– Entre 1500 e 1850,
a Europa esteve imersa na chamada Pequena Era do Gelo, período no qual
as temperaturas médias no hemisfério Norte eram consideravelmente
inferiores às atuais.
Até agora os efeitos daquela queda de temperatura sobre o clima da
América do Sul eram pouco conhecidos, mas um novo estudo mostra que, nos
séculos 17 e 18, o clima do sudoeste do Brasil era mais úmido que o
atual, por exemplo. Ao mesmo tempo, o clima do Brasil do Nordeste era
mais seco. O estudo foi feito a partir da análise de rochas de cavernas
em Mato Grosso do Sul e em Goiás.
Os mesmos registros de cavernas brasileiras revelaram que, entre os
anos 900 e 1100, durante a chamada Anomalia Climática Medieval – período
em que o clima no hemisfério Norte era mais quente do que o atual –, o
clima era mais seco no Brasil.
Trata-se de uma das primeiras evidências a constatar uma relação
entre as mudanças climáticas observadas durante a Pequena Era do Gelo e a
Anomalia Climática Medieval no hemisfério Norte e alterações no padrão
de chuvas sobre a América do Sul.
Publicado em artigo no
Geophysical Research Journal, o trabalho tem como autores o físico
Valdir Felipe Novello e o geólogo e professor
Francisco William Cruz,
do Instituto de Geociências da Universidade de São Paulo (USP), ao lado
de colaboradores brasileiros, norte-americanos e chineses, e integra o
projeto PIRE-CREATE,
apoiado pela FAPESP.
“Trabalhamos em diversas escalas de tempo. Há estudos que investigam o
paleoclima há dezenas ou centenas de milhares de anos. No novo estudo,
investigamos alterações climáticas durante os últimos dois milênios”,
disse Cruz.
Novello, primeiro autor do artigo, destaca que “há evidências
abundantes de que o clima no hemisfério Norte era mais frio durante a
Pequena Era do Gelo”. São evidências históricas e culturais, como
relatos escritos ou pinturas de época exibindo o frio na Europa do
século 17, por exemplo.
A essas evidências se somam outras, como os registros de gases
aprisionados há séculos no gelo de geleiras na Groenlândia, o registro
de isótopos preservados no lodo do fundo de lagos e lagoas ou ainda a
análise dos anéis de crescimento das árvores.
“Um problema que se enfrenta para investigar os paleoclimas do
hemisfério Sul é a ausência de dados históricos ou culturais. Na Idade
Média, antes da era dos descobrimentos, nem os incas nem as diversas
nações indígenas possuíam escrita. O mesmo ocorria entre as tribos
africanas e os aborígenes australianos”, disse Novello.
“Some-se a isso o fato de que nos trópicos quase não há geleiras, à
exceção daquelas no alto dos Andes. Daí que precisamos encontrar outros
métodos de análise para descobrir como era o clima do passado na América
do Sul. No grupo do professor Cruz, viajamos pelo Brasil coletando
amostras de rochas no interior 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] indica
se o clima era mais seco ou mais úmido no passado”, disse.
Isótopos da seca e da chuva
Para entender como foi que Novello detectou os períodos de maior ou
menor umidade no paleoclima brasileiro, antes é necessário explicar como
se chegou aos resultados. O trabalho é baseado na análise isotópica do
oxigênio das moléculas de carbonato de cálcio dos espeleotemas das
cavernas.
Isótopos são variantes de um elemento químico. Enquanto todos os
isótopos de um dado elemento compartilham o mesmo número de prótons,
cada isótopo difere dos outros em seu número de nêutrons. Assim, o
elemento químico oxigênio tem em seu núcleo 8 prótons e 8 nêutrons, no
caso do oxigênio 16 (16O). Já no caso do oxigênio 18 (18O), são 8
prótons e 10 nêutrons.
“Há, na natureza, aproximadamente um átomo de oxigênio 18 para cada
mil átomos do oxigênio 16”, explicou Novello. Como o oxigênio 18 é mais
pesado do que o 16, quando começa a chover as moléculas de água com o
oxigênio 18 precipitam primeiro.
Em consequência, ocorre uma elevação relativa da quantidade de
oxigênio 16 na nuvem de chuva em relação à quantidade de oxigênio 18,
agora necessariamente menor – dado que a maior parte do oxigênio 18
original precipitou como chuva. “Quando chove muito, muda a isotopia da
chuva”, disse.
Para saber como tal mudança no regime de chuvas pode ser aferida em
climas passados, Novello e Cruz recorreram ao registro da relação
oxigênio 16/18 preservado no carbonato de cálcio dos espeleotemas das
cavernas.
Quando a chuva cai em regiões de Carste, ou seja, aquelas formadas
por rochas carbonáticas (como o calcário), ocorre a formação de
cavernas. A água pluvial entra em contato com o gás carbônico (CO2)
dissolvido no ar e no solo. O resultado dessa reação química é uma água
ligeiramente ácida, que vai penetrando no solo até chegar às rochas
calcárias subterrâneas.
A rocha calcária é insolúvel em água de pH neutro, mas dissolve em
presença de água ácida (pH ligeiramente negativo), o que leva à formação
das cavidades subterrâneas naturais a que damos o nome de cavernas.
Os pesquisadores explicam que a formação de espeleotemas ocorre
quando a água da chuva que penetrou no solo (carregando carbonato de
cálcio) atinge o teto da caverna. O gotejar lento e contínuo ao longo de
milhares de anos vai precipitando o carbonato de cálcio dissolvido em
cada gota na forma de espeleotemas, que acaba por se acumular no teto da
caverna formando estalactites e no piso da caverna formando
estalagmites.
O carbonato de cálcio que porventura não precipitou no teto da
caverna é depositado em seu piso em camadas que dão forma às chamadas
estalagmites. Os espeleotemas preservam a assinatura isotópica do
oxigênio da chuva que caiu na época da deposição de cada camada de
carbonato de cálcio.
“Ao analisar os isótopos de oxigênio no carbonato de cálcio dos
espeleotemas, a partir da razão encontrada entre o oxigênio 16 e o 18
consegue-se inferir se o clima era mais seco (relativamente mais 18) ou
mais úmido (relativamente menos oxigênio 18) quando do momento da
deposição de determinada camada de calcário”, disse Novello.
“Então, por exemplo, em uma região onde chove muito, a tendência é
achar nos espeleotemas uma sequência de camadas com quantidade
relativamente menor de oxigênio 18. Inversamente, em regiões de clima
seco, a pouca chuva que cai tem relativamente mais oxigênio 18. Essa
água, ao penetrar no solo e dissolver o carbonato de cálcio, acaba por
formar espeleotemas com uma quantidade relativamente maior de oxigênio
18”, disse.
Datação das rochas e análise isotópica
Valdir Novello coletou amostras de rocha de duas estalagmites da
gruta Jaraguá, em Bonito (MS), e de estalagmites das grutas São Bernardo
e São Mateus, localizadas no Parque Estadual de Terra Ronca, em Goiás.
Na gruta Jaraguá foram coletadas duas amostras de duas estalagmites
diferentes. Uma delas mede 13 centímetros e, de acordo com o método de
datação urânio/tório, cresceu continuamente por 800 anos, entre 1190 e
2000, o que abarca o período da Pequena Era do Gelo (entre 1500 e 1850).
A segunda amostra, com 28 centímetros, se formou continuamente entre os
anos 442 e 1451, englobando a Anomalia Climática Medieval (entre 900 e
1100).
Em Goiás, Novello coletou na gruta São Bernardo uma amostra de rocha
com 37 centímetros, cobrindo o período entre os anos 1123 e 2010, o que
engloba a Pequena Era do Gelo. Da gruta São Mateus saiu uma amostra com
17 centímetros, acumulada no intervalo de tempo entre 264 e 1201, o que
compreende o período da Anomalia Climática Medieval.
O perfil de oxigênio 18 nas amostras da gruta Jaraguá exibe uma leve
tendência em direção a valores mais leves de oxigênio entre os anos 400 e
1400, o que sugere um clima levemente úmido no território do Brasil
central daquele período (que abarca a Anomalia Climática Medieval no
hemisfério Norte).
Depois de 1400, os valores do oxigênio 18 nas amostras da gruta
Jaraguá começam a declinar até 1770, sinalizando o aumento da umidade
durante o período, que corresponde à Pequena Idade do Gelo no hemisfério
Norte. Posteriormente, a tendência é invertida e os valores aumentam
novamente até 1950, sinalizando a queda da umidade desde então.
O registro de oxigênio 18 do Brasil central baseado nas estalagmites
das grutas São Bernardo e São Mateus, em Goiás, não apresenta uma
tendência. O registro mostra alguns eventos úmidos abruptos, como os
períodos úmidos prolongados entre 680 e 780 e entre 1290 e 1350, e
eventos úmidos mais curtos ocorrendo por volta de 1050, 1175 e 1490.
Por outro lado, o período úmido documentado no registro da gruta
Jaraguá durante a Pequena Era do Gelo, entre 1500 e 1850, é consistente
com as condições úmidas favorecidas pela passagem da chamada Zona de
Convergência do Atlântico Sul (ZCAS), que é uma faixa de nebulosidade de
orientação noroeste/sudeste que se estende desde o sul da região
amazônica até a região central do Atlântico Sul.
“A Zona de Convergência do Atlântico Sul é a massa de nebulosidade
responsável pela ocorrência de chuvas prolongadas na região Sudeste. Os
isótopos contam toda a história dessa massa úmida andando pelo
continente”, disse Novello.
“Sabe aqueles dias em que chove bastante em São Paulo? Sempre que
chove cinco dias seguidos é porque a nebulosidade da Zona de
Convergência do Atlântico Sul está estacionada sobre São Paulo. A grande
seca de 2014 foi causada pela não formação da Zona de Convergência do
Atlântico Sul naquele ano”, disse Cruz.
Em um trabalho anterior, feito com registros isotópicos das grutas do
município de Iraquara, na Bahia, Novello havia inferido que, durante a
Pequena Idade do Gelo, no Nordeste – portanto fora da Zona de
Convergência do Atlântico Sul – prevalecia um clima mais seco.
“Os dados dos espeleotemas de Bonito, quando associados a dados
paleoclimáticos peruanos conhecidos, indicam que, durante a Pequena Era
do Gelo, a Zona de Convergência do Atlântico Sul estacionava com maior
frequência mais a sudoeste, sobre uma faixa de terra que vai do Peru até
São Paulo, passando pelo Mato Grosso do Sul. Por outro lado, os dados
das grutas de Goiás e de Iraquara sugerem que, durante a Pequena Era do
Gelo, a Zona de Convergência do Atlântico Sul não chegou a Goiás, à
Bahia e ao Nordeste. A Zona de Convergência do Atlântico Sul estacionou
toda na região sudoeste. Com isso, o Nordeste ficou mais seco”, disse
Novello.
Embora os registros das duas grutas de Goiás (e outras três grutas)
não exibam uma mudança significativa na proporção média de oxigênio 18
durante o período da Anomalia Climática Medieval e durante o intervalo
de tempo da Pequena Era do Gelo, eles mostram uma forte variabilidade na
escala de tempo decenária e centenária durante o período de transição
da
Anomalia Climática Medieval para a Pequena Era do Gelo (entre 1100 e
1500).
Resumindo, os registros dos espeleotemas investigados por Novello e
por Cruz indicam que, durante o período de clima mais quente no
hemisfério Norte (a Anomalia Climática Medieval), o clima por aqui era
mais seco, e que durante a Pequena Era do Gelo do hemisfério Norte o
clima no sudoeste do Brasil era mais úmido, enquanto no Brasil central e
no Nordeste eram mais secos.
“Quando comparamos nossos dados com outros dados isotópicos da
América do Sul, verificamos a existência de outros períodos mais secos
no passado. A chuva não foi muito bem distribuída nos últimos 1600
anos”, disse Cruz.
Zonas de convergência
“Existe uma coerência entre as mudanças climáticas na América do Sul e
os dados climáticos do hemisfério Norte. O clima da Terra está todo
conectado. Se houver anomalias nas regiões de alta latitude, isto irá
refletir nos trópicos”, disse Cruz.
De acordo com Novello, “quando olhamos os dados do paleoclima durante
a Pequena Era do Gelo vemos mais frio por aqui, mas os padrões de chuva
mudaram. Daí se constata que se o clima esfria no hemisfério Norte,
chove mais no hemisfério Sul. A convergência da umidade acaba vindo para
o sul. Inversamente, quando o clima aquece no hemisfério Norte, chove
menos no hemisfério Sul”.
“Nas regiões equatoriais do planeta existe uma banda de nebulosidade
chamada Zona de Convergência Intertropical. Ela se localiza onde a
superfície do mar está mais quente. Tal região mais quente cria uma zona
de baixa pressão para onde converge toda a umidade, caindo assim mais
chuva”, disse Novello.
Durante a Pequena Era do Gelo, quando era maior o diferencial entre o
clima mais frio ao norte e o clima ameno ao sul, os ventos que
convergiam desde o hemisfério Norte para a Zona de Convergência
Intertropical carregavam mais umidade do que fazem atualmente. Isso
contribuía para o aumento de nebulosidade na Zona de Convergência
Intertropical, que por sua vez avançava sobre o equador no sentido
leste-oeste, saindo do Atlântico e penetrando na Amazônia, onde começava
a chover torrencialmente. Era quando todo o oxigênio 18 acumulado nas
nuvens precipitava.
“O esfriamento do Atlântico Norte durante a Pequena Era do Gelo
intensificou os ventos alísios de nordeste, o que favoreceu o transporte
de umidade para a Amazônia. É o contrário do que ocorre nos anos em que
os alísios de nordeste são menos intensos, que tendem a ser anos mais
secos”, disse Cruz.
Uma vez que a nebulosidade da Zona de Convergência Intertropical
atinge a Amazônia, ela contribui para alimentar a
Zona de Convergência
do Atlântico Sul com umidade mais rica em oxigênio 16. Aí então, a Zona
de Convergência do Atlântico Sul avança na direção noroeste-sudeste,
atravessando o Brasil em direção ao Atlântico Sul.
Quando as nuvens permanecem saturadas de umidade, chove muito ao
longo do trajeto da Zona de Convergência do Atlântico Sul. Trata-se de
uma chuva com maior relação de oxigênio 16. A maior prevalência desse
isótopo é que acaba sendo registrada nos espeleotemas.
Durante a Anomalia Climática Medieval, o clima mais quente no
hemisfério Norte formou uma zona de baixa pressão para onde convergiram
ventos úmidos do Atlântico Sul. “A Zona de Convergência Intertropical se
deslocou mais para o norte. A América do Sul ficou toda seca”, disse
Cruz.
O artigo
Two millennia of South Atlantic Convergence Zone variability reconstructed from isotopic proxies
(https://doi.org/10.1029/2017GL076838), de V. F. Novello, F. W. Cruz,
J. S. Moquet, M. Vuille, M. S. de Paula, D. Nunes, R. L. Edwards, H.
Cheng, I. Karmann, G. Utida, N. M. Stríkis e J. L. P. S. Campos, está
publicado em
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2017GL076838.
