Por que estudar climas passados?

1Os compartimentos biosféricos, atmosfera, oceanos, criosfera e sistemas terrestres se modificam ao longo do tempo geológico determinando modificações na composição e evolução dos organismos vivos no planeta incluindo a espécie humana. A partir da revolução industrial a sociedade humana disponibilizou grandes estoque de carbono que estavam armazenados no compartimento geológico e que hoje em conjunto com alterações no ciclo biogeoquímicos do carbono e do nitrogênio promovem o que se chama de mudanças climáticas antropogênicas. Desta forma o entendimento do clima passado se faz relevante nos dias atuais, na busca de parâmetros comparativos entre as tendências das mudanças climáticas causadas pelas emissões humanas de gases do efeito estufa com as mudanças climáticas relacionadas as forçantes climáticas naturais. Considerando que os compartimentos biosféricos tem importâncias específicas para as mudanças climáticas destaca-se a importância planetária dos sistema stererestres neotropicais em em especial a Amazônia. A Amazônia desempenha um papel importante no funcionamento do clima da Terra. A água reciclada através da transpiração das florestas influencia a distribuição espacial da precipitação na Amazônia. Desta forma as florestas tropicais têm uma influência reguladora importante no clima local e regional, através da modulação da troca de umidade e energia entre a terra e a atmosfera. O desmatamento assim como as mudanças de vegetação relacionadas a mudanças climáticas perturbam essa troca diminuindo consideravelmente a recarga de vapor d´água para a atmosfera, resultando em uma diminuição das precipitações.

2Além disso, a constante insolação, temperatura e principalmente pluviosidade faz com que a floresta tropical amazônica seja um dos mais produtivos ecossistemas do mundo concentrando grande biomassa com grande representatividade em relação ao ciclo do carbono global. Entretanto, são ecossistemas extremamente frágeis suscetíveis a vários tipos de fenômenos de distúrbios que podem alterar sua produtividade, biomassa e consequentemente os ciclos biogeoquímicos associados

Principais locais de trabalho relacionados ao entendimento de mudanças paleoclimáticas e sobre os processos de acumulação de carbono em área de inundação na Amazônia.

3Portanto, é crucial examinar a variabilidade climática para além da era dos dados climaticos instrumentais através de estudos paleoclimáticos (observacionais e de modelagem), se quisermos entender a amplitude das mudanças climáticas naturais, a rapidez com que as mudanças ocorrem, quais são os mecanismos em escalas regional e global, e quais fatores de força externos ou internos controlá-los. De fato, os registros instrumentais são geralmente considerados não longos o suficiente para dar um cuadro completo de la variabilidade climática e provavelmente também foram influenciados por ações humanas.

4Estes estudos oferecem uma perspectiva única para entender a sensibilidade e estabilidade do clima da Terra. Os arquivos paleoclimáticos nos dizem que nosso planeta registrou uma ampla variedade de climas em várias escalas de tempo. Sabemos que muitas dessas mudanças do passado foram influenciadas por fatores como parametros orbitais, variabilidade da atividade solar, vulcões, e emissão e absorção de gases do efeito estufa.

5Na medida em que modelos climáticos podem razoavelmente simular as alternâncias quentes e frias do passado, ganhamos confiança de que os modelos podem ser usados para estudar o clima futuro da Terra.

Como são estudados os climas do passado?

6Os estudos multidisciplinares do clima recente e passado e seus impactos sobre ecossistemas continentais na Amazônia que apresentam relevante papel na biogeoquímica dos principais gases do efeito estufa foram uma prioridade nas relações de colaboração científica franco-brasileira. A importância dos resultados obtidos incentivou um grupo de pesquisadores do IRD e os parceiros brasileiros a estabelecer um grande projeto sobre a história amazônica no passado. Esses estudos evoluíram para um melhor conhecimento do clima regional e das mudanças para uma abordagem de comparação de modelos de dados, em escala regional. Nessa evolução, os estudos incluíram progressivamente, a participação de outras instituições que trabalham com modelos acoplados clima-oceano no passado . Ao todo, esses projetos proporcionaram a oportunidade de formar mais de trinta alunos brasileiros de mestrado e doutorado e resultaram em uma densa produção científica. O sucesso desses projetos e o desejo expresso por nossos parceiros brasileiros de continuar e desenvolver ainda mais esta cooperação frutífera com o interesse de integrar outros parceiros sul-americanos (no Peru e Bolívia), reforçando nossa colaboração dentro de várias cooperativas (projetos Projetos nacionais e internacionais (IRD-CNPq, LMI, INCTs, ANR)., com o objetivo de reconstruir a história da Amazônia.

Sondagem na várzea de Curuaí.

7Diferentes áreas geográficas que compreendem o bioma amazônica foram estudadas, considerando áreas de extremos climáticos de grande precipitação, áreas de transição climática/ecológica e áreas de inundação sob influência de rios de água branca, preta e clara incorporando as nuances da grande variabilidade ecossistêmica do bioma amazônico. A escolha dos sítios de estudos sempre foi baseada em características ecológica, climatológica e geomorfológicas usando sistemas de informação geográfica. Os registros paleoclimatológicos (testemunhos) foram coletados em lagos, várzeas e turfeiras usando a metodologia de sondagem de sedimentos lacustres. As amostras armazenadas em câmaras frias são amostradas transversalmente segundo as diferenças nas características do sedimento e considerado a melhor resolução possível. As idades das diferentes variações consideradas são calculadas pelo método do radiocarbono. Outras medidas de parâmetros físicos, químicos e biológicos são obtidas nas amostras coletadas dos testemunhos.

8Paralelamente, foram iniciados a partir dos anos 2000 estudos sobre espeleotemas para reconstruir a hidroclimatologia. Os espeleotemas são concreções encontradas em cavernas (por exemplo, estalagmites e estalagtites), que por meio de medidas isotópicas podem ser usadas para caracterizar a precipitação que percolou e deu origem à concreção.

9Aliados a estes estudos locais e para uma melhor interpretação regional do clima e do ambiente foram desenvolvidas ferramentas matemáticas e modelagem baseado numa abordagem dados/modelos. Buscando entender o significado ambiental destes proxies paleoclimáticos foram usadas metodologias de observação de sensoriamento remoto e de sistema de informação geografica (SIG).

Os principais resultados dos estudos e modelagem do lago

Estudos dos lagos da Serra do Carajás na Amazônia Oriental

10Os eventos erosivos e de mudanças do nível do lago determinados por dados geoquímicos indicaram períodos de degradação da vegetação, principalmente entre 25.000 a 15.000 anos cal AP (Antes do Presente). O Último Máximo Glacial (com temperaturas 5-7 graus mais baixas nos trópicos) entre cerca de 20.000 e 18.000 anos cal AP. (Maximo Glacial), é representado por uma ausência de sedimentação indicativo de climas mais secos durante a era glacial do Pleistoceno. Entre 8000-4000 anos cal AP, indicadores de queimada confirmaram um grande evento de seca e intensos distúrbios ecossistêmicos associados que podem ter interconexão com distúrbios do ciclo do carbono a partir de 7000 anos AP, determinado pelo aumento do CO² registrados em perfis de gelo na Antártica.

O registro sedimentar do Lago Saci, Amazonas do Sul

11A interação dos registros palinológicos com os registros geoquímicos indicou mudanças desde 35.000 anos cal AP, nesta área ao qual hoje se apresenta como uma área de transição Floresta/Cerrado. Assim como observado na Amazônia Oriental a floresta tropical apresentou períodos de expansão e regressão relacionados a um clima mais seco e frio entre 35.000 e 18.200 anos cal AP e uma mudança para condições mais quentes e úmidas entre 9.200 e 7.500 anos cal AP. Entre 7.500 a 5.000 anos cal AP, foi analogamente observado, como na Amazônia Oriental ocorrência de fase seca que afetou a distribuição da floresta tropical. Um retorno de condições mais úmidas favoreceu um aumento do nível lacustre e simultaneamente da floresta tropical após 5.000 anos cal AP.

Na Amazônia Ocidental, no Morro dos Seis Lagos, agora a parte mais úmida da Amazônia brasileira

12Neste ambiente a fisionomia florestal não há se alterado durante os últimos 60.000 anos. Entretanto dados geoquímicos a partir da integração de registros sedimentares coletados em diferentes expedições científicas ao Morro dos Seis Lagos, em especial à Lagoa da Pata (São Gabriel da Cachoeira, AM) indicaram diminuição de precipitações durante o glacial e fase seca do holoceno médio sem que tivesse havido mudanças profundas da vegetação.

O que dizem os resultados dos modelos climático-oceânicos acoplados desenvolvidos com a Universidade de São Paulo?

13Estes modelos permitiram compilar 120 conjuntos de dados paleoclimatológicos, que foram publicados em 84 artigos diferentes. Os paleodados aqui analisados sugerem um cenário de déficit hídrico na maior parte do leste da América do Sul durante o Holoceno médio se comparado ao Holoceno tardio, com exceção do Nordeste do Brasil.

Vista da região superior do Morro dos Seis Lagos onde observa-se um dos Seis Lagos situados em depressões cársticas desta formação.

Os resultados obtidos no âmbito da LMI Paleotraces, a partir de 2008

14O grupo focou nos estudos dos últimos 2000 anos usando vários registros lacustres no Brasil e Peru para a reconstrução em alta resolução das mudanças ambientais na Amazônia. As reconstruções da história climática da Amazônia durante este período indicam um enfraquecimento da circulação do sistema de monções da América do Sul durante a anomalia climática medieval, que foi um periodo de clima excepcionalmente quente nas regioes do Atlantico Norte, ao qual pode ter correspondência com eventos de queimada de larga escala, em contraponto a pequena idade do gelo12 globalmente mais fria.

O que dizem os registros de carvões em solos e sedimentos?

15As primeiras observações sobre a ocorrência de grandes eventos de incêndios relacionados a mudanças paleoclimáticas foi realizadas ao observar grande quantidade de carvões em perfis de solo na região da transamazônica entre 6.000-3.000 anos A.P. Os carvões recolhidos e datados em solos bem como em registros sedimentares indicam incêndios florestais que foram responsáveis por um forte impacto em grandes áreas florestais e evidentemente sobre o ciclo do carbono global.

16Acoplamento dos dados paleoclimáticos com a perspectiva sobre o ciclo do carbono foram trazidos a luz da comunidade científica, através de dados sedimentológicos e palinológicos respectivamente ao qual estimaram profundas mudanças de biomassa nos sistemas florestais amazônicos desde o Último Máximo Glacial. As mudanças nas taxas de acúmulo de partículas carbonizadas revelaram que os eventos de perturbação relacionados às mudanças no uso do solo superam em ordens de grandeza, as mudanças ambientais causadas por eventos climáticos naturais, especialmente e acentuadamente no final do Holoceno, quando a vegetação florestal atingiu um pico de biomassa e a presença humana se mostrou importante.

Ambiente da floresta inundada do arquipélago de Anavilhanas (Estado do Amazonas). Os processos de deposição em diferentes ambientes de planície de inundação são avaliados e quantificados.

Variabilidade climática, o bioma Amazônia e o ciclo do carbono

17Os estudos do grupo Hibam (ver capítulo 1) buscam utilizar as informações do presente (hidrológica, climatológica, geoquímica e geomorfológica) para investigar fatos do passado dentro de uma janela de tempo que compreende sobretudo o Holoceno. Essas informações estão sendo associadas a dados paleoclimáticos gerados a partir de testemunhos sedimentares. Durante a fase seca do Holoceno Medio, os lagos de várzeas encontravam-se isolados do canal principal do rio provocando aumento da acumulação de carbono. Contrariamente durante a fase úmido do Holoceno Superior a acumulação de carbono nestes sistemas deposicionais foi reduzida devido ao intenso aporte de material transportado pelo rio diluindo a acumulo do carbono.

Quais são as perspectivas?

18Nos trabalhos desenvolvidos ao longo dos anos conseguiu-se compreender as variabilidades climáticas e seus impactos sobre os sistemas florestais amazônicos. A dimensão humana foi acoplada em estudos sobre registros recentes em áreas de intensa mudança do uso da terra demonstrando o profundo impacto da ação humana em relação aos eventos naturais.

19Hoje em dia, estas perspectivas levantadas trazem perguntas chaves para futuro em relação ao papel da floresta sobre o clima tais como: o que temos a aprender com as secas do Holoceno em relação ao aquecimento global atual? Quais são as forçantes naturais e antrópicas para o futuro que podem determinar profundas mudanças ecossistêmicas e como manejar os sistemas florestais para que mantenha serviços ecossistêmicos de valor inestimáveis para o globo tais como: captura de carbono, manutenção da humidade atmosférica e transferência de calor?