10 casos de flutuações antropogênicas no clima da Terra

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificação: 2023-12-16 16:14

Por muito tempo, o clima da Terra flutuou por dez razões diferentes, incluindo oscilações orbitais, mudanças tectônicas, mudanças evolutivas e outros fatores. Eles mergulharam o planeta na era do gelo ou no calor tropical. Como eles se relacionam com as mudanças climáticas antropogênicas contemporâneas?

Historicamente, a Terra conseguiu ser uma bola de neve e uma estufa. E se o clima mudou antes do aparecimento do homem, então como sabemos que somos nós os culpados pelo forte aquecimento que observamos hoje?

Em parte porque podemos traçar uma relação causal clara entre as emissões antropogênicas de dióxido de carbono e um aumento de 1,28 graus Celsius na temperatura global (que, aliás, continua) durante a era pré-industrial. As moléculas de dióxido de carbono absorvem a radiação infravermelha, de modo que à medida que sua quantidade na atmosfera aumenta, elas retêm mais calor, que se evapora da superfície do planeta.

Ao mesmo tempo, os paleoclimatologistas fizeram grandes avanços na compreensão dos processos que levaram à mudança climática no passado. Aqui estão dez casos de mudança climática natural - em comparação com a situação atual.

Ciclos solares

Régua:resfriando em 0, 1-0, 3 graus Celsius

Tempo:quedas periódicas na atividade solar com duração de 30 a 160 anos, separadas por vários séculos

A cada 11 anos, o campo magnético solar muda, e com ele vêm ciclos de 11 anos de clareamento e escurecimento. Mas essas flutuações são pequenas e afetam o clima da Terra apenas de forma insignificante.

Muito mais importantes são os "grandes mínimos solares", períodos de dez anos de diminuição da atividade solar que ocorreram 25 vezes nos últimos 11.000 anos. Um exemplo recente, o mínimo de Maunder, ocorreu entre 1645 e 1715 e fez com que a energia solar caísse 0,04% -0,08% abaixo da média atual. Por muito tempo, os cientistas acreditaram que o mínimo de Maunder poderia causar a "Pequena Idade do Gelo", uma onda de frio que durou do século 15 ao 19. Mas, desde então, descobriu-se que foi muito breve e aconteceu na hora errada. A onda de frio foi provavelmente causada por atividade vulcânica.

No último meio século, o Sol está ligeiramente escurecendo e a Terra está esquentando, e é impossível associar o aquecimento global a um corpo celestial.

Enxofre vulcânico

Régua:resfriando em 0, 6 - 2 graus Celsius

Tempo:de 1 a 20 anos

Em 539 ou 540 A. D. e. Houve uma erupção tão poderosa do vulcão Ilopango em El Salvador que sua pluma atingiu a estratosfera. Posteriormente, verões frios, seca, fome e peste devastaram os assentamentos em todo o mundo.

Erupções na escala de Ilopango lançam gotículas reflexivas de ácido sulfúrico na estratosfera, que filtram a luz do sol e resfriam o clima. Como resultado, o gelo marinho se acumula, mais luz solar é refletida de volta para o espaço e o resfriamento global é intensificado e prolongado.

Após a erupção do Ilopango, a temperatura global caiu 2 graus em 20 anos. Já em nossa era, a erupção do Monte Pinatubo nas Filipinas em 1991 resfriou o clima global em 0,6 graus por um período de 15 meses.

O enxofre vulcânico na estratosfera pode ser devastador, mas na escala da história da Terra, seu efeito é minúsculo e também transitório.

Flutuações climáticas de curto prazo

Régua:até 0, 15 graus Celsius

Tempo: de 2 a 7 anos

Além das condições climáticas sazonais, existem outros ciclos de curto prazo que também afetam as chuvas e a temperatura. O mais significativo deles, o El Niño ou Oscilação do Sul, é uma mudança periódica na circulação no Oceano Pacífico tropical durante um período de dois a sete anos que afeta as chuvas na América do Norte. A Oscilação do Atlântico Norte e o Dipolo do Oceano Índico têm um forte impacto regional. Ambos interagem com o El Niño.

A inter-relação desses ciclos há muito prejudica a capacidade de provar que a mudança antropogênica é estatisticamente significativa, e não apenas mais um salto na variabilidade natural. Mas, desde então, a mudança climática antropogênica foi muito além da variabilidade natural do clima e das temperaturas sazonais. A Avaliação Climática Nacional dos EUA de 2017 concluiu que "não há evidências conclusivas dos dados observacionais que possam explicar a mudança climática observada por ciclos naturais."

Vibrações orbitais

Régua: aproximadamente 6 graus Celsius no último ciclo de 100.000 anos; varia com o tempo geológico

Tempo: ciclos regulares sobrepostos de 23.000, 41.000, 100.000, 405.000 e 2.400.000 anos

A órbita da Terra flutua quando o Sol, a Lua e outros planetas mudam suas posições relativas. Devido a essas flutuações cíclicas, os chamados ciclos de Milankovitch, a quantidade de luz solar flutua em latitudes médias em 25% e o clima muda. Esses ciclos operaram ao longo da história, criando camadas alternadas de sedimentos que podem ser vistos em rochas e escavações.

Durante a era Pleistoceno, que terminou há cerca de 11.700 anos, os ciclos de Milankovitch enviaram o planeta a uma de suas idades do gelo. Quando a mudança na órbita da Terra tornou os verões do norte mais quentes do que a média, enormes camadas de gelo na América do Norte, Europa e Ásia derreteram; quando a órbita mudou novamente e os verões tornaram-se mais frios, esses escudos voltaram a crescer. À medida que o oceano quente dissolve menos dióxido de carbono, o conteúdo atmosférico aumenta e diminui em uníssono com as oscilações orbitais, ampliando seu efeito.

Hoje, a Terra está se aproximando de outro mínimo de luz solar ao norte, portanto, sem as emissões antropogênicas de dióxido de carbono, entraríamos em uma nova era do gelo nos próximos 1.500 anos ou mais.

Sol fraco e jovem

Régua: nenhum efeito de temperatura total

Tempo: permanente

Apesar das flutuações de curto prazo, o brilho do Sol como um todo aumenta 0,009% por milhão de anos e, desde o nascimento do sistema solar, 4,5 bilhões de anos atrás, aumentou 48%.

Os cientistas acreditam que, devido à fraqueza do jovem sol, deve-se concluir que a Terra permaneceu congelada durante toda a primeira metade de sua existência. Ao mesmo tempo, paradoxalmente, geólogos descobriram rochas com 3,4 bilhões de anos, formadas na água com ondas. O clima inesperadamente quente do início da Terra parece ser devido a uma combinação de fatores: menos erosão da terra, céus mais claros, dias mais curtos e uma composição especial da atmosfera antes que a Terra obtivesse uma atmosfera rica em oxigênio.

Condições favoráveis na segunda metade da existência da Terra, apesar do aumento do brilho do sol, não levam a um paradoxo: o termostato de intemperismo da Terra neutraliza os efeitos da luz solar adicional, estabilizando a Terra.

Dióxido de carbono e termostato de intemperismo

Régua: neutraliza outras mudanças

Tempo: 100.000 anos ou mais

O principal regulador do clima da Terra há muito é o nível de dióxido de carbono na atmosfera, uma vez que o dióxido de carbono é um gás de efeito estufa persistente que bloqueia o calor, impedindo-o de subir da superfície do planeta.

Vulcões, rochas metamórficas e oxidação de carbono em sedimentos erodidos emitem dióxido de carbono para o céu, e reações químicas com rochas de silicato removem dióxido de carbono da atmosfera, formando calcário. O equilíbrio entre esses processos funciona como um termostato, pois quando o clima esquenta, as reações químicas são mais eficazes na remoção do dióxido de carbono, retardando o aquecimento. Quando o clima esfria, a eficiência das reações, ao contrário, diminui, facilitando o resfriamento. Consequentemente, por um longo período de tempo, o clima da Terra permaneceu relativamente estável, proporcionando um ambiente habitável. Em particular, os níveis médios de dióxido de carbono têm diminuído constantemente como resultado do aumento do brilho do sol.

No entanto, leva centenas de milhões de anos para que o termostato de intemperismo reaja ao aumento do dióxido de carbono na atmosfera. Os oceanos da Terra absorvem e removem o excesso de carbono mais rápido, mas mesmo esse processo leva milênios - e pode ser interrompido, com o risco de acidificação dos oceanos. A cada ano, a queima de combustíveis fósseis emite cerca de 100 vezes mais dióxido de carbono do que a erupção de vulcões - os oceanos e as intempéries falham - então o clima esquenta e os oceanos se acidificam.

Mudanças tectônicas

Régua: aproximadamente 30 graus Celsius nos últimos 500 milhões de anos

Tempo: milhões de anos

O movimento das massas de terra da crosta terrestre pode mover lentamente o termostato de intemperismo para uma nova posição.

Nos últimos 50 milhões de anos, o planeta tem esfriado, colisões de placas tectônicas empurrando rochas quimicamente reativas, como basalto e cinza vulcânica, para os trópicos úmidos e quentes, aumentando a taxa de reações que atraem dióxido de carbono do céu. Além disso, nos últimos 20 milhões de anos, com a ascensão dos Himalaias, Andes, Alpes e outras montanhas, a taxa de erosão mais que dobrou, levando a uma aceleração do intemperismo. Outro fator que acelerou a tendência de resfriamento foi a separação da América do Sul e da Tasmânia da Antártica há 35,7 milhões de anos. Uma nova corrente oceânica se formou ao redor da Antártica e intensificou a circulação de água e plâncton, que consome dióxido de carbono. Como resultado, as camadas de gelo da Antártica aumentaram significativamente.

Anteriormente, durante os períodos Jurássico e Cretáceo, os dinossauros vagavam pela Antártica porque, sem essas cadeias de montanhas, o aumento da atividade vulcânica manteve o dióxido de carbono em níveis de cerca de 1.000 partes por milhão (acima dos 415 atuais). A temperatura média neste mundo sem gelo era de 5 a 9 graus Celsius mais alta do que agora, e o nível do mar estava 75 metros mais alto.

Asteroid Falls (Chikshulub)

Régua: primeiro resfriando em cerca de 20 graus Celsius, depois aquecendo em 5 graus Celsius

Tempo: séculos de resfriamento, 100.000 anos de aquecimento

O banco de dados de impactos de asteróides na Terra contém 190 crateras. Nenhum deles teve um efeito perceptível no clima da Terra, com exceção do asteróide Chikshulub, que destruiu parte do México e matou os dinossauros há 66 milhões de anos. Simulações de computador mostram que Chikshulub lançou poeira e enxofre suficientes na alta atmosfera para eclipsar a luz solar e resfriar a Terra em mais de 20 graus Celsius e acidificar os oceanos. O planeta demorou séculos para retornar à temperatura anterior, mas depois aqueceu mais 5 graus devido à entrada de dióxido de carbono do calcário mexicano destruído na atmosfera.

Como a atividade vulcânica na Índia afetou a mudança climática e a extinção em massa permanece controverso.

Mudanças evolutivas

Régua: dependente de evento, resfriando cerca de 5 graus Celsius no final do período Ordoviciano (445 milhões de anos atrás)

Tempo: milhões de anos

Às vezes, a evolução de novas espécies de vida zera o termostato da Terra. Por exemplo, as cianobactérias fotossintéticas, que surgiram há cerca de 3 bilhões de anos, iniciaram o processo de terraformação, liberando oxigênio. À medida que se espalhavam, o conteúdo de oxigênio na atmosfera aumentava 2,4 bilhões de anos atrás, enquanto os níveis de metano e dióxido de carbono caíam drasticamente. Ao longo de 200 milhões de anos, a Terra se transformou em uma "bola de neve" várias vezes. 717 milhões de anos atrás, a evolução da vida oceânica, maior que os micróbios, desencadeou mais uma série de bolas de neve - neste caso, à medida que os organismos começaram a liberar detritos nas profundezas do oceano, retirando carbono da atmosfera e escondendo-o nas profundezas.

Quando as primeiras plantas terrestres apareceram cerca de 230 milhões de anos depois, no período Ordoviciano, elas começaram a formar a biosfera terrestre, enterrando carbono nos continentes e extraindo nutrientes da terra - elas foram levadas para os oceanos e também estimularam a vida lá. Essas mudanças parecem ter levado à Idade do Gelo, que começou há cerca de 445 milhões de anos. Mais tarde, no período Devoniano, a evolução das árvores, juntamente com a construção de montanhas, reduziu ainda mais os níveis de dióxido de carbono e as temperaturas, e a Idade do Gelo Paleozóica começou.

Grandes províncias ígneas

Régua: aquecimento de 3 a 9 graus Celsius

Tempo: centenas de milhares de anos

Inundações continentais de lava e magma subterrâneo - as chamadas grandes províncias ígneas - resultaram em mais de uma extinção em massa. Esses terríveis eventos desencadearam um arsenal de assassinos na Terra (incluindo chuva ácida, névoa ácida, envenenamento por mercúrio e destruição da camada de ozônio) e também levaram ao aquecimento do planeta, liberando enormes quantidades de metano e dióxido de carbono na atmosfera - mais rápido do que eles poderia lidar com o desgaste do termostato.

Durante a catástrofe de Perm, 252 milhões de anos atrás, que destruiu 81% das espécies marinhas, o magma subterrâneo incendiou o carvão siberiano, aumentou o conteúdo de dióxido de carbono na atmosfera para 8.000 partes por milhão e aqueceu a temperatura em 5 a 9 graus Celsius. O Máximo Térmico Paleoceno-Eoceno, um evento menor há 56 milhões de anos, criou metano de campos de petróleo no Atlântico Norte e o enviou para o céu, aquecendo o planeta 5 graus Celsius e acidificando o oceano. Posteriormente, as palmeiras cresceram nas costas árticas e os crocodilos se aqueceram. Emissões semelhantes de carbono fóssil ocorreram no final do Triássico e no início do Jurássico - e terminaram em aquecimento global, zonas mortas e acidificação dos oceanos.

Se alguma dessas coisas lhe parece familiar, é porque as atividades antropogênicas de hoje têm consequências semelhantes.

Como um grupo de pesquisadores da extinção Triássico-Jurássico observou em abril na revista Nature Communications: "Estimamos que a quantidade de dióxido de carbono emitida para a atmosfera por cada pulso de magma no final do Triássico é comparável à previsão de emissões antropogênicas para o século 21."