O evento climático raro "triplo" La Niña parece provável - o que o futuro reserva?
Os meteorologistas estão prevendo um terceiro ano consecutivo de La Niña. Alguns pesquisadores dizem que condições semelhantes podem se tornar mais comuns à medida que o planeta se aquece.
La Niña contribuiu para inundações no leste da Austrália no início deste ano. Crédito: Peter Wallis/Getty
Um evento de La Niña em andamento que contribuiu para inundações no leste da Austrália e secas exacerbadas nos Estados Unidos e na África Oriental pode persistir até 2023, de acordo com as últimas previsões. A ocorrência de dois invernos consecutivos de La Niña no Hemisfério Norte é comum, mas ter três seguidos é relativamente raro. Um 'mergulho triplo' La Niña - com duração de três anos seguidos - aconteceu apenas duas vezes desde 1950.
Este La Niña particularmente longo é provavelmente apenas um pontinho aleatório no clima, dizem os cientistas. Mas alguns pesquisadores estão alertando que as mudanças climáticas podem tornar as condições semelhantes à La Niña mais prováveis no futuro. “Estamos aumentando as chances desses eventos triplos acontecerem”, diz Matthew England, oceanógrafo físico da Universidade de Nova Gales do Sul em Sydney, Austrália. A Inglaterra e outros estão agora trabalhando para reconciliar as discrepâncias entre os dados climáticos e os resultados dos principais modelos climáticos – esforços que podem esclarecer o que está reservado para o planeta.
Mais eventos de La Niña aumentariam a chance de inundações no sudeste da Ásia, aumentariam o risco de secas e incêndios florestais no sudoeste dos Estados Unidos e criariam um padrão diferente de furacões, ciclones e monções nos oceanos Pacífico e Atlântico, além de a outras mudanças regionais.
La Niña e sua contraparte, El Niño, são fases do El Niño-Oscilação Sul (ENSO) que ocorrem a cada dois a sete anos, com anos neutros no meio. Durante os eventos do El Niño, os ventos habituais do Pacífico que sopram de leste a oeste ao longo do Equador enfraquecem ou invertem, fazendo com que a água quente jorre para o leste do Oceano Pacífico, aumentando a quantidade de chuva na região. Durante o La Niña, esses ventos se fortalecem, a água quente se desloca para o oeste e o leste do Pacífico fica mais frio e seco.
Os impactos são de grande alcance. “O Pacífico tropical é enorme. Se você mudar a precipitação, isso terá um efeito cascata no resto do mundo”, diz Michelle L'Heureux, cientista física do Centro de Previsão Climática da Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA) em College Park, Maryland. Durante os anos de La Niña, o oceano absorve calor em suas profundezas, de modo que as temperaturas globais do ar tendem a ser mais baixas.
Onda de frio
O atual La Niña começou por volta de setembro de 2020 e tem sido leve a moderado na maior parte do tempo desde então. A partir de abril de 2022, intensificou-se, levando a uma onda de frio sobre o leste do Oceano Pacífico equatorial, não vista naquela época do ano desde 1950. “Isso é bastante impressionante”, diz England.
A última previsão da Organização Meteorológica Mundial, divulgada em 10 de junho, dá uma chance de 50 a 60% de La Niña persistir até julho ou setembro. Isso provavelmente aumentará a atividade de furacões no Atlântico, que atinge o leste da América do Norte até novembro, e diminuirá a temporada de furacões no Pacífico, que afeta principalmente o México. O Centro de Previsão Climática da NOAA previu uma chance de 51% de La Niña no início de 2023.
O estranho, diz L'Heureux, é que este La Niña prolongado, ao contrário de mergulhos triplos anteriores, não veio depois de um forte El Niño, que tende a acumular muito calor oceânico que leva um ou dois anos para dissipar 1 . “Eu continuo me perguntando, onde está a dinâmica para isso?” diz L'Heureux.
Correlação climática
As grandes questões que permanecem são se as mudanças climáticas estão alterando o ENSO e se as condições de La Niña se tornarão mais comuns no futuro.
Pesquisadores notaram uma mudança no ENSO nas últimas décadas: o último relatório do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC)mostra que fortes eventos de El Niño e La Niña foram mais frequentes e mais fortes desde 1950 do que nos séculos anteriores, mas o painel não conseguiu dizer se isso foi causado pela variabilidade natural ou pelas mudanças climáticas. No geral, os modelos do IPCC indicam uma mudança para estados mais parecidos com o El Niño à medida que as mudanças climáticas aquecem os oceanos, diz o modelador climático Richard Seager, do Observatório da Terra Lamont-Doherty da Universidade de Columbia em Palisades, Nova York. Surpreendentemente, diz Seager, as observações mostraram o oposto ao longo do último meio século: à medida que o clima aqueceu, uma língua de águas ressurgintes no leste do Oceano Pacífico equatorial permaneceu fria, criando mais condições semelhantes à La Niña 2 .
Alguns pesquisadores argumentam que o registro é simplesmente muito escasso para mostrar claramente o que está acontecendo, ou que há muita variabilidade natural no sistema para os pesquisadores identificarem tendências de longo prazo. Mas também pode ser que os modelos do IPCC estejam faltando algo grande, diz L'Heureux, “o que é um problema mais sério”. Seager acha que os modelos estão realmente errados e que o planeta experimentará mais padrões semelhantes a La Niña no futuro 3 . “Mais e mais pessoas estão levando isso um pouco a sério que talvez os modelos sejam tendenciosos”, porque eles não capturam essa água fria do leste do Pacífico, diz Seager.
Injeção de água fria
A Inglaterra tem outra explicação possível para o motivo pelo qual os modelos do IPCC podem estar errando as condições futuras do tipo La Niña. À medida que o mundo aquece e a camada de gelo da Groenlândia derrete, espera-se que sua água fresca e fria reduza a velocidade de uma correia transportadora dominante de correntes oceânicas: a Circulação Meridional do Atlântico (AMOC). A maioria dos cientistas concorda que a corrente AMOC desacelerou nas últimas décadas 4 , mas não concordam sobre o porquê, ou quanto diminuirá no futuro.
Em um estudo publicado na Nature Climate Change em 6 de junho , England e seus colegas modelam como um colapso do AMOC deixaria um excesso de calor no Atlântico Sul tropical, o que desencadearia uma série de mudanças na pressão do ar que, em última análise, fortaleceriam o comércio do Pacífico ventos. Esses ventos empurram a água quente para o oeste, criando assim mais condições semelhantes à La Niña. Mas a Inglaterra diz que os modelos atuais do IPCC não refletem essa tendência porque não incluem as complexas interações entre derretimento do manto de gelo, injeções de água doce, correntes oceânicas e circulação atmosférica. “Continuamos adicionando sinos e assobios a esses modelos. Mas precisamos adicionar as camadas de gelo”, diz ele.
Michael Mann, climatologista da Universidade Estadual da Pensilvânia em State College, também argumentou 2 que a mudança climática diminuirá o AMOC e criará mais condições semelhantes ao La Niña. Ele diz que o estudo mostra como esses dois fatores podem reforçar um ao outro. Fazer com que os modelos reflitam melhor o que está acontecendo no oceano, diz Seager, “continua sendo um tópico de pesquisa muito ativo”.
“Precisamos entender melhor o que está acontecendo”, concorda L'Heureux. Por enquanto, ela acrescenta, se, como e por que o ENSO pode mudar “é um mistério muito interessante”.
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-022-01668-1
Referências
Iwakiri, T. & Watanabe, M. Sei. Rep. 11 , 17465 (2021).
Vulcões
extintos como o monte submarino Pao Pao (à direita) no sul do Oceano
Pacífico podem ajudar a subir as águas profundas, uma função crítica
para as correias transportadoras oceânicas. EXPLORAÇÃO DO OCEANO NOAA/DESCOBRINDO AS PROFUNDIDADES: EXPLORANDO MPAS REMOTOS DO PACÍFICO
Poucas forças são
tão fundamentais para o clima quanto as circulações nos oceanos do
mundo. Esses “cinturões transportadores”, como os oceanógrafos os
chamam, arrastam as águas superficiais tropicais em direção aos polos,
onde aquecem as altas latitudes antes de esfriar e afundar no abismo
quilômetros abaixo, levando consigo o calor residual e o dióxido de
carbono dissolvido. Mas a última etapa do transportador é misteriosa.
Para manter a circulação, essas águas profundas precisam voltar à
superfície – e os oceanógrafos não conseguem explicar como isso
acontece.
Agora, resultados de uma campanha do RRS Discovery ,
um navio de pesquisa do Reino Unido, parecem confirmar uma nova visão
radical de como a água do oceano profundo sobe. Suas medições de
traçadores que se elevam acima da topografia irregular do fundo do mar
sugerem que as águas profundas não brotam lentamente na maior parte do
oceano, como se pensava. Em vez disso, é desviado para cima em rajadas
concentradas pela turbulência criada por montanhas submarinas, incluindo
cordilheiras vulcânicas mesoceânicas e montes submarinos. “A forma do
fundo do mar está intimamente ligada à estrutura do oceano”, diz Trevor
McDougall, físico oceânico da Universidade de Nova Gales do Sul que
ajudou a estabelecer a estrutura teórica para a descoberta. “Esta é uma
nova maneira de olhar para o oceano profundo.”
A descoberta, relatada no início deste mês no Ocean Sciences Meeting ,
pode ter amplas implicações. As águas profundas, em vez de permanecerem
isoladas por centenas ou milhares de anos, podem retornar rapidamente –
acelerando a mudança climática ao liberar o carbono que armazenam. As
ressurgências também podem aumentar o nível do mar em alguns locais. E o
novo quadro pode forçar os oceanógrafos a repensar o comportamento dos
oceanos do passado, quando os contornos do fundo do mar diferiam dos
atuais.
Os esforços para resolver o
quebra-cabeça da ressurgência remontam a décadas, até um artigo seminal
de 1966 do famoso oceanógrafo Walter Munk intitulado “ Receitas abissais ”.
Ele propôs que as ondas internas que se formam ao longo dos limites
entre as camadas oceânicas de diferentes densidades ocasionalmente
quebram, assim como as ondas na costa. Essa turbulência, se amplamente
distribuída, pode misturar lentamente águas profundas e pesadas e
enviá-las para cima. Uma vez que atingissem um nível de 2 quilômetros
abaixo da superfície, as águas fluiriam para o Oceano Antártico, onde
ventos fortes puxavam as águas para a superfície.
Quando as sondas de queda
livre começaram a medir a turbulência do oceano profundo há várias
décadas, no entanto, descobriram que grande parte do oceano estava calmo
– calmo demais. “As pessoas saíram e procuraram para sempre e não
conseguiram encontrar [turbulência]”, diz Matthew Alford, oceanógrafo
físico da Scripps Institution of Oceanography e co-investigador da nova
campanha. A turbulência encontrada tendia a crescer com a profundidade.
Como uma colher mexendo leite no café, a água estava empurrando a água
para baixo, não para cima, diz Raffaele Ferrari, oceanógrafo físico do
Instituto de Tecnologia de Massachusetts e líder da Discovery campanha
“A mixagem estava fazendo o oposto do que Walter Munk havia previsto.” A
água estava afundando não apenas nos pólos, mas também em todo o
oceano, duas vezes mais do que se pensava anteriormente.
Em 2016, duas equipes de pesquisadores , incluindo uma liderada pela Ferrari ,
montaram uma imagem que poderia explicar como as águas profundas
subiram apesar do empurrão para baixo. Perto do fundo do mar, eles
propuseram, as ondas quebrando não poderiam mais impulsionar a água para
baixo. Em vez disso, se houvesse montanhas submarinas nas proximidades,
a turbulência levaria as águas para as encostas das montanhas,
misturando-se com as águas mais claras acima. A água pode subir até uma
profundidade de 2 quilômetros, onde a bomba do Oceano Antártico pode
assumir o controle.
A ideia encontrou ceticismo -
certamente essas grandes ressurgências teriam sido detectadas antes?
Mas os oceanógrafos fizeram poucas medições perto do fundo do mar para
testar a ideia. “É uma boa maneira de quebrar seu instrumento”, diz
Ferrari.
Sua equipe começou a preencher
a lacuna em duas visitas no ano passado ao Rockall Trough, um terreno
acidentado a noroeste da Irlanda. Os pesquisadores lançaram rastreadores
não tóxicos a 1800 metros de profundidade, na base de uma parede
denteada do desfiladeiro, e monitoraram a água com amarrações e perfis
de turbulência em queda livre. Um rastreador permitirá que os
pesquisadores documentem a evolução a longo prazo da água quando
retornarem ao Discovery no
verão. Outro corante fluorescente de curta duração poderia ser seguido
em tempo real. Ele subiu 100 metros por dia durante 3 dias. “Isso foi
muito emocionante”, diz Alford. “Você poderia observar a água subindo.”
Os resultados iniciais são
“muito legais”, diz Sarah Purkey, oceanógrafa física da Scripps, não
afiliada ao projeto. “Parece que estamos falando sobre esse dia há
muito tempo.” A taxa de ressurgência parece corresponder à teoria, diz
ela. A questão agora é se os processos neste local podem ser
extrapolados. “Como escalamos isso para todo o oceano?”
Medidas de ressurgência e turbulência, que serão publicadas em breve, de uma pesquisa realizada há 10 anos na
Passagem de Drake, um canal acidentado do fundo do mar entre o Chile e a
Antártida, concordam em princípio, diz Ali Mashayekhi, dinamicista de
fluidos ambientais do Imperial College London. “Portanto, há alguma
indicação de que o que eles estão encontrando é de importância
genérica.”
Os Discovery também
sugerem que a história não será tão simples quanto Ferrari e outros
indicaram inicialmente, diz Sonya Legg, oceanógrafa física da
Universidade de Princeton. As marés parecem influenciar os fluxos, não
apenas a turbulência. E o destino a longo prazo da água de ressurgência
continua a ser visto. É possível que tenha sido levado e dissipado por
redemoinhos oceânicos.
Mas a Ferrari está encorajada
pelos resultados e diz que eles ajudam a entender certas idiossincrasias
oceânicas. Por exemplo, o norte do Oceano Pacífico carece de muita
circulação de capotamento. Mas também tem poucos montes submarinos ou
cumes vulcânicos – e sem esses facilitadores, a água não pode subir. As
descobertas também significam que as correntes dos oceanos passados
podem ter sido fundamentalmente diferentes, dependendo da atividade
vulcânica da Terra – e do quão acidentado ela tornou o fundo do mar.
“Não é apenas uma questão de onde estão os continentes”, diz ele. “Você
também precisa conhecer a estrutura do fundo do mar.”
quarta-feira, 17 de julho de 2019
Evolução histórica e futura dos extremos de precipitação
Temáticas e Questões Científicas
A vulnerabilidade da sociedade a eventos extremos tem sido repetidamente
mencionada nas questões envolvendo o tema das mudanças climáticas, em
particular nos relatórios do IPCC (Intergovernamental Panel of Climate
Change, 2007). As análises do IPCC apontam para um clima futuro cuja
atmosfera teria temperatura média global de alguns graus Celsius
superior a do presente devido ao agravamento do efeito estufa e que
nessas condições os eventos meteorológicos hoje considerados extremos
seriam mais frequentes.
Uma análise do futuro, em termos das próximas décadas ou centenas de
anos, passa necessariamente por um conhecimento detalhado do passado
recente – na escala também de décadas - no sentido de detectar
tendências e/ ou alterações que já possam ter ocorrido ou estejam
correndo no presente. Este tem sido o enfoque das análises apresentadas
pelo IPCC baseadas em simulações numéricas do clima em face de
diferentes cenários de evolução socioeconômica, predominância de uma ou
outra solução em termos da matriz energética e da atitude das populações
frente aos problemas ligados à conservação dos recursos naturais. No
entanto, conforme discutido em Randall et al (2007), as mudanças
observadas no passado nas temperaturas extremas são razoavelmente bem
representadas nas simulações climáticas enquanto há grande incerteza nos
resultados dessas mesmas simulações no que se refere a mudanças nas
chuvas e especialmente nas chuvas intensas. Isso se reflete nas
projeções futuras muitas vezes contraditórias.
O último relatório do
IPCC, mostra que no Brasil há grandes áreas em que menos de 66 % dos
modelos concordam com o sinal da mudança, em uma centena de anos, ou
seja, há uma enorme incerteza quanto aos cenários mais prováveis de
chuvas no futuro.
O objetivo desta componente é definir e caracterizar os extremos de
chuva ocorridos no passado, em escala diária, e a vulnerabilidade das
populações das maiores regiões metropolitanas brasileiras a sua
ocorrência. Identificar tendências temporais no passado e explorar sua
evolução em cenários de mudanças climáticas no futuro.
Metodologias
Entende-se aqui por vulnerabilidade a susceptibilidade que tem as
pessoas, suas atividades, posses e infra-estrutura à perdas e danos
quando sujeitas a eventos físicos de diferentes ordens de magnitude.
Assim, um evento extremo tem o potencial de causar impacto dependendo da
vulnerabilidade do sistema em questão.
Especificamente no caso da chuva, há diversas possibilidades de
ocorrências que podem ser consideradas eventos extremos. No entanto, um
mesmo evento extremo de chuva pode causar maior ou menor impacto
dependendo da vulnerabilidade da população, e da infraestrutura em
questão. Esta é uma análise eminentemente regional com metodologia que
pode ser global. Duas categorias principais são (1) chuvas intensas e
rápidas associadas a tempestades que levam em geral a ventanias,
descargas elétricas e alagamentos rápidos, e (2) as chuvas prolongadas
às vezes por vários dias e que estão associadas a enchentes e
deslizamentos. Os impactos observados em cada uma dessas categorias do
local em termos de topografia, cobertura do solo, capacidade de
drenagem, e até da manutenção das vias públicas e das galerias de águas
pluviais, entre tantos outros fatores. Por outro lado, a identificação
do evento extremo pode ser visto em duas vertentes: a meteorológica e a socioeconômica, ou uma combinação das duas.
A metodologia empregada enfoca a obtenção de séries temporais de perdas e
danos associados à precipitação e a definição de alguns parâmetros
meteorológicos que definem o potencial de sua ocorrência e podem ser
derivados de análises da grande escala reapresentadas por reanálises
que comprovadamente tenham um bom desempenho sobre o Brasil (veja
Quadro et al 2010 para uma discussão das diversas reanálises
disponíveis)
a. Dados
Dados socioeconômicos sobre extremos de chuva: perdas e danos
Reanálises do passado e presente
Cenários do clima futuro
b. Métodos de análise
Uso de índices de potencial de ocorrência de tempestades: verificação no
passado-presente e aplicação para o futuro gerando séries temporais
Tendências temporais: análise do sinal em séries não lineares e não estacionárias (Wu et al 2007, por exemplo)
Metas e Produtos Esperados
Identificação de tendências nas ocorrências de desastres associados de
extremos de chuva no passado em São Paulo e em mais 5 regiões
metropolitanas brasileiras.
Identificação de tendências nos extremos de precipitação no passado e no
futuro para São Paulo e mais 5 regiões metropolitanas brasileiras.
Formação de estudantes: 4 IC, 2 Ms, 2 Drs.
Oferecimento de 2 cursos de 2 semanas de duração sobre analise de séries temporais para cursos de pós-graduação
2 Workshops sobre análise de extremos de precipitação em regiões metropolitanas, seus impactos e vulnerabilidades
Referências
Quadro, M., M. A. F. Silva Dias, D. L. Herdies, L. G. De Gonçalves, E.
H. Berbery, 2010 Evaluation of the hydrological cycle over South America
through the new generation reanalyses. Submitted Geophysical Research
Letters.
Randall, D.A., et al., 2007: Climate Models and their Evaluation. In:
The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the
Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate
Change [S. 49 Solomon, et al. (eds.)]. Cambridge University Press,
Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA
Wu,Z. N. E. Huang, S. R. Long, and C.-K. Peng, 2007: On the trend,
detrending, and variability of nonlinear and nonstationary time series,
PNAS, 104 (38) 14889-14894;doi:10.1073/pnas.0701020104
A mudança do clima e seus impactos no Oceano Atlântico Sul
Os oceanos formam um sistema complexo, multiconectado, com
muitos fatores complicadores que são introduzidos pela geometria das
bacias oceânicas, pela presença dos limites terrestres, forçantes
atmosféricas, interação com a criosfera e biosfera e por variações
associadas à dinâmica da plataforma continental. Além disso,
dificuldades de observação e o seu alto custo, em tempo real, cria um
problema sério de amostragem que em parte é resolvido através do emprego
da modelagem numérica onde os resultados de baixa resolução espacial
dos modelos globais de circulação geral são aninhados às componentes
isoladas (atmosfera, oceano, superfície terrestre, etc ..) com
capacidade de resolver escalas regionais de movimento.
Modelos climáticos são as ferramentas adotadas tradicionalmente para
gerar as projeções do clima no futuro usando os cenários de
desenvolvimento variados. Esses modelos globais são altamente complexos,
mas de baixa resolução, da ordem de 200 Km. Essa resolução espacial das
simulações numéricas do clima global não é, de maneira alguma, adequada
para estudos regionais, como no caso deste projeto, cujo foco é avaliar
impactos e vulnerabilidade às mudanças climáticas da região do Oceano
Atlântico Sul (OAS). O clima regional/local é predominantemente afetado
pela circulação que ocorre em escalas espaciais/temporais menores. Como
resultado, os modelos de circulação global não conseguem capturar
explicitamente a estrutura dinâmica da alta-resolução (e complexidade
física) que caracterizam as variáveis climáticas na região de interesse,
as quais são absolutamente necessárias para a avaliação de impactos.
A
importância de cenários climáticos em alta resolução (mantendo a
complexidade física) para estudos de impactos e adaptação às mudanças
climáticas é um assunto ainda na fronteira da pesquisa científica, cuja
importância vem sendo reconhecida pelos setores produtivos da sociedade.
O Objetivo específico desse sub-projeto é obter projeções climáticas em
escala regional-local para o OAS-Sudoeste a partir da modelagem numérica
de maneira a avaliar seus impactos.
When it opens next month, the revamped fossil hall of the
Smithsonian Institution's National Museum of Natural History in
Washington, D.C., will be more than a vault of dinosaur bones. It will
show how Earth's climate has shifted over the eons, driving radical
changes in life, and how, in the modern age, one form of life—humans—is,
in turn, transforming the climate.
To tell that story, Scott Wing and Brian Huber, a paleobotanist and
paleontologist, respectively, at the museum, wanted to chart swings in
Earth's average surface temperature over the past 500 million years or
so. The two researchers also thought a temperature curve could counter
climate contrarians' claim that global warming is no concern because
Earth was much hotter millions of years ago. Wing and Huber wanted to
show the reality of ancient temperature extremes—and how rapid shifts
between them have led to mass extinctions. Abrupt climate changes, Wing
says, "have catastrophic side effects that are really hard to adapt to."
But actually making the chart was unexpectedly challenging—and
triggered a major effort to reconstruct the record. Although far from
complete, the research is already showing that some ancient climates
were even more extreme than was thought.
Ancient glaciations are easy enough to trace, as are hothouse periods
when palms grew near the poles. But otherwise little is certain,
especially early in the Phanerozoic, which spans the past 541 million
years. Paleoclimate scientists study their own slices of time and use
their own specialized temperature proxies—leaf shape, say, or growth
bands in fossilized corals—which often conflict. "We don't talk to each
other all that much," says Dana Royer, a paleoclimatologist at Wesleyan
University in Middletown, Connecticut. So at a meeting last year, Wing
and Huber assembled a loose-knit collaboration, dubbed Phantastic,
dedicated to putting together a rigorous record. "Most people came away
quite inspired to do something about this," says Dan Lunt, a
paleoclimate modeler at the University of Bristol in the United Kingdom.
The value of a deep-time temperature curve extends beyond the exhibit. Similar curves exist for atmospheric carbon dioxide (CO2). Combine the two and you can see how much warming CO2
caused in the past, says Jessica Tierney, a paleoclimatologist at the
University of Arizona in Tucson. Because the latest climate models seem to forecast more warming
than earlier ones, "using paleoclimate to constrain the models is
becoming much more important," she says. "We feel we have to step up."
Fever line
A preliminary global temperature curve shows that marine life diversified in extreme heat (1) before land-based plants absorbed carbon dioxide (CO2) and polar ice caps formed (2). Volcanoes and erosion swung CO2 levels up and down (3), but mammals evolved in a warm period (4). Now, humans are rapidly warming the climate again (5).
500
Millions of years ago
10˚
15.5˚
21.1˚
26.7˚
32.2˚C
50˚
60˚
70˚
80˚
90˚F
450
400
350
300
250
200
150
100
50
Today
World without polar caps
World with polar caps
2
3
5
4
SMITHSONIAN INSTITUTION NATIONAL MUSEUM OF NATURAL HISTORY, ADAPTED BY N. DESAI/SCIENCE
But ancient global temperatures are elusive because they varied
with location and season, and because the gauges drop away as you move
deeper in time: Tree rings go back only thousands of years and ice cores
only a million years or so. Still, oxygen isotopes in tiny fossilized
shells on the ocean floor give a fairly reliable longer-term record.
Because water molecules with lighter oxygen variants evaporate faster
and end up locked in ice sheets, the ratio of light to heavy isotopes in
the fossils indicates the volume of global ice, a rough guide to
temperatures.
However, ocean floor older than 100 million years or so is scarce,
devoured by the constant churn of plate tectonics. To go deeper in time,
Ethan Grossman, a geochemist at Texas A&M University in College
Station, looks for marine fossils found on land—mostly teeth and extinct
bivalves called brachiopods. They tend to be from the shallow, isolated
seas that formed inside ancient supercontinents. To glean temperatures
from those fossils, scientists have to assume those seas had a balance
of oxygen isotopes similar to the ocean today.
Este "problema da água" tem décadas. Mas cientistas em Phantastic estão atacando-o com um segundo termômetro, baseado em uma nova técnica, chamada isótopos aglomerados, que mede a abundância de dois ou mais isótopos raros. Usando espectrômetros de massa sensíveis, eles analisam as cascas fósseis de moléculas de carbonato que contêm um isótopo pesado de oxigênio ligado a um carbono pesado, que se forma mais frequentemente a temperaturas mais baixas. Os resultados serão enganosos se o fóssil tiver sido exposto ao calor e à pressão durante o seu enterro, mas os pesquisadores aprenderam como identificar espécimes alterados. "Nós nos mudamos para o lugar onde podemos aplicá-lo", diz Kristin Bergmann, geobióloga do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, em Cambridge, que está usando isótopos agregados para preparar um registro de temperatura dos últimos bilhões de anos.
In collaboration with Gregory Henkes, a geochemist at the State
University of New York in Stony Brook, and others, Grossman has gone
through his samples, tossing out those that show signs of alteration,
and analyzed their clumped isotopes. The results match his existing
oxygen-isotope measures, and they tell a startling story, he and Henkes
reported last year in Earth & Planetary Science Letters.
Some 450 million years ago, ocean waters averaged 35°C to 40°C, more
than 20°C warmer than today. Yet marine life thrived, even diversified.
"It's unsettling for the biologists, these warm temperatures we're
proposing," Grossman says. "These are extreme for modern organisms."
To turn such data into a global temperature curve, researchers need
to fill gaps in geography and time. One Phantastic collaborator,
Christopher Scotese, a geologist at Northwestern University in Evanston,
Illinois, has come up with a simple way to spread limited data into a
global picture. He uses the presence of polar ice caps to indicate
whether the world had a steep temperature differential between the
equator and its poles.
Other collaborators are using the sparse data to calibrate computer
simulations of the ancient climate, the way weather models use satellite
data as a reality check. Lunt and Paul Valdes, also at Bristol, are
ground-truthing a suite of several hundred paleoclimate simulations.
They've been able to extrapolate temperatures across the planet for
broad stretches of the Phanerozoic.
Although Wing and Huber are pleased with the work they've seeded,
they also ran out of time. The temperature curve they're presenting at
the museum opening is a beta, Wing says. "It's sort of jamming together
different kinds of observations, different kinds of models, different
kinds of procedures, and probably different assumptions." The plan is to
replace it once the Phantastic team's efforts reach maturity. But even
the draft version should open eyes, Grossman says. "This kind of work
gives people a sense of how easy it is to tip into a warm period.
Because the world has been warm."
No 2º Encontro Regional América
Latina e Caribe da Ecosystem Services Partnership, economista
norte-americano Joshua Farley compara a crise ambiental atual à Grande
Depressão e à Segunda Guerra Mundial (foto: Diego Padgurschi / divulgação)
Mudanças climáticas devem ser enfrentadas por toda a sociedade
André Julião | Agência FAPESP – A Grande
Depressão nos anos 1930 foi um momento em que os americanos se uniram
para enfrentar a pior crise de sua história até então. Em alguns anos,
uma nação com grande concentração de renda se transformou em uma
sociedade de classe média. Da mesma forma, na Segunda Guerra, entre 1939
e 1945, houve racionamento de alimentos, energia e outros itens, além
de políticas econômicas “draconianas” implantadas pelo governo dos
Estados Unidos a fim de vencer o conflito para os Aliados.
Para Joshua Farley, economista da University of Vermont, assim como
nesses dois momentos históricos, quando todos assumiram sacrifícios para
derrotar um inimigo comum, o momento atual exige atitude semelhante
para enfrentar o maior problema da atualidade, as mudanças climáticas.
Farley fez a afirmação durante conferência no 2º Encontro Regional
América Latina e Caribe da Ecosystem Services Partnership (ESP),
realizado na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) de 22 a 26 de
outubro, por iniciativa da Plataforma Brasileira de Biodiversidade e
Serviços Ecossistêmicos/BPBES em parceria com a Embrapa e a Fundação
Brasileira para o Desenvolvimento Sustentável (FBDS). Além da Unicamp, o
evento teve apoio do Programa BIOTA-FAPESP e da Applied Biodiversity Foundation.
A implantação de projetos de valoração de serviços ecossistêmicos
(proteção de nascentes, polinização, manutenção de florestas, entre
outros) é parte da proposta de Farley por uma economia mais
sustentável.
Casado com uma brasileira e com projetos de pesquisa em comunidades
de Santa Catarina, entre outros locais do país, Farley disse que mais do
que nunca é necessária uma colaboração entre as nações, parte delas por
meio dos acordos ambientais multilaterais e de redes como a Plataforma
Intergovernamental sobre Biodiversidade e Serviços Ecossistêmicos
(IPBES, na sigla em inglês).
“[Do ponto de vista ambiental], o Brasil é muito bom em um
monte de coisas. Tem uma grande área conservada, usa muita energia
renovável, mas há uma grande preocupação de que haja uma massiva
desregulação dos negócios, o que permitirá que se degrade o meio
ambiente e de que haja mais desflorestamento. Essas são ameaças atuais”,
disse.
O economista falou do risco de chegar a um ponto de não retorno, quando já não poderão ser desfeitas as perdas ambientais. Carlos Joly,
professor do Instituto de Biologia da Unicamp, coordenador do
BIOTA-FAPESP e um dos criadores da Plataforma Brasileira de
Biodiversidade e Serviços Ecossistêmicos (BPBES, na sigla em inglês),
disse que esse é um dos principais pontos trabalhados durante o
encontro.
“Uma questão é estarmos preparados para medir o quanto as mudanças
climáticas, por exemplo, já impactaram os serviços ecossistêmicos e o
quão distante estamos de um ponto de não retorno. Às vezes só se
descobre que passou deste ponto quando é tarde demais”, disse Joly à Agência FAPESP.
Para evitar esse cenário, membros do IPBES como Joly trabalham para
aperfeiçoar ferramentas de modelagem e de cenários, a fim de melhorar a
previsibilidade. “Estamos discutindo o ferramental teórico, de um lado, e
o prático, de outro. Quais metodologias e ferramentas que temos para
fazer uma avaliação correta dos pontos de não retorno”, disse.
O encontro contou não só com representantes da comunidade acadêmica
de países da América Latina e Caribe, como também de ONGs, governos e
empresas. “Quando falamos em acordos globais, não podemos trabalhar só
em uma perspectiva acadêmica. Ela é superimportante, é a base do
trabalho, mas se não chegarmos às ONGs, aos governos, ao setor privado, a
discussão vai ficar apenas na academia e não vai se efetivar em ações”,
disse Maíra Padgurschi, pesquisadora da BPBES.
“A ideia de trazer esse tipo de discussão para um evento de uma rede
de pesquisadores é colocar os diferentes atores frente a frente para
discutir e achar as soluções em conjunto”, disse.
Preço da natureza
O pagamento por serviços ambientais é uma ferramenta criada na década
passada. Prevê que proprietários de terra que contribuam com a
conservação ou restauração de serviços ecossistêmicos – preservação de
nascentes e florestas, por exemplo – recebam um pagamento por isso.
“Estamos trazendo uma novidade que é não focar em apenas um serviço. A
pessoa receber, por exemplo, apenas porque está protegendo uma nascente
de água. Para preservar essa nascente, foi preciso uma restauração
florestal, então isso tem captura de carbono envolvido. Além disso, se a
restauração utilizar espécies que são importantes como o abrigo ou
alimentação para polinizadores, a manutenção do serviço de polinização
também poderá ser considerada no pagamento dos serviços ambientais
prestados por aquele proprietário”, disse Joly.
Além disso, explica o pesquisador, nos últimos anos vêm sendo
cogitadas novas formas de pensar em serviços ecossistêmicos que incluam
outros valores, sem romper com paradigmas que foram estabelecidos em
2005 e 2007, quando os conceitos foram consolidados na Avaliação
Ecossistêmica do Milênio (Millenium Ecosystem Assessment).
“Muitas culturas indígenas têm diferentes concepções de mundo e
consideram estes serviços ecossistêmicos não precificáveis, mas
contribuições da natureza para o homem”, disse Joly, citando o debate
publicado recentemente na revista Science.
“É importante considerarmos essas duas visões de mundo, e não apenas a
ideia monetarista que o serviço ecossistêmico acaba inevitavelmente
carregando”, disse o pesquisador.
Farley afirmou que o mercado sozinho não fornece todas as soluções,
como pregam muitos economistas. “Precisamos muito mais de um sistema
híbrido, onde itens como sustentabilidade, justiça e recursos essenciais
como alimentos sejam determinados fora do sistema de mercado”, disse
Farley.
Para chegar a algo semelhante por aqui, um passo importante será o
lançamento do primeiro diagnóstico da BPBES, com as conclusões do
primeiro levantamento do tipo feito no Brasil. O documento será lançado
no dia 8 de novembro, no Museu do Amanhã, no Rio de Janeiro.
quinta-feira, 2 de agosto de 2018
Um contexto hidroclimático de dois milhões de anos para a evolução dos hominídeos no sudeste da África
Os
últimos dois milhões de anos da variabilidade climática da África
oriental estão atualmente muito restritos, apesar do interesse em
compreender seu papel assumido na evolução humana inicial1,2,3,4. Raros
registros paleoclimáticos do nordeste da África sugerem condições
progressivamente mais secas2,5 ou um hidroclima estável6. Por outro
lado, registros do Lago Malawi no sudeste tropical da África revelam uma
tendência de um clima progressivamente mais úmido nos últimos 1,3
milhões de anos7,8.
As forças climáticas que controlavam essas mudanças
hidrológicas passadas também são objeto de debate. Alguns estudos
sugerem uma insolação local dominante forçando mudanças
hidrológicas9,10,11, enquanto outros inferem uma potencial influência
das mudanças de temperatura da superfície do mar no Oceano
Índico8,12,13.
Aqui mostramos que o hidroclima no sudeste da África
(20–25 ° S) é controlado pela interação entre o forçamento de insolação
de baixa latitude (precessão e excentricidade) e mudanças no volume de
gelo em altas latitudes.
Os nossos resultados baseiam-se numa
reconstrução múltipla de alterações hidrológicas na bacia hidrográfica
do rio Limpopo, combinada com uma reconstrução da temperatura da
superfície do mar no sudoeste do Oceano Índico nos últimos 2.14 milhões
de anos. Encontramos uma aridificação a longo prazo na bacia
hidrográfica do Limpopo, entre cerca de 1 e 0,6 milhões de anos atrás,
em oposição à evolução hidroclimática sugerida pelos registos do Lago
Malawi.
Nossos resultados, juntamente com a evidência de umedecimento no
Lago Malawi, implicam que a correia de chuva se contrai em direção ao
Equador em resposta ao aumento do volume de gelo em altas latitudes.
Ao
reduzir a extensão das florestas e zonas úmidas em ecossistemas
terrestres, as mudanças observadas no hidroclima do sudeste da África -
tanto em termos de estado de longo prazo quanto de marcada variabilidade
precessional - poderiam ter tido um papel na evolução dos primeiros
hominídeos, particularmente em a extinção do Paranthropus robustus.
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T.C.
is supported by CNRS-INSU. Funding from LEFE-IMAGO CNRS INSU project
SeaSalt is acknowledged. T.C. was partly supported by the ‘Laboratoire
d’Excellence’ LabexMER (ANR-10-LABX-19) and co-funded by a grant from
the French government under the program ‘Investissements d’Avenir’, and
by a grant from the Regional Council of Brittany (SAD programme). J.A.C.
acknowledges funding from the ERC project ‘STEEPClim’. E.S. and L.D.
acknowledge funding through the DFG Research Center/Cluster of
Excellence ‘The Ocean in the Earth System’ at MARUM – Center for
Environmental Sciences. A.S. acknowledges funding through the LaScArBx, a
programme supported by the Agence Nationale de la Recherche
(ANR-10-LABX-52). C.G.-C. was supported by CREST (grant number
JPMJCR12A3; P.I. SLS) funded by the Japan Science and Technology (JST).
Core MD96-2048 was collected during the MOZAPHARE cruise of the RV
Marion Dufresne, supported by the French agencies Ministère de
l’Education Nationale de la Recherche et de la Technologie, Centre
National de la Recherche Scientifique (CNRS) and Institut Paul Emile
Victor (IPEV).
Reviewer information
Nature thanks C. O’Brien, M. Petraglia, K. Uno
and the other anonymous reviewer(s) for their contribution to the peer
review of this work.
Author information
Affiliations
EPOC, UMR 5805, CNRS, University of Bordeaux, Pessac, France
Thibaut Caley
, Thomas Extier
, Bruno Malaizé
, Linda Rossignol
, Frédérique Eynaud
, Philippe Martinez
, Karine Charlier
, Mélanie Wary
, Pierre-Yves Gourves
, Isabelle Billy
& Jacques Giraudeau
Laboratoire
des Sciences du Climat et de l’Environnement, LSCE/IPSL, CEA-CNRS-UVSQ,
Université Paris-Saclay, Gif-sur-Yvette, France
Thomas Extier
& Didier M. Roche
GFZ
– German Research Center for Geosciences, Section 5.1 Geomorphology,
Organic Surface Geochemistry Laboratory, Potsdam, Germany
James A. Collins
Alfred Wegener Institute Helmholtz Centre for Polar and Marine Research, Bremerhaven, Germany
James A. Collins
MARUM – Center for Marine Environmental Sciences, University of Bremen, Bremen, Germany
Enno Schefuß
& Lydie Dupont
PACEA, UMR 5199, CNRS, University of Bordeaux, Pessac, France
Antoine Souron
Department of Geography, Durham University, Durham, UK
Erin L. McClymont
Department of Biogeochemistry (JAMSTEC), Yokosuka, Japan
Francisco J. Jimenez-Espejo
Research and Development Center for Global Change, (JAMSTEC), Yokohama, Japan
Carmen García-Comas
Ecology Group, University of Vic – Central University of Catalonia, Barcelona, Spain
Carmen García-Comas
Vrije Universiteit Amsterdam, Faculty of Science, Cluster Earth and Climate, Amsterdam, The Netherlands
Didier M. Roche
Unité Géosciences Marines, Institut Français de Recherche pour l’Exploitation de la Mer (IFREMER), Plouzané, France
Stephan J. Jorry
Contributions
T.C.
designed the study. T.C., T.E., M.W. and P.-Y.G. performed the Mg/Ca
measurements. L.R. analysed the foraminifera assemblages, and T.C. and
F.E. analysed the results and performed the transfer function. T.C.,
T.E., B.M. and K.C. performed the δ18O analyses on
foraminifera. T.C., J.G., P.M. and I.B. performed the XRF measurements
and F.J.J.-E. and C.G.-C. conducted the statistical analyses on XRF.
J.A.C. and E.S. performed plant-wax δD and δ13C analyses.
L.D. performed the pollen analysis. A.S. and T.C. produced the synthesis
on the ecology and environments of South African hominins and conducted
the comparisons to the marine record. T.C. and D.M.R. performed and
analysed the iLOVECLIM model results. T.C. analysed the results and all
authors participated in the interpretation. T.C. wrote the manuscript
with contributions from all authors.
Calcium
and iron both have complex and multiple origins in marine sediments.
Iron can be related to redox variations, detrital and fluvial input,
among others, and calcium can be related to the biogenic fraction
(foraminifera or nannofossils) and detrital input. To properly interpret
the ln(Fe/Ca) ratio at our study location, we applied principal
components analysis120. a,
PC1 describes 66% of the total variance for the entire site MD96-2048.
The negative loadings for PC1 are calcium and strontium, and all other
elements (aluminium, silicon, potassium, titanium, iron and zirconium)
have positive loadings. Calcium and strontium are associated with
biogenic carbonate and are mainly related to presence of foraminifera.
Element matrix correlation shows a strong positive linear correlation (R > 0.70)
between iron and typically detrital elements, such as aluminium,
silicon, titanium and potassium. Calcium shows negative correlation with
iron (R = −0.5). b, ln(Fe/Ca) shows a strong correlation with PC1 (R = 0.94) and a strong relationship with Limpopo runoff proxies (Extended Data Fig. 3).
Iron and titanium elements are related to terrigenous and siliciclastic
components (heavy minerals and oxides) and the variation in carbonate
content (calcium) is mainly due to dilution by terrigenous sediment.
ln(Fe/Ca) is therefore a proxy of Limpopo runoff, consistent with
previous studies in riverine basins throughout the African continent10,121,122,123,124.
To confirm a weak influence of sea-level changes on the Fe/Ca record,
we compared our ln(Fe/Ca) record with a previous reconstruction of the
deep-water δ18O component for relative sea level125, (b,
bottom). Both records are plotted against the LR04 chronology. Visual
inspection and statistical testing do not support a dominant effect of
sea-level changes on the ln(Fe/Ca) record (R = 0.05). PC3, which
describes 11% of the total variance for the entire site MD96-2048, is
closely related to sea-level changes. The negative loadings for PC3 are
mainly strontium and, to a lesser degree, potassium and titanium, and
the main positive loadings are zirconium and, to a lesser degree,
silicon.
a, b, Seasonal δD composition of precipitation (a) and amount of precipitation at Pretoria station126 (b), in comparison to the results of the iLOVECLIM model at the corresponding latitude and longitude48,49. All data are centred on their annual average. Depleted δD values are indicative of increasing amounts of rainfall127. c,
Results of the transient simulation with the isotope-enabled numerical
climate model iLOVECLIM for the δD composition of precipitation and
precipitation in the Limpopo catchment (about −27.5° S to −22° S and
30° E to 36° E), for the past 150 kyr (Methods)51.
Black curves show the results after filtering with a low-pass filter.
The δD composition of precipitation and precipitation amount in the
Limpopo catchment are negatively correlated (R = −0.63, [Math Processing Error]
)
for the past 150 kyr. Maxima of precipitation are phased with maxima in
austral summer insolation at 30° S and lead to more-depleted δDprecipitation (amount effect).
a, Comparison between the ln(Fe/Ca) XRF signal and austral summer local insolation at 30° S31. b, Comparison between the ln(Fe/Ca) XRF signal and the brGDGT concentration in the sediment15. brGDGTs are commonly found in soil and can be attributed to Limpopo River runoff15. c, Comparison between the ln(Fe/Ca) XRF signal and the C31n-alkane δ13C record16. An increased amount of Limpopo River discharge is associated with more C4 plant input and an increase in austral summer insolation at 30° S. d, Comparison between inverted ln(Fe/Ca) XRF signal and the accumulation rate (AR) of CaCO3
as a measure of biogenic carbonate. The ln(Fe/Ca) XRF record is not
primarily controlled by dilution due to biological productivity (R = 0.1). A previous study of the past 0.8 Myr of core MD96-2048 interpreted shifts towards more-depleted δ13Cwax as potentially reflecting more-humid conditions16. However, the anti-correlation between δ13Cwax and δDwax values (Extended Data Fig. 4) in our study indicates that enriched δ13Cwax values are associated with more-humid conditions. Because C4 plants in the Limpopo catchment are dominant in the interior (Fig. 1), we propose that more-enriched δ13Cwax values indicate a higher relative contribution from sources located farther upstream (more C4 plants) during times of high runoff, compared to only downstream sources (more C3
plants) during times of low discharge. In addition, humid conditions
would have favoured the extension of sedge-rich vegetation (Cyperaceae,
of which 20–60% are C4 plants in this region128)
in riverine swamps and floodplains along the river course, explaining
the detected increase in Cyperaceae pollen at times of increased fluvial
discharge (Fig. 2).
Studies of sediments from the adjacent Zambezi catchment similarly
suggest the extension of swampy sedge-rich vegetation—including C4-Cyperaceae—when river discharge was high, and infer that more C4 plant waxes are exported to the ocean when the flooding of floodplains occurs during rainfall maxima10,129.
a, Correlation between the record of δ13C C31n-alkanes and the record of δD C31n-alkanes, with or without vegetation and ice-volume correction (vc-ivf) over the past 2.14 Myr (n = 19 samples). An anti-correlation exists between the δ13C and the δD signals of the C31n-alkanes. The C31n-alkane is used because it is the most abundant homologue in the samples. b, Raw δ13Cwax, δDwax data and δDwax adjusted for ice-volume and vegetation changes from core MD96-2048. Mean analytical uncertainties are indicated. Top, δ13Cwax of the C31 homologue (data from a previous study16 in light green, and data from this study in dark green). Middle, δDwax of the C31 homologue. Bottom, δDwax of the C31 homologue adjusted for ice-volume changes (ivf) using a seawater δ18O curve125
and converting to δD assuming an increase of 7.2‰ at the Last Glacial
Maximum. We use 7.2‰ because measurements of sediment pore water δ18O and δD suggest that the glacial ocean δD increase has a mean value of 7.2‰130. We also adjusted the δDwax record for vegetation changes (vc) using published fractionation factors (−123‰ ± 31‰ for C3 trees, −139‰ ± 27‰ for C4 grasses131) and the δ13Cwax signal following a previously published procedure132. End-member δ13Cwax values used for C3 and C4 vegetation were −36‰ and −21.5‰, respectively133. The error ranges for the vegetation fractionation factors are very large131.
They derive from the compilation of a global dataset from individual
plants, which is not comparable to an ecosystem fractionation in a
specific catchment (such in the Limpopo) that will fractionate with a
much smaller uncertainty. However, as we do not know the exact
fractionation factor in the Limpopo catchment and regard the
uncertainties from the global compilation as unrealistic for a specific
ecosystem we refrained from propagating this uncertainty into the
vegetation corrections. The vegetation and ice-volume-adjusted δDwax record is very similar to the unadjusted record, highlighting the fact that the adjustments have a minor effect.
a, Spectral power for ln(Fe/Ca) by wavelet analysis realized with a previously published MatLab package134.
The thick contour designates the 5% significance level against red
noise. Dashed black lines indicate the variability at the precession,
obliquity and eccentricity periods. b, Spectral analysis of ln(Fe/Ca) with REDFIT135.
The red line shows the false-alarm level at the 95% confidence
interval. Spectral peaks exceeding the false-alarm level can be
considered significant135. c,
Blackman–Tukey cross correlation between ln(Fe/Ca) XRF and
eccentricity–tilt–precession (ETP) realized with the Analyseries
software37
for the past 2.14 Myr. ETP is constructed by normalizing and stacking
eccentricity, tilt (obliquity) and negative precession to evaluate
coherence and phase (timing) relative to orbital extremes136.
The red curve shows the spectral power for ln(Fe/Ca) record. The black
curve shows the spectral power for ETP. The coherency, which varies
between 0 and 1, is represented by the grey curve and gives the interval
within which the spectrum is significant. In our case, the non-zero
coherency is higher than 0.55 and is significant at the 95% confidence
interval (grey line). There are significant spectral peaks for
eccentricity and precession but not for obliquity. The ln(Fe/Ca) XRF
record and ETP are in phase at the 400-kyr period, the eccentricity
leads by 16 kyr the ln(Fe/Ca) record at the 100-kyr period and the
ln(Fe/Ca) record is in anti-phase with negative precession (in-phase
with positive precession) at the 19- and 23-kyr periods. The three
statistical analyses are consistent and indicate significant variability
at the 400-, 100-, 23- and 19-kyr periods and insignificant variability
at the 41-kyr period. d, Comparison between the precessional component of the ln(Fe/Ca) record (Gaussian filter frequency 1/23,000; bandwidth: 5 ×10−6) obtained with the Analyseries software37
and the precession index. Maxima of the ln(Fe/Ca) precession component
are in phase with precession index maxima. The precession cycles in the
ln(Fe/Ca) record appear particularly strong between about 0.9 and
0.6 Ma. e–g, The same statistical analyses as in a–c, respectively, but for the PC1 SST record. In e,
dashed white lines indicate the variability at the precession,
obliquity and eccentricity periods. The three statistical analyses
indicate significant variability at the 100- and 41-kyr periods but not
significant power for the 400-kyr and 23-kyr (precession) periods.
a, Reconstruction of SST using two different methods: Mg/Ca reconstruction based on previous15 and new data (Mg/Ca ratios were converted into temperature values by applying a previously established equation40)
and foraminifera transfer function reconstruction using the modern
analogue technique. Error bars represent the error on the calibrations40 (Extended Data Fig. 7). b, Empirical orthogonal function analysis47
of the two SST records for the past 2.14 Myr. PC1 contains 74% of the
total variance for the past 2.14 Myr. Correlation between SST proxies
and PC1 for the past 2.14 Myr is R = 0.71.
a, Location of the modern database, composed of 367 core tops from the south Indian Ocean45 with present-day SST from the World Ocean Atlas (WOA) 200929. b, Test for the modern database45
yielding to a precision of 0.8 °C for the annual SST reconstructions.
Modern hydrological parameters were obtained from the WOA (1998)
database using a previously developed tool (http://www.geo.uni-bremen.de/geomod/Sonst/Staff/csn/woasample.html).
Extended Data Table 1 Fossil finds, their location and associated ages
Extended Data Table 2 δ13C
enamel of hominin and contemporaneous herbivores and associated
statistical parameters for different sites in the Limpopo catchment
