Ciclos Glaciais-Interglaciais

Comparação entre a cobertura de gelo de verão de 18.000 anos BP e os dias modernos.

Comparação entre a cobertura de gelo de verão a partir de 18.000 anos BP (ver, por exemplo, Peltier 1994) e as observações dos dias modernos. Note-se que quando mais água está presa no gelo, mais terra é exposta devido a níveis mais baixos do mar

Grandes placas de gelo continentais no Hemisfério Norte têm crescido e recuado muitas vezes no passado. Chamamos aos tempos com grandes manchas de gelo “períodos glaciares” (ou idades glaciares) e aos tempos sem grandes manchas de gelo “períodos interglaciares”. O período glaciar mais recente ocorreu entre cerca de 120.000 e 11.500 anos atrás. Desde então, a Terra tem estado num período interglacial chamado Holocénico. Os períodos glaciais são mais frios, mais poeirentos, e geralmente mais secos do que os períodos interglaciais. Estes ciclos glaciais-intergllaciais são aparentes em muitos registos paleoclimáticos marinhos e terrestres de todo o mundo.

O que causa os ciclos glaciais-intergllaciais?

Variações na órbita da Terra através do tempo alteraram a quantidade de radiação solar que a Terra recebe em cada estação. Os períodos inter-laciais tendem a acontecer durante os períodos de radiação solar de Verão mais intensa no Hemisfério Norte. Estes ciclos glacia-inter-glaciares têm-se acentuado e diminuído ao longo do Período Quaternário (os últimos 2,6 milhões de anos). Desde o Quaternário médio, os ciclos glacia-interglaciais têm tido uma frequência de cerca de 100.000 anos (Lisiecki e Raymo 2005). Na série temporal da radiação solar, ciclos desta duração (conhecidos como “excentricidade”) estão presentes mas são mais fracos do que ciclos que duram cerca de 23.000 anos (que são chamados “precessão dos equinócios”).

Graph - Solar radiation varies through time

Solar radiation varies smoothly through time (top, orange line) with a strong cyclicity of ~23,000 years, as seen in this time series of July incoming solar radiation at 65°N (Berger and Loutre 1991). Em contraste, os ciclos glacia-inter-glaciares duram ~100.000 anos (linha média, preta) e consistem em eventos de arrefecimento progressivo seguidos de aquecimentos rápidos, como se viu nesta série temporal inferida a partir de isótopos de hidrogénio no núcleo de gelo de Dome Fuji da Antárctida (Kawamura et al. 2007). O CO2 atmosférico medido a partir de bolhas no gelo da Cúpula Fuji (fundo, linha azul) mostra o mesmo padrão que a série temporal de temperaturas (Kawamura et al. 2007). As colunas amarelas indicam períodos interglaciais.

Períodos interglaciais tendem a ocorrer durante períodos de pico de radiação solar no Verão do Hemisfério Norte. No entanto, os períodos interglaciais completos ocorrem apenas a cada quinto pico no ciclo de precessão. A explicação completa para esta observação é ainda uma área activa de investigação. Os processos não lineares, tais como os feedbacks positivos dentro do sistema climático, também podem ser muito importantes para determinar quando ocorrem períodos glaciais e interglaciais.

Outro facto interessante é que as variações de temperatura na Antárctida estão em fase de alterações da radiação solar nas altas latitudes do norte. As alterações da radiação solar nas altas latitudes meridionais perto da Antárctida estão de facto fora de fase com alterações de temperatura, de tal forma que o período mais frio durante a mais recente era glacial ocorreu por volta da altura em que a região estava a experimentar um pico na luz solar local. Isto significa que o crescimento das placas de gelo no Hemisfério Norte tem uma influência importante no clima mundial.

Porquê que os períodos glaciais terminam abruptamente?

Notem a forma assimétrica do registo de temperatura da Antárctida (linha preta), com aquecedores abruptos mostrados em amarelo precedendo arrefecimentos mais graduais (Kawamura et al. 2007; Jouzel et al. 2007). O aquecimento no final dos períodos glaciares tende a acontecer mais abruptamente do que o aumento da insolação solar. Vários feedbacks positivos são responsáveis por isto. Um é o feedback do Ice-Albedo. Um segundo feedback envolve o CO2 atmosférico. A medição directa do CO2 passado retido em bolhas de gelo mostra que a quantidade de CO2 atmosférico diminuiu durante os períodos glaciais (Kawamura et al. 2007; Siegenthaler et al. 2005; Bereiter et al. 2015), em parte porque o oceano profundo armazenou mais CO2 devido a mudanças na mistura do oceano ou na actividade biológica. Os níveis mais baixos de CO2 enfraqueceram o efeito estufa da atmosfera e ajudaram a manter temperaturas mais baixas. O aquecimento no final dos períodos glaciares libertou CO2 do oceano, o que reforçou o efeito de estufa da atmosfera e contribuiu para um maior aquecimento.

alguns conjuntos de dados importantes relacionados com os ciclos glaciais/interglaciais:

  • Berger e Loutre (1991), cálculos da radiação solar recebida nos últimos 5 milhões de anos
  • Peltier (1994), topografia da camada de gelo desde o último máximo glacial
  • Lisiecki e Raymo (2005), bentónico δ18O registos utilizados como proxy do volume global de gelo
  • Siegenthaler et al. (2005), dióxido de carbono do núcleo de gelo EPICA Dome C na Antárctida
  • Jouzel et al. (2007), isótopos estáveis do núcleo de gelo EPICA Dome C na Antárctida
  • Kawamura et al. (2007), isótopos estáveis e gases residuais do núcleo de gelo da Cúpula Fuji
  • Bereiter et al. (2015), dióxido de carbono do núcleo de gelo da Cúpula C EPICA na Antárctida

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