste da Austrália. Na Antártica a geleira
Antártica Oeste deve ter aumentado de volume. Atualmente esta camada de gelo é
restringida pela proximidade do oceano; o nível do mar mais baixo deve ter
permitido uma significante expansão. Há 18.000 anos as elevações do interior da
camada de gelo Antártica Leste foram aproximadamente 400-500 m maiores do que
no presente.
Ocorreram também grandes modificações na
cobertura de gelo do mar Antártico. Atualmente a cobertura de gelo marinho no
inverno no Oceano Sul (Mar Antártico) é aproximadamente igual à quantidade de gelo
na Antártica (~15 X 106 km2). Há 18.000 anos o gelo
marinho representava aproximadamente o dobro da cobertura de gelo da Antártica.
Mudanças
adicionais da temperatura nas altas e médias latitudes
Numerosos registros indicam grandes mudanças
do clima nas áreas que fazem fronteiras com as camadas de gelo. Na América do
Norte e Europa a tundra se estendeu para o sul a partir das margens do gelo,
com a extensão geográfica muito maior no oeste da Europa do que na América do
Norte (algumas partes dos depósitos de
tundra não são bem datados mas é razoável assumir que elas refletem condições
inteiramente glaciais). Na América do Norte, a fina faixa de tundra foi
substituída ao sul por uma floresta boreal de pinheiros espruce. Ao sul de 35ºN,
florestas de carvalho, vegetação local de pradaria, e baixos níveis de rios
davam uma visão da aridez global da idade do gelo. O limite de 34ºN tem sido
interpretado como a posição média da frente polar, que hoje é localizada
aproximadamente 1200 km ao norte, no sul do Canadá. Nas regiões ao sul da
geleira de Laurentide, existem combinações de mamíferos (elementos frios e
quentes) que não ocorrem no presente.
A figura acima ilustra o mapa esquemático dos
padrões inferidos de vegetação na Europa durante o último máximo glacial.
Na Europa, desertos polares devem ter coberto
a maior parte da área entre a margem sul da geleira de Fennoscandian e a margem
norte dos glaciais alpinos expandidos. Esta região foi povoada por vertebrados
típicos do Ártico tais como veados, mamutes e raposas do Ártico. Mais a leste,
depósitos eólicos soprados pelo vento (loess), típicos de condições secas e
frias das estepes, se estenderam das planícies ao leste europeu através da
Eurásia até a China central. Como as mudanças no nível médio do mar expuseram o
estreito de Bhering, o cinturão de estepe deve ter continuado através da
Sibéria até o Alaska. Apesar das condições severas, o corredor Sibéria-Alaska
(Beringia) é notável por seus grandes números de fósseis de grandes vertebrados
(mamutes, bisões (búfalo norte-americano), veados, cavalos). Existe evidência
que o homem primitivo caçou essas populações durante sua migração para a
América do Norte. Uma variedade de índices paleoclimáticos tem sido usada para
estimar mudanças de temperatura sobre terra. Apesar de existirem algumas
mudanças nos resultados, as estimativas geralmente sugerem que nas latitudes
médias as temperaturas reduziram-se aproximadamente 10°C (média anual) nas
regiões próximo as geleiras Laurentide e Fennoscandian. Mudanças nas
temperaturas ao sul da geleira de Laurentide podem ter sido mais severas no
inverno do que no verão, um aspecto que talvez reflita as intrusões de ar polar
das geleiras. Estima-se que as
temperaturas de inverno no Tennessee, Carolina do Sul e no noroeste da Europa
eram 15-20°C mais frias do que no presente. Exceto para a China central (10°C),
estimativas de decréscimo de temperatura são da faixa de 5-8°C para um grande
número de áreas terrestres nas latitudes médias, como por exemplo o oeste dos
Estados Unidos, sudeste da Austrália, Nova Zelândia e Chile. Estimativas de
decréscimo de temperatura para regiões no oeste da América do Norte afetadas
por massas de ar marítimo são da ordem de 4-5°C.
Mudanças na Precipitação
Com poucas exceções, a maior parte do
planeta parece ter sido seca durante a última idade do gelo. Padrões de
precipitação variaram por cinturão de latitude. Nas altas latitudes, mudanças
da taxa de acumulação nos núcleos de gelo da Groenlândia e Antártica sugerem
que a precipitação decresceu aproximadamente 50% nas regiões
polares.
As condições eram úmidas em algumas
regiões terrestres das latitudes médias afetadas pelos oestes deslocados
equatorialmente e sistemas de baixa pressão que se formam neste cinturão.
Extensivos lagos desenvolveram-se na “Great Basin” do oeste da América do Norte
e Rússia Européia. A proximidade das camadas de gelo podem ter contribuído para
a formação desses lagos por uma combinação de temperaturas do ar inferiores
(implicando menor evaporação), algum aumento de precipitação, e/ou água
de degelo glacial/ bloqueio físico de sistemas de drenagem. Uma combinação de
aumento de precipitação (cerca de 2.4 vezes) e declínio de temperatura (5-7°C)
pode explicar algumas mudanças no nível dos lagos no Pleistoceno no oeste dos
Estados Unidos. Contudo, como existe um número de incertezas nesses cálculos,
estas estimativas devem ser tratadas com cautela.
A figura acima ilustra o mapa global
dos níveis dos lagos há 18.000 anos.
O clima foi relativamente úmido no
noroeste da África, no “Middle East”, no sul da Austrália, e no sul da América
do Sul. Essas regiões, presentemente nas margens polares dos cinturões áridos
subtropicais, se beneficiaram dos deslocamentos dos sistemas de baixa pressão
das latitudes médias para o equador, que poderiam presumivelmente se deslocar
ao longo da fronteira do gradiente máximo de temperatura (margens do mar de
gelo) em ambos os hemisférios.
O aumento total na aridez à superfície
há 18.000 anos é consistente com um aumento nas concentrações de poeiras
atmosféricas, como registrado nos núcleos de gelo da Groenlândia e Antártica e
aumentos nos sedimentos eólicos soprados pelo vento nos núcleos do mar profundo
equatorial Atlântico. A aridez da Idade do Gelo é também consistente com uma
maciça transferência de carbono dos reservatórios terrestres para os marinhos.
A transferência de carbono glacial-interglacial é aproximadamente equivalente a
aproximadamente 1/4 a 1/3 da quantidade total de carbono armazenado nas plantas,
solos e na plataforma continental, isto é, aproximadamente 0.5-0.7 x 1018
g de carbono. Como resultado do aumento da aridez e extensão do gelo, o albedo
da superfície (verão) aumentou de 0.14 para 0.22.
A idade do gelo nos trópicos
Além da evidência de rebaixamento do
limite de acumulação de neve nas montanhas tropicais, ocorreram também mudanças
no clima nas regiões baixas. Nosso conhecimento sobre mudanças na precipitação
é melhor do que sobre mudanças na temperatura. Estimativas esparsas da última
são de aproximadamente 4-5°C.
Existe uma evidência moderadamente boa
de que as regiões baixas tropicais foram mais secas durante o último máximo
glacial. Os níveis dos rios na África tropical e América Central eram muito
baixos, com níveis de água em alguns dos maiores lagos do leste africano
250-500 m abaixo dos níveis presentes. Dunas de areia expandiram-se no
sub-Sahara e América Central. Tem sido sugerido que a floresta Amazônica pode
ter sido reduzida a poucos refúgios (regiões localizadas de precipitação mais
elevada). Esta hipótese é baseada em observações biológicas das variações
geográficas presentes na diversidade de vários tipos de biota da Bacia
Amazônica, ex. angiospermas (plantas com flores) e borboletas. As ilhas de alta
diversidade podem refletir regiões mais úmidas, enquanto regiões de baixa
diversidade têm sido interpretadas como savanas.
A figura acima ilustra áreas de
refúgio propostas para certas espécies de (a) angiospermas e (b) borboletas na
Bacia Amazônica durante as fases do clima seco no Pleistoceno.
Inferências sobre a história do clima
tropical podem ser consideradas suspeitas devido à escassez de boas
localizações de regiões de baixadas. Dada às limitações da amostra, existe uma
razoável quantidade de evidências do decréscimo da precipitação tropical. Por
exemplo, existem acentuadas concentrações de feldspato e argila mineral ilita
(argilomineral) nos sedimentos do fundo do mar, originários dos rios Amazonas e
Zaire (Congo). Feldspato e ilita são normalmente alterados sob condições
úmidas; então sua preservação sugere condições mais secas. Pólen, esporos e
fluxos de diatomácia nos sedimentos do rio Zaire também indicam condições
secas.
Similarmente, registros de pólen de
regiões baixas nas Américas Central e do Sul suportam interpretações de
condições mais secas. Um aumento geral de evaporação líquida (nível do mar mais
rebaixado) tem sido ligado a salinidades significantemente mais altas em alguns
mares marginais (mares Mediterrâneo e Vermelho). Aumentos de salinidade
estimadas para os mares Mediterrâneo e Vermelho são 1-3 e 10%, respectivamente.
As condições hipersalinas no Mar Vermelho provavelmente aproximaram a
tolerância limite dos organismos planktônicos.
Mudanças na temperatura da superfície do
oceano
Em regiões afetadas pelas migrações de gelo
marinho e frentes oceânicas polares, a temperatura da superfície do mar (TSM)
decresceu cerca de 6-10°C. Condições frias algumas vezes se estenderam nas
regiões lestes dos oceanos equatoriais e provavelmente refletem, em parte, um
aumento da ressurgência ao longo do equador.
Sobre grandes partes dos oceanos tropicais
restantes, mudanças de TSM foram aparentemente muito menores – apenas 1-2°C. Na
maior parte das áreas, esta zona de TSM estável se estendeu em direção ao polo
até 40° de latitude. Como as condições tropicais não mudaram muito e as
condições polares mudaram grandemente, existiu uma compactação dos “espaços de
vida” nas regiões de transição. O decréscimo de TSM globalmente mediado foi de
aproximadamente 1.6°C.
Muito menos é conhecido sobre variações na
salinidade durante o último máximo glacial. Salinidades a superfície foram
provavelmente inferiores na área de deslocamento das frentes polares.
Salinidades aumentaram nas bacias marginais dos mares Mediterrâneo e Vermelho.
Diferenças presentes nas salinidades entre o Atlântico Norte e o Pacífico Norte
foram acentuadas de aproximadamente 50%, com salinidades nas baixas latitudes do Atlântico aumentando de
talvez 1.0%.
O Degelo - estrutura temporal do degelo
O derretimento das grandes geleiras
representa um dos mais rápidos e extremos exemplos de mudança climática
verificados no registro geológico. Apesar de remanescentes residuais das
geleiras de Laurentide terem durado até 6000-7000 anos atrás, a maior parte do
gelo desapareceu dentro de um intervalo de aproximadamente 5000 anos
(14.000-9000 anos atrás).
Estrutura temporal do degelo
Apesar da maior parte do degelo ter sido
iniciado há aproximadamente 13.000-14.000 anos, existe alguma evidência de um
derretimento anterior na Antártica e no norte do Mar da Noruega. O intervalo de
tempo de 16.000-13.000 anos atrás é algumas vezes denominado de “Glacial Final”
e é a época de máxima aridez nos lagos africanos. Alguns registros no Pacífico
datados com 14a.C sugerem produção esporádica de águas profundas no Pacífico
Norte durante o período de transição inicial.
Existe considerável estrutura para o padrão
de degelo após ~13.000 anos atrás. Isto ocorreu em 2 etapas principais: um
aquecimento abrupto (~13.000 anos atrás), seguido de um reverso climático há
aproximadamente 11.000 anos (denominado de “Younger Dryas” na Europa), e então
outro aquecimento abrupto (~10.000 anos atrás). Uma terceira etapa pode ter
ocorrido há aproximadamente 8.000 anos, marcando o final da saída da geleira
de Laurentide do Estreito de Hudson e
Baía de Hudson. As duas primeiras tendências de aquecimento são também
manifestadas como rápidas mudanças no nível do mar.
O
Holoceno - Mudanças na temperatura
Apesar dos remanescentes da geleira de
Laurentide não terem desaparecido até aproximadamente 7.000 anos atrás, o
Holoceno inicial (aproximadamente 4.500-10.000 anos atrás) tem sido considerado
mais quente do que os últimos 4500 anos.
As conclusões sobre o aquecimento do Holoceno inicial são baseadas em várias
linhas de evidência – deslocamentos latitudinais das zonas de vegetação no
leste da América do Norte e oeste da Europa e deslocamentos verticais de
vegetação e/ou glaciais montanhosos no oeste da América do Norte, Europa Alpina
e Nova Guiné. Um exemplo particularmente dramático envolve um pulso do
aquecimento do Holoceno no norte do Canadá em torno de 9.000 anos atrás. Vários
sítios nas latitudes médias e altas do Hemisfério Sul também registraram condições
mais quentes durante o Holoceno inicial.
Estimativas quantitativas das mudanças de
temperatura no Holoceno são disponíveis para algumas regiões. No meio-oeste dos
EUA, temperaturas médias anuais do
Holoceno inicial foram aproximadamente 2oC mais quentes do que no presente, com
a maior parte das mudanças devido ao aumento do aquecimento no verão. As
temperaturas no verão também aumentaram cerca de 2°C na Europa. A migração
vertical sugere aquecimento de cerca de 2°C na Nova Guiné, 4°C nos Alpes e aproximadamente
1oC no oeste dos EUA. As temperaturas foram 0.5-1.0°C mais quentes do que no
presente no sul da Ilha da Georgia (54°S) e na Antártica.
Sobre o oceano existe menos informação sobre
diferenças entre o Holoceno inicial e final. Existem 2 razões para isso. As
taxas de sedimentação de muitos núcleos em mar profundo são suficientemente
baixas, impedindo algumas vezes a discriminação temporal confiável. Além disso,
técnicas de testemunhagem usadas para recuperar sedimentos em mar profundo
muito frequentemente perdem os primeiros 20-30 cm do testemunho – um intervalo
que compreende o Holoceno final.
Existe informação suficiente dos núcleos de
mar profundo para descrever as seguintes conclusões sobre diferenças entre o
Holoceno inicial e final. Deslocamentos da fauna no sul das regiões polares
indicam que águas aquecidas penetram em latitudes mais altas no Holoceno
inicial. A evidência para maior aquecimento no Holoceno inicial é muito mais
ambíguo no Atlântico Norte, uma conclusão que parece ter surgido por diferenças
negligenciáveis entre os valores de carbono 18 nos núcleos de gelo da
Groenlândia entre o Holoceno final e inicial.
A transição de aproximadamente 3500-4500 anos
atrás marca o retorno dos climas mais
frios e mais secos do final do Holoceno. O resfriamento do Holoceno final é
algumas vezes denominado Neoglaciação. Desde este período, a circulação no
Atlântico Norte tem estado aproximadamente na sua posição presente.
Mudanças
na precipitação no Holoceno inicial
A primeira metade do Holoceno foi também
marcada por diferenças significantes nos padrões de precipitação. Por exemplo,
existiu uma extensão leste da “Península de Pradaria” nas Grandes Planícies da América do Norte com
um decréscimo estimado de 20% na precipitação. O oeste da América do Norte foi
também mais seco (um intervalo conhecido como “Altithermal” nesta região).
As mudanças mais pronunciadas nos padrões de
precipitação ocorreram no cinturão das monções da África e Ásia. Os níveis dos
lagos subiram a um máximo através da maior parte da África, desde o deserto da
Namíbia a 26oS até os trópicos norte. Regiões agora bem dentro do hiper árido
núcleo do Sahara, indicam condições úmidas e uma virada para o norte do
cinturão de chuvas de verão (monção) por pelo menos 600 km. Remanescentes
crocodilos, girafas, elefantes gazelas e hipopótamos têm sido encontrados ao
longo dos presentemente secos leitos fluviais (wadis). Papyrus, que
presentemente é restrito a metade sul do Sudão, estendeu-se 1500 km para o
norte, no Egito. A umidade crescente contribuiu para depósitos extensivos de
água subterrânea sob o Sahara.
A umidade acentuada no Holoceno inicial,
indicativo de uma monção sudeste mais
forte, se estendeu através do leste da Arábia Saudita, Mesopotâmia e na
presentemente seca região da Rajastan no noroeste da Índia. Existe evidência
também de uma monção mais forte em sedimentos longe da costa. No Mar das
Arábias oeste , fora da costa da Arábia Saudita, a fauna do Holoceno inicial
indica maior ressurgência, causada por um escoamento sudoeste mais forte (e
então acentuado transporte de Ekman das águas superficiais frias para a
superfície). No norte da Baia de Bengália (Índia), uma espécie foraminífera, indicativa de baixa
salinidade aumentou em abundância. Este aumento pode ser interpretado em termos
de maior escoamento dos rios Ganges e Brahmaputra. Camadas de baixa salinidade
superficial no leste dos Mares Mediterrâneo e Vermelho, provavelmente
resultantes de acentuada vazão, impediu o transbordamento, levando a sedimentos
ricos em matéria orgânica no Mediterrâneo e acumulação de salmoura ricos em
metal no Mar Vermelho.
A figura acima ilustra a reconstrução dos
níveis dos lagos durante a parte inicial do presente Holoceno interglacial
(6.000 anos atrás), mostrando que muitas áreas nos trópicos eram mais úmidas do
que no presente.
Mudanças
no Carbono 14
Outro aspecto do Holoceno envolve mudanças
nos níveis do 14C atmosférico. Sabe-se que existe um desvio secular nos
registros do 14C atmosférico. Contudo
até recentemente não era possível distinguir satisfatoriamente entre várias hipóteses
(desvio geomagnético, mudanças na radiação solar , ou mudanças no clima) que
pudessem afetar o reservatório de 14C atmosférico. Por exemplo, a variação das
taxas de produção de águas profundas poderia variar as taxas pelas quais a água
antiga reduzida do 14C é ressurgida e exposta à atmosfera. Variações no campo
geomagnético da Terra podem ser primariamente responsáveis pelas flutuações
indicadas na figura abaixo. Esta interpretação é suportada por medições
paleomagnéticas diretas. A figura abaixo também mostra as variações de 14C
atmosférico nos últimos 10.000 anos.
Composição atmosférica
Além dos altos níveis de poeira, os registros
dos núcleos de gelo registram outro aspecto notável da idade do gelo. Estudos
com núcleos de gelo na Groenlândia e Antártica indicam concentrações glaciais
de CO2 de aproximadamente 200 ppm, aproximadamente 75-80 ppm menos do que o
valor pré-industrial estimado de aproximadamente 280 ppm. Concentrações de
metano também caíram pela metade. As variações de CO2 podem ser devido a
variações na produtividade biológica marinha. Causas para as variações de
metano atmosférico não têm sido esclarecidas, mas podem refletir aumento da
aridez, já que terras úmidas são importantes fontes de metano. Desde que ambos
CO2 e CH4 absorvem radiação infravermelha que é emitida pela terra, mudanças em
suas concentrações irão causar uma realimentação climática. A perturbação na
forçante radiativa do CO2 é de aproximadamente 1.7 W/m2 e para o
metano é de aproximadamente 0.1-0.2 W/m2. Com a realimentação, as
mudanças do CO2 passam para 1.5°C nas temperaturas médias globais –
aproximadamente 40% do sinal do interglacial. Então as mudanças no CO2
representam uma amplificação muito importante da mudança climática
glacial-interglacial. Contudo as variações no metano parecem ser muito pequenas
para ter um efeito significante no efeito climático (~0.1-0.2°C).
A figura acima ilustra a concentração de CO2
atmosférico nos testemunhos de gelo em Byrd (Antártica).
Mudanças
na circulação atmosférica
Existiram também mudanças na direção e
velocidade do vento na idade do gelo. Direções do vento médio mudaram dos
presentes sudoestes para noroestes da idade do gelo. A advecção de ar muito
frio pelos fortes noroestes podem ter tido um significante efeito nas taxas de
evaporação na Corrente do Golfo. A maior quantidade de transferência de calor
latente do oceano para a atmosfera presentemente ocorre em tais regiões, com eventos de escala sinótica
associados com enormes fluxos de cerca
de 800-1000 W/m2. Tais valores devem ter sido excedidos no último
máximo glacial.
Estudos de índices de ressurgência e material
transportado pelo vento em núcleos de mares profundos sugerem aumentos de
aproximadamente 20% para os oestes do Pacífico Norte, aproximadamente 30% para
os alíseos do Pacífico Norte e 50% para os alíseos do Atlântico Norte.
Variações na ressurgência ao longo da corrente do Peru são consistentes com um
aumento de 30-50% nos alíseos do Pacífico Sul. Apesar destas mudanças,
registros do Atlântico Norte equatorial leste indicam que os cinturões de vento
não mudam latitudinalmente com velocidades acentuadas.
Núcleos de gelo também registram informação
sobre mudanças nos ventos na idade do gelo. As estimativas são baseadas nas
medições de concentrações de cloreto nos núcleos. O cloreto origina-se como um
sal marinho atmosférico. A concentração de sal marinho sobre o oceano é uma
função da altura acima da superfície do mar e da velocidade dos ventos (quanto
mais fortes os ventos, maior a concentração de sal marinho).
Variados conjuntos de dados consistentemente
indicaram que as velocidades do vento global a superfície pode ter aumentado de
20 para 50% e talvez mais. Tais mudanças nessa forçante podem ter exercido um
forte efeito na circulação oceânica. Os ventos mais fortes podem ter também afetado
a formação de gelo marinho. Por exemplo, vento mais fortes no Oceano Sul podem
ter causado um aumento da perda de calor oceânico para a atmosfera de cerca de
100 W/m2.
