No Oceano Atlântico, uma 'esteira rolante' gigante transporta águas quentes dos trópicos para o Atlântico Norte, onde eles esfriam e afundam e então retornam para o sul nas profundezas do oceano. Este padrão de circulação é um jogador importante no clima global, regular os padrões climáticos no Ártico, Europa, e em todo o mundo. As evidências sugerem cada vez mais que este sistema está desacelerando, e alguns cientistas temem que possa ter efeitos importantes, como fazer com que as temperaturas caiam na Europa e aquecer as águas da costa leste dos Estados Unidos, potencialmente prejudicando a pesca e agravando os furacões. (Para um exagero excessivo dos efeitos potenciais, veja o filme de 2004 The Day After Tomorrow.)

Um novo estudo publicado em Nature Communications fornece uma visão sobre a rapidez com que essas alterações podem entrar em vigor se o sistema continuar a enfraquecer. Liderado por cientistas do Observatório Terrestre Lamont-Doherty de Columbia em colaboração com o Centro de Pesquisa Norueguês, o estudo é o primeiro a determinar com precisão os intervalos de tempo entre as mudanças anteriores na esteira transportadora do oceano e as principais mudanças climáticas.

A equipe estudou uma seção-chave do padrão da corrente do oceano, conhecida como Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC). Eles focaram em uma seção onde a água desce da superfície até o fundo do Atlântico Norte. Eles confirmaram que o AMOC começou a enfraquecer cerca de 400 anos antes de uma grande onda de frio 13, 000 anos atrás, e começou a se fortalecer novamente cerca de 400 anos antes de um aquecimento abrupto 11, 000 anos atrás.

"Nossas reconstruções indicam que há precursores climáticos claros fornecidos pelo estado do oceano - como sinais de alerta, por assim dizer, "diz o autor principal Francesco Muschitiello, que concluiu o trabalho como pós-doutorado em Lamont-Doherty e agora trabalha na Universidade de Cambridge.

Até agora, tem sido difícil determinar se as mudanças anteriores na correia transportadora oceânica ocorreram antes ou depois das mudanças climáticas abruptas que pontuaram o último degelo no hemisfério norte. Para superar os desafios habituais, a equipe reuniu dados de um núcleo de sedimento perfurado no fundo do Mar da Noruega, um núcleo de sedimento de lago do sul da Escandinávia, e núcleos de gelo da Groenlândia.

Os cientistas normalmente contam com a datação por carbono radioativo (carbono 14) para determinar as idades dos sedimentos; medir quanto carbono 14 permanece em um fóssil revela há quanto tempo o organismo morreu, e, portanto, quantos anos o sedimento circundante é. Essa relação é complicada em sedimentos oceânicos, no entanto, porque o carbono 14 é criado na atmosfera, e leva tempo para o carbono percorrer o oceano. No momento em que atinge os organismos na parte inferior da coluna de água, o carbono 14 já pode ter centenas ou milhares de anos. Portanto, a equipe precisava de uma maneira diferente de datar as camadas de sedimentos no núcleo marinho.

É por isso que mediram o conteúdo de carbono 14 em um núcleo de sedimento de lago próximo. As camadas antigas do lago contêm plantas em decomposição que puxaram o carbono 14 diretamente da atmosfera, para que os cientistas pudessem descobrir a idade de cada camada de sedimentos do lago. Em seguida, eles usaram algumas técnicas para combinar as camadas do núcleo de sedimentos do lago com as camadas do núcleo marinho. Camadas de cinzas de duas erupções vulcânicas antigas na Islândia ajudaram a alinhar as coisas. Esse processo deu à equipe a idade precisa de cada camada do núcleo marinho.

Próximo, eles compararam a idade real dos sedimentos marinhos com a idade que estavam lendo nas medições de carbono 14 do oceano profundo; as diferenças entre os dois deram-lhes uma estimativa de quanto tempo levou para o carbono 14 atmosférico atingir o fundo do mar. Em outras palavras, revelou a rapidez com que a água estava afundando nesta área, em um processo chamado formação de águas profundas que é essencial para manter a circulação do AMOC. Agora eles tinham um registro dos padrões de circulação do oceano nesta região ao longo do tempo.

A última peça do quebra-cabeça era analisar núcleos de gelo da Groenlândia, para estudar as mudanças de temperatura e clima no mesmo período de tempo. As medições de berílio-10 nos núcleos de gelo ajudaram os autores a vincular com precisão os núcleos de gelo aos registros de carbono 14, colocando ambos os conjuntos de dados na mesma linha do tempo. Agora eles podiam finalmente comparar a ordem dos eventos entre as mudanças na circulação do oceano e as mudanças climáticas.

A comparação dos dados dos três núcleos revelou que o AMOC enfraqueceu no tempo que antecedeu a última grande onda de frio do planeta, chamados de Dryas mais jovens, por volta de 13, 000 anos atrás. A circulação do oceano começou a desacelerar cerca de 400 anos antes da onda de frio, mas uma vez que o clima começou a mudar, as temperaturas na Groenlândia caíram rapidamente cerca de 6 graus.

Um padrão semelhante surgiu perto do final daquela onda de frio; a corrente começou a se fortalecer cerca de 400 anos antes que a atmosfera começasse a aquecer dramaticamente, transição para fora da idade do gelo. Assim que o degelo começou, A Groenlândia se aqueceu rapidamente - sua temperatura média subiu cerca de 8 graus em apenas algumas décadas, fazendo com que as geleiras derretam e o gelo marinho diminua consideravelmente no Atlântico Norte.

"Essas defasagens [de 400 anos] provavelmente estão muito longe do que muitos esperariam, "diz Anders Svensson, que estuda o paleoclima na Universidade de Copenhague, e que não participou do estudo atual. "Muitos estudos anteriores sugeriram atrasos de tempo de várias durações, mas poucos tiveram as ferramentas necessárias para determinar o faseamento com precisão suficiente. "

Co-autor William D'Andrea, um paleoclimatologista de Lamont-Doherty ficou surpreso com o que eles descobriram - ele diz que os tempos de latência são duas ou três vezes maiores do que ele esperava.

Por enquanto, não está totalmente claro por que houve um atraso tão longo entre as mudanças AMOC e as mudanças climáticas no Atlântico Norte.

Também é difícil apontar o que esses padrões do passado podem significar para o futuro da Terra. Evidências recentes sugerem que o AMOC começou a enfraquecer novamente há 150 anos. Contudo, as condições atuais são bastante diferentes da última vez, diz Muschitiello; o termostato global era muito mais baixo naquela época, o gelo do mar de inverno se estendeu mais ao sul do que o porto de Nova York, e a estrutura do oceano teria sido muito diferente. Além disso, o enfraquecimento passado do AMOC foi muito mais dramático do que a tendência de hoje até agora.

No entanto, D'Andrea diz que "se a AMOC enfraquecesse tanto quanto naquela época, pode levar centenas de anos para que as grandes mudanças climáticas realmente se manifestem. "

Muschitiello acrescenta, “É claro que existem alguns precursores no oceano, portanto, devemos observar o oceano. O simples fato de AMOC estar desacelerando, essa deve ser uma preocupação com base no que encontramos. "

O estudo também deve ajudar a melhorar a física por trás dos modelos climáticos, que geralmente assumem que o clima responde abruptamente ao mesmo tempo que muda a intensidade do AMOC. Os refinamentos do modelo, por sua vez, poderia tornar as previsões climáticas mais precisas. Como diz Svensson:"Enquanto não compreendermos o clima do passado, é muito difícil restringir os modelos climáticos necessários para fazer cenários futuros realistas. "