Um novo estudo publicado em Cartas de pesquisa geofísica mostra que a chamada Pequena Idade do Gelo - um período que se estende de 1500 a 1850, durante o qual as temperaturas médias no hemisfério norte foram consideravelmente mais baixas do que as atuais - exerceram efeitos sobre o clima da América do Sul.

Com base na análise de espeleotemas (formações de cavernas) nos estados brasileiros de Mato Grosso do Sul e Goiás, o estudo revelou que nos séculos 17 e 18, o clima do sudoeste do Brasil era mais úmido do que agora, por exemplo, enquanto a da região Nordeste do país foi mais seca.

Os mesmos registros de cavernas brasileiras mostraram que o clima foi mais seco no Brasil entre 900 e 1100, durante um período conhecido como Anomalia Climática Medieval (MCA), quando o clima do hemisfério norte era mais quente do que agora.

Os autores do estudo são o físico Valdir Felipe Novello e o geólogo Francisco William Cruz, pesquisadores do Instituto de Geociências da Universidade de São Paulo (IGC-USP), em colaboração com colegas no Brasil, os Estados Unidos e a China. O estudo detectou períodos de seca e chuva no paleoclima brasileiro por meio da análise dos isótopos de oxigênio nas moléculas de carbonato de cálcio encontradas nos espeleotemas. “No grupo do Professor Cruz, viajamos por todo o Brasil coletando amostras de rochas de cavernas. A composição dos isótopos de oxigênio no carbonato de cálcio depositado ao longo de séculos e milênios para formar espeleotemas [estalagmites e estalactites] mostra se o clima era mais seco ou úmido no passado, "disse Novelo.

Isótopos da estação seca e chuvosa

Isótopos são variantes de um elemento químico. Embora todos os isótopos de qualquer elemento tenham o mesmo número de prótons em cada átomo, diferentes isótopos têm diferentes números de nêutrons. Por exemplo, oxigênio 16 ( ¹⁶ O) tem oito prótons e oito nêutrons, enquanto o oxigênio 18 ( ¹⁸ O) tem oito prótons e dez nêutrons.

"Na natureza, há aproximadamente um átomo de oxigênio 18 para cada 1, 000 átomos de oxigênio 16, "Novello explicou. ¹⁸ O é mais pesado que ¹⁶ O, então quando começa a chover, moléculas de água com ¹⁸ O precipite primeiro.

Como resultado, a quantidade de ¹⁶ O na nuvem de chuva sobe em relação à quantidade de ¹⁸ O, que necessariamente diminui, uma vez que a maior parte do original ¹⁸ O precipita como chuva. "Quando chove forte, o perfil do isótopo da chuva muda, "Novello disse.

Para determinar como as mudanças nos regimes de chuva anteriores podem ser medidas, Novello e Cruz analisaram registros do ¹⁶ O / ¹⁸ Razão de O preservada no carbonato de cálcio do espeleotema.

Cavernas se formam durante longos períodos chuvosos em regiões de carste, um tipo de paisagem que compreende rochas carbonáticas como o calcário. A água da chuva entra em contato com o gás carbônico (CO2) dissolvido no ar e no solo. O resultado desta reação química é água ligeiramente ácida, que penetra no solo até atingir a rocha calcária subterrânea.

A rocha calcária é insolúvel em água com pH neutro, mas se dissolve na presença de água ácida (que tem um pH moderadamente baixo), levando à formação de vazios subterrâneos naturais que chamamos de cavernas.

Os pesquisadores explicaram que os espeleotemas se formam quando a água da chuva carregada com carbonato de cálcio que penetrou no solo atinge o teto da caverna. O gotejamento lento e contínuo ao longo de milhares de anos precipita o carbonato de cálcio dissolvido em cada gota na forma de espeleotemas, como estalactites suspensas do telhado da caverna e como estalagmites subindo do chão.

Qualquer carbonato de cálcio precipitado do telhado é depositado no chão em camadas que se acumulam para formar estalagmites. Os espeleotemas preservam a assinatura isotópica do oxigênio da chuva que caiu no momento em que cada camada de carbonato de cálcio foi depositada.

"Então, em uma região com chuvas fortes, por exemplo, você tende a encontrar espeleotemas com sequências de camadas contendo menos ¹⁸ O. Por outro lado, em regiões com clima seco, a pequena quantidade de chuva contém mais ¹⁸ O. Quando esta água penetra no solo e dissolve o carbonato de cálcio, acaba criando espeleotemas com um nível relativamente alto de ¹⁸ O. "

Datação de rochas e análise de isótopos

Novello coletou amostras de rochas de duas estalagmites na caverna do Jaraguá, perto de Bonito, Mato Grosso do Sul, e das estalagmites da Gruta de São Bernardo e da Gruta de São Mateus, localizado no Parque Estadual Terra Ronca, Goiás.

Duas amostras de duas estalagmites diferentes foram coletadas na Caverna do Jaraguá. Um deles cresceu continuamente por 800 anos de acordo com a datação de urânio-tório, entre 1190 e 2000, um período que incluiu o LIA. A outra amostra cresceu continuamente em 442-1451, período que incluiu o MCA.

Em Goiás, Novello coletou uma amostra de rocha da Gruta de São Bernardo que abrangia o período de 1123-2010, que incluía o LIA. A Gruta de São Mateus rendeu amostra datada do período 264-1201, que incluiu o MCA.

O estudo mostrou que o ¹⁸ O perfil das amostras da Caverna do Jaraguá apresentou níveis decrescentes de oxigênio no período de 400-1400, sugerindo um clima moderadamente úmido no Brasil central durante o período (que incluiu o MCA no hemisfério norte).

Níveis de ¹⁸ O nas amostras da Caverna do Jaraguá caiu entre 1400 e 1770, refletindo um aumento na umidade durante o período (que incluiu a LIA no hemisfério norte), mas aumentou entre 1770 e 1950, em linha com a queda de umidade.

Uma análise semelhante das amostras da Gruta de São Bernardo e da Gruta de São Mateus em Goiás não mostrou nenhuma tendência clara, mas houve uma série de longos períodos de chuva, principalmente 680-780 e 1290-1350, com picos em 1050, 1175 e 1490.

Por outro lado, o período úmido documentado pelo registro da Caverna do Jaraguá durante o LIA em 1500-1850 é consistente com as condições úmidas favorecidas pela passagem da Zona de Convergência do Atlântico Sul (SACZ), um grande sistema de nuvens com orientação noroeste-sudeste que se estende do sul da Amazônia ao centro do Atlântico Sul no verão.

“O SACZ é a massa de nuvens responsável pelos longos períodos de chuvas que ocorrem na região Sudeste do Brasil. Os isótopos contam a história completa dessa massa úmida e sua movimentação pelo continente, "Novello disse.

Em um estudo anterior usando registros de isótopos de cavernas na região Nordeste do Brasil (em Iraquara, Bahia), Novello havia inferido que prevaleceu um clima mais seco durante o PIG naquela região, que está fora do SACZ.

“Os dados dos espeleotemas de Bonito, associado a dados de paleoclima conhecidos do Peru, mostrar que durante a LIA, o SACZ paralisou com mais frequência mais para o sudoeste em uma área que se estende do Peru a São Paulo via Mato Grosso do Sul, "disse ele." Por outro lado, os dados das cavernas de Goiás e Iraquara sugerem que o SACZ não chegou a Goiás, Bahia e Nordeste durante o PIG, mas permaneceu no Sudeste. Como resultado, o Nordeste ficou mais seco ”.

Embora os registros das duas cavernas goianas (e de outras três cavernas) não tenham apresentado alteração significativa na proporção média de ¹⁸ O durante os períodos que incluíram o MCA e LIA, eles apontaram para uma forte variabilidade em uma escala de tempo multidecadal a centenária durante o período de transição do MCA para o LIA (1100-1500).

Zonas de convergência

“Há coerência entre as mudanças climáticas na América do Sul e os dados climáticos do hemisfério norte, "disse Cruz, pesquisador principal do projeto financiado pela FAPESP. "O clima da Terra está totalmente interconectado. Se houver anomalias em regiões de alta latitude, isso se refletirá nos trópicos. "

“Quando olhamos os dados do paleoclima para o período correspondente ao LIA, vemos mais frio na América do Sul, mas os padrões de chuva mudaram, "Disse Novello. A partir desta informação, pode-se concluir que se o clima esfriar no hemisfério norte, chove mais no hemisfério sul. A convergência de umidade acaba se movendo para o sul. Por outro lado, quando o clima esquenta no hemisfério norte, chove menos no hemisfério sul.

“Nas regiões equatoriais, há um cinturão de nuvens chamado Zona de Convergência Intertropical. Sua localização corresponde à área onde a superfície do oceano é mais quente. Esta região mais quente cria uma zona de baixa pressão para a qual converge toda a umidade, e assim mais chuva cai. "

Durante a LIA, quando a diferença entre o clima mais frio no hemisfério norte e o clima mais quente no hemisfério sul era maior, os ventos que convergiram do hemisfério norte para a Zona de Convergência Intertropical (ITCZ) carregaram mais umidade do que agora. Essa maior umidade contribuiu para um aumento no volume de nuvem no ITCZ, que avançou de leste a oeste sobre o equador do Atlântico ao Amazonas, onde começou a chover torrencialmente. Foi quando todo o ¹⁸ O contido nas nuvens precipitou.

“O resfriamento do Atlântico Norte durante a LIA intensificou os ventos alísios do nordeste, o que favoreceu o transporte de umidade para a Amazônia. É o contrário do que acontece nos anos em que os ventos alísios do nordeste são menos intensos:tendem a ser anos mais secos, "Cruz disse.

Uma vez que as massas de nuvem no ITCZ ​​alcançam a Amazônia, eles contribuem com umidade que é mais rica em ¹⁶ O para o SACZ. A quantidade extra desse isótopo é registrada por espeleotemas.

Durante o MCA, o clima mais quente do hemisfério norte formou uma zona de baixa pressão para a qual os ventos úmidos convergiram do Atlântico sul. "O ITCZ ​​mudou-se mais para o norte. Toda a América do Sul ficou mais seca, "Cruz disse.