O colapso da camada de gelo é inevitável? O que o gelo antigo revela sobre o nosso futuro

Cientistas do Mann Research Group conduziram um modelo climático para frente e para trás no tempo e descobriram uma dependência significativa do caminho no desenvolvimento das glaciações do Plioceno-Pleistoceno.

A comunidade de modelagem climática ficou particularmente incomodada com os ciclos glaciais e interglaciais dos últimos três milhões de anos, durante os quais o Hemisfério Norte alternou entre períodos com e sem grandes camadas de gelo.

De cerca de 1,25 milhão a 750.000 anos atrás — na época do Pleistoceno — ocorreu uma mudança nos ciclos glaciais chamada Transição do Pleistoceno Médio (MPT). Durante esse tempo, os ciclos glaciais/interglaciais mudaram de ocorrer a cada 41.000 anos para a cada 100.000 anos, com um aumento na amplitude e assimetria dos ciclos. Os cientistas estão trabalhando para entender por que essas mudanças aconteceram, considerando que a força de insolação — variação na energia que a Terra recebe do sol — não explica por si só a mudança.

Dependência do caminho na evolução glacial

Agora, cientistas do Mann Research Group na School of Arts & Sciences da University of Pennsylvania e do Potsdam Institute for Climate Impact Research descobriram uma forte dependência de caminho, também conhecida como comportamento de histerese, na evolução das glaciações do Plioceno-Pleistoceno. Isso significa que a evolução das glaciações não é apenas uma função de fatores como níveis de dióxido de carbono e produção solar, mas também que ela é limitada por eventos anteriores.

Eles mostram que uma diminuição gradual tanto no regolito — sedimento que impede o crescimento de grandes camadas de gelo — quanto na liberação de gases vulcânicos, quando as erupções liberam dióxido de carbono na atmosfera, são necessárias para produzir o MPT. Suas descobertas foram publicadas em Anais da Academia Nacional de Ciências.

“O que vimos neste estudo é que com a mesma quantidade de desgaseificação vulcânica, o modelo calcula diferentes concentrações de CO2 atmosférico. Isso indica que o ciclo do carbono não se comporta linearmente e depende de seu estado inicial”, diz a primeira autora Judit Carrillo, uma bolsista de pós-doutorado no Mann Research Group.

O cientista climático Michael E. Mann diz que esses resultados indicam que não é tarde demais para agir para impedir o colapso das atuais camadas de gelo.

Os pesquisadores explicam que o modelo determina para onde vai o dióxido de carbono liberado pelos vulcões. Isso pode ajudar os cientistas a prever melhor o impacto das emissões de gases de efeito estufa causadas pelo homem, diz Carrillo.

Pesquisa e descobertas baseadas em modelos

Esta pesquisa usou o modelo de sistema terrestre CLIMBER-2 de complexidade intermediária, que inclui componentes de atmosfera, oceano, camada de gelo e ciclo de carbono. Mann explica que este modelo permite que pesquisadores façam simulações de milhões de anos, o que não seria possível com os modelos mais complexos e detalhados. Matteo Willeit do Instituto Potsdam, coautor do artigo, liderou um estudo em 2019 usando este modelo para reproduzir as principais características dos ciclos glaciais/interglaciais do Plioceno-Pleistoceno.

No novo estudo, os pesquisadores se basearam no artigo de 2019, conduzindo o modelo para frente e para trás no tempo ao longo dos últimos três milhões de anos, testando diferentes configurações de regolito para avaliar seu impacto no MPT. Os resultados sugerem que o regolito esgotado e os níveis reduzidos de CO2 são necessários para produzir o ciclo de 100.000 anos em forma de dente de serra, mas que o dióxido de carbono determina o início do MPT de forma mais fundamental do que a taxa de esgotamento do regolito.

“Descobrimos que essa evolução é dependente do caminho e, para ser específico, não é reversível no tempo”, concluem os autores. “Em experimentos que começam com condições pré-industriais modernas e conduzem o modelo de volta no tempo com força orbital e tectônica da Terra com tempo reverso, as condições quentes e relativamente livres de gelo do Plioceno tardio e do Pleistoceno inicial não são reproduzidas.”

Mann acrescenta que essa descoberta tem implicações potencialmente mais amplas. “O fato de que a extensão da camada de gelo depende não apenas das concentrações de dióxido de carbono pela direção no tempo, ou seja, se o clima está em uma fase de resfriamento ou aquecimento, fornece um pouco de boas notícias”, ele diz. “Embora a extensão da camada de gelo tenha diminuído muito, e o nível do mar tenha ficado substancialmente mais alto na última vez em que os níveis de dióxido de carbono estavam tão altos quanto estão hoje, vários milhões de anos atrás, o colapso das camadas de gelo provavelmente ainda não está bloqueado. Temos uma pequena almofada se pudermos reduzir as emissões de carbono de forma drástica e rápida.”

Os pesquisadores alertam que, como as simulações são baseadas em um único modelo e como as simulações de longo prazo dos ciclos glaciais/interglaciais ainda estão em sua infância, seus resultados não são uma caracterização definitiva do comportamento do sistema climático, mas “devem ser considerados como fornecendo evidências de comportamento dinâmico que vale a pena investigar mais por meio de múltiplas estruturas de modelagem”. Eles observam que um próximo passo valioso deste trabalho seria estender as simulações ainda mais para trás no tempo, no Mioceno, quando os níveis de dióxido de carbono eram ainda mais altos.

Carrillo diz que o Mann Research Group está atualmente trabalhando para entender melhor como o ciclo do carbono funciona e por que o comportamento de histerese ocorre, além de trabalhar com uma nova versão do CLIMBER que tem maior resolução espacial para analisar melhor a camada de gelo da Groenlândia.

O estudo foi financiado pelo Ministério Federal Alemão da Educação e Pesquisa e pelo Universidade da Pensilvânia Escola de Artes e Ciências.