Recentemente, o paleoclimatologista William Ruddiman sugeriu que os humanos podem ter causado um impacto significativo no clima da Terra já há milhares de anos - por meio das emissões de carbono e metano originadas da queima de biomassa e do desmatamento associado à agricultura primitiva. O projeto EARLYHUMANIMPACT se propôs a verificar essa hipótese.

Embora o aquecimento global signifique mais incêndios florestais, O oposto também é verdade. As florestas armazenam cerca de 30 por cento do carbono encontrado na superfície do planeta, e cada incêndio florestal não apenas libera esse carbono na atmosfera, mas também outras substâncias que impactam o clima, como aerossóis. O impacto desses aerossóis nas mudanças climáticas, Contudo, ainda não é bem compreendido.

O projeto EARLYHUMANIMPACT baseia-se na ideia de que a resposta pode estar nos livros de história da Terra. Mais de 10.000 anos atrás, a agricultura humana começou a prosperar às custas das florestas, e a equipe do projeto acredita que os aerossóis antropogênicos resultantes desse processo podem ter alterado o sistema climático global por milhares de anos.

Para verificar isso, O professor Carlo Barbante e outros pesquisadores da Universidade de Veneza examinaram dados de registros climáticos de gelo e lago de sete continentes e os compararam com histórias paralelas de regimes de fogo. Eles usaram uma nova técnica para determinar um marcador molecular específico de queima de biomassa - conhecido como levoglucosan - que pode registrar o fogo passado em núcleos de gelo e sedimentos de lagos. Com o projeto chegando ao fim, O Prof Barbante discute o processo e os principais resultados de seu trabalho.

Por que você escolheu focar sua pesquisa na reconstrução de incêndios?

O papel dos aerossóis no sistema climático ainda é pouco compreendido e menos ainda sobre o papel relativo da queima de biomassa.

O fogo afeta o sistema climático ao liberar carbono, que de outra forma seria armazenado em vegetação lenhosa. Contribui para os níveis de diversos aerossóis e gases atmosféricos no ar e é uma importante causa de sua variabilidade ao longo dos anos. Também influencia o clima regional e global por meio da emissão de gases de efeito estufa, principalmente dióxido de carbono e metano.

A diminuição da extensão espacial das florestas, que começou por volta de 7.000 a 5.000 anos AP, pode estar relacionada à atividade agrícola inicial, incluindo o desmatamento da floresta por meio de queimadas, o que deve deixar um sinal quantificável em proxies climáticos. Sob esta concessão ERC Advanced, pretendemos fornecer uma visão essencial sobre a interação entre o clima e a atividade humana, especialmente com o advento da agricultura, bem como o papel dos aerossóis ao longo do tempo.

Como você explica que sabemos tão pouco sobre a influência passada dos aerossóis nas mudanças climáticas?

Aerossóis antropogênicos e naturais podem ter alterado o sistema climático global por milhares de anos, conforme sugerido pela comparação das concentrações de gases de efeito estufa (GEE) do Holoceno tardio com aquelas de períodos interglaciais anteriores. Agora, as atividades humanas, incluindo a queima de combustível fóssil, estão alterando atualmente a composição da atmosfera e do sistema climático global a taxas mais rápidas do que as registradas no tempo geológico.

O problema é que, para a maioria dos arquivos climáticos e ambientais que os paleoclimatologistas estudam (por exemplo, três anéis, registros marinhos e terrestres), é difícil encontrar as funções de transferência corretas que liguem a concentração de um marcador específico no registro com sua ocorrência atmosférica no passado. Portanto, é de suma importância examinar a composição atmosférica anterior por meio do uso de registros paleoclimáticos e proxies apropriados para os quais a relação causa / efeito é conhecida.

Como você procedeu para verificar a hipótese de Ruddiman?

Sua hipótese está centrada na observação de que os níveis atmosféricos de dióxido de carbono e metano estavam em seus mínimos em torno de 7.000 a 5.000 anos antes dos dias atuais, respectivamente, e então aumentou lentamente até o rápido aumento dos GEEs causados ​​pela Revolução Industrial. O aumento do metano é atribuído à queima de biomassa e ao cultivo de arroz nos trópicos. O aumento do dióxido de carbono é mais difícil de atribuir à atividade humana, mas Ruddiman argumenta que o desmatamento e a queima de biomassa podem ser os principais fatores.

Os registros proxy de núcleo de gelo e lago fornecem dados quantificáveis ​​sobre regimes de incêndios anteriores em todas as escalas espaciais e temporais possíveis. Nosso objetivo é quantificar as mudanças temporais e espaciais na queima de biomassa do Holoceno em registros de gelo e de núcleos de lagos de sete continentes que correspondem aos centros de origem da agricultura. Desenvolvemos para isso uma nova técnica para medir um marcador molecular globalmente presente de queima de biomassa (levoglucosan, 1, 6-anidro-β-D-glucopiranose) em núcleos de gelo e sedimentos de lagos. Complementamos essas análises piroquímicas com evidências palinológicas do impacto de regimes de fogo anteriores.

Quais são os principais resultados do projeto até agora?

Por exemplo, estudos recentes da camada de gelo da Groenlândia mostraram que as mudanças climáticas, incluindo a insolação e a temperatura do hemisfério norte no verão, afetam a atividade do fogo boreal em escalas de tempo milenares.

Nossos resultados na reconstrução do fogo no Holoceno mostram um importante pico na atividade do fogo 3–2 ka anos atrás. No entanto, as temperaturas do hemisfério norte e especialmente as temperaturas da temporada de incêndios no verão permanecem estáveis ​​ou diminuem entre 3 e 2ka. Portanto, Os principais parâmetros climáticos e mudanças ambientais por si só não podem explicar o fluxo de levoglucosan que atinge a Groenlândia durante o Holoceno médio e tardio.

Dada a falta de um controle de clima plausível para este padrão, juntamente com a ausência de evidências paleoclimáticas de qualquer mudança climática global síncrona neste momento, argumentamos que a atividade humana associada à agricultura e ao desmatamento fornece a melhor explicação para as tendências observadas na atividade de fogo durante o Holoceno tardio. O desmatamento extensivo na Europa entre 2,5 e 2 ka é sincronizado com o pico de incêndio levoglucosano da Groenlândia, demonstrando um impacto humano inicial quantificável sobre o meio ambiente, começando há cerca de 4.000 anos.

Você conseguiu diferenciar entre incêndios naturais e antropogênicos?

Esta é certamente uma das tarefas mais desafiadoras de todo o projeto de pesquisa e estamos trabalhando nisso. As ligações entre a queima de biomassa e o aumento da agricultura (e, portanto, o aumento dos GEEs, incluindo dióxido de carbono e metano) e o prolongamento do clima interglacial são válidos apenas se os aumentos medidos na queima demonstrarem uma relação quantificável com o aumento da temperatura, como pode ser medido em núcleos de gelo. Além disso, os núcleos dos lagos contêm evidências palinológicas necessárias para incêndios induzidos por humanos, como o índice antropológico de pólen, indicadores de pólen do cultivo de corte e queima, a presença de espécies tolerantes ao fogo, sugerindo atividade frequente de fogo, e mudanças no influxo de pólen arbóreo.

A natureza multi-proxy dos núcleos de gelo e lago torna-os o material perfeito para investigar as ligações entre a atividade agrícola inicial e as mudanças climáticas, como temperatura, evidência palinológica, e levoglucosan são medidos na mesma profundidade e tempo dentro da matriz circundante.

O que você planeja fazer até e depois do final do projeto?

Na verdade, estamos nos concentrando em uma parte do projeto que não estava originalmente prevista na implementação da proposta. Novos proxies moleculares orgânicos são propostos para a reconstrução de eventos de fogo em associação com atividades antrópicas. Nomeadamente, Esteróis fecais e um conjunto de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos foram individuados e testados como marcadores moleculares adequados de presença humana e atividade de fogo, além do levoglucosan que já usamos. Estes são proxies muito promissores em reconstruções paleoclimáticas e pretendemos prosseguir nesta direção de pesquisa em um futuro próximo. Esta doação do ERC tem sido uma grande oportunidade para estudar uma parte mal compreendida e muitas vezes negligenciada do sistema climático.