Pesquisadores do paleoclima do MIT descobrem ‘viés de aquecimento’

Os pesquisadores observam um “viés de aquecimento” nos últimos 66 milhões de anos que pode retornar se as camadas de gelo desaparecerem.

Está cada vez mais claro que as condições de seca prolongada, calor sem precedentes, incêndios florestais persistentes e tempestades frequentes e mais perigosas nos últimos anos são um resultado direto do aquecimento global causado pela adição de dióxido de carbono à atmosfera pelos humanos. novo Com Um estudo de eventos climáticos extremos na história antiga da Terra sugere que o planeta de hoje pode se tornar mais volátil à medida que continua a aquecer.

O estudo, publicado em 11 de agosto de 2021, em progresso da ciência, examina o registro paleoclimático nos últimos 66 milhões de anos, durante a Era Cenozóica, que começou logo após a extinção dos dinossauros. Os cientistas descobriram que, durante este período, as flutuações no clima da Terra sofreram um súbito “viés de aquecimento”. Em outras palavras, houve mais eventos de aquecimento global – períodos prolongados de aquecimento, com duração de milhares a dezenas de milhares de anos – do que eventos de resfriamento. Além disso, os eventos de aquecimento tendem a ser mais extremos, com mudanças de temperatura maiores, do que os eventos de resfriamento.

Os pesquisadores dizem que uma possível explicação para esse viés de aquecimento pode estar em um “efeito multiplicador”, onde um pequeno grau de aquecimento – por exemplo, de vulcões liberando dióxido de carbono na atmosfera – acelera certos processos biológicos e químicos que aumentam essas flutuações, levando a , em média, para um maior aquecimento.

Curiosamente, a equipe observou que essa tendência ao aquecimento global desapareceu há cerca de 5 milhões de anos, na época em que as camadas de gelo começaram a se formar no hemisfério norte. Não está claro que efeito o gelo tem na resposta da Terra às mudanças climáticas. Mas com o recuo do gelo do Ártico hoje, o novo estudo sugere que um efeito cascata pode estar ressurgindo, e o resultado pode ser uma amplificação adicional do aquecimento global causado pelo homem.

“Os mantos de gelo no hemisfério norte estão encolhendo e podem desaparecer como resultado de longo prazo das ações humanas”, disse o autor do estudo Konstantin Arnschedt, um estudante graduado do Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias do MIT. “Nossa pesquisa sugere que isso pode tornar fundamentalmente o clima da Terra mais vulnerável a fenômenos de aquecimento global extremos e de longo prazo, como aqueles vistos no passado geológico.”

O estudo Arnscheidt foi co-autoria de Daniel Rothman, professor de geofísica do MIT, e co-fundador e co-diretor do Centro Lorenz do MIT.

impulso volátil

Para sua análise, a equipe consultou grandes bancos de dados de sedimentos contendo foraminíferos bentônicos do fundo do mar – organismos unicelulares que existem há centenas de milhões de anos e cujas cascas duras são preservadas nos sedimentos. A formação dessas conchas é influenciada pela temperatura do oceano à medida que os organismos crescem; Portanto, as conchas são um proxy confiável para as temperaturas da Terra antiga.

Durante décadas, os cientistas analisaram a composição dessas conchas, coletadas em todo o mundo e datadas de diferentes períodos de tempo, para rastrear como a temperatura da Terra flutuou ao longo de milhões de anos.

“Ao usar esses dados para estudar eventos climáticos extremos, a maioria dos estudos se concentrou em grandes aumentos individuais na temperatura, geralmente de alguns graus. Celsius “Em vez disso, tentamos analisar as estatísticas gerais e analisar todas as volatilidades relevantes, em vez de escolher as grandes oscilações”, disse Arnschedt.

A equipe inicialmente realizou uma análise estatística dos dados e observou que nos últimos 66 milhões de anos, a distribuição das flutuações da temperatura global não se assemelhava a uma curva de sino padrão, com caudas simétricas representando probabilidade igual de calor extremo e frio extremo. flutuações. Em vez disso, a curva estava visivelmente desequilibrada, inclinando-se mais para eventos quentes do que para eventos frios. A curva também mostrou uma cauda significativamente mais longa, representando eventos quentes que eram mais extremos, ou com uma temperatura mais alta, do que os eventos frios mais intensos.

“Isso sugere que há algum tipo de amplificação em relação ao que você esperaria de outra forma”, diz Arnscheidt. “Tudo aponta para algo fundamental que está causando esse impulso, ou tendência para eventos de aquecimento global.”

“É justo dizer que o sistema terrestre está se tornando mais volátil, no sentido de aquecimento”, acrescenta Rothman.

multiplicador de aquecimento

A equipe se perguntou se esse viés de aquecimento global pode ser o resultado de “ruído duplo” no ciclo climático do carbono. Os cientistas há muito reconheceram que temperaturas mais altas, até certo ponto, tendem a acelerar os processos biológicos e químicos. Uma vez que o ciclo do carbono, que é um dos principais impulsionadores das flutuações climáticas de longo prazo, consiste em tais processos, os aumentos na temperatura podem levar a flutuações maiores, enviesando o sistema para eventos de aquecimento extremo.

Em matemática, existe um conjunto de equações que descrevem essa amplificação geral ou efeitos multiplicadores. Os pesquisadores aplicaram essa teoria da multiplicação em suas análises para ver se as equações poderiam prever a distribuição assimétrica, incluindo o grau de inclinação e o comprimento de suas caudas.

No final, eles descobriram que os dados e o viés observado em relação ao aquecimento global podem ser explicados pela teoria da duplicação. Em outras palavras, é muito provável que, nos últimos 66 milhões de anos, os períodos de aquecimento moderado em média tenham sido intensificados por efeitos multiplicadores, como a resposta a processos biológicos e químicos que aqueceram ainda mais o planeta.

Como parte do estudo, os pesquisadores também analisaram a relação entre os eventos de aquecimento anteriores e as mudanças na órbita da Terra. Ao longo de centenas de milhares de anos, a órbita da Terra em torno do Sol torna-se regularmente mais ou menos elíptica. Mas os cientistas se perguntam por que tantos eventos anteriores de aquecimento coincidem com essas mudanças, e por que esses eventos são tão altos em comparação com o que uma mudança na órbita da Terra faria por conta própria.

Portanto, Arnscheidt e Rothman incorporaram as mudanças orbitais da Terra ao modelo multiplicador e sua análise das mudanças de temperatura da Terra, e descobriram que os efeitos multiplicadores podem amplificar, em média, um aquecimento modesto devido às mudanças na órbita da Terra.

“O clima aquece e esfria em conjunto com as mudanças tropicais, mas os próprios ciclos tropicais só irão prever mudanças modestas no clima”, diz Rothman. “Mas se considerarmos um modelo multiplicador, o modesto aquecimento, combinado com esse efeito multiplicador, pode levar a eventos extremos que tendem a ocorrer ao mesmo tempo que essas mudanças tropicais.”

“Os humanos impõem a ordem de uma nova maneira”, acrescenta Arnscheidt. “E este estudo demonstra que, quando aumentamos a temperatura, é provável que interajamos com esses efeitos naturais amplificados.”

Referência: “Climate Cycle Event Asymmetry – Cenozoic Carbon Extremes” por Konstantin W. Arnstedt e Daniel H. Rothman, 11 de agosto de 2021, disponível aqui. progresso da ciência.
DOI: 10.1126 / sciadv.abg6864

Esta pesquisa foi apoiada, em parte, pelo MIT College of Science.