Switch Zealandia: Nova teoria de regulação dos climas da era do gelo

As origens das mudanças climáticas da era do gelo podem estar no Hemisfério Sul, onde as interações entre o sistema de vento oeste, o Oceano Antártico e o Pacífico tropical podem desencadear mudanças rápidas e globais na temperatura atmosférica, de acordo com uma equipe de pesquisa internacional liderada pela Universidade de Maine.

O mecanismo, apelidado de Comutador Zealandia, refere-se à posição geral do cinturão de vento oeste do Hemisfério Sul – o sistema de vento mais forte da Terra – e do continente plataformas do sudoeste do Oceano Pacífico e seu controle sobre as correntes oceânicas. Mudanças na latitude dos ventos de oeste afetam a força dos giros oceânicos subtropicais e, por sua vez, influenciam a liberação de energia das águas do oceano tropical, a “máquina térmica” do planeta. O calor tropical se espalha rapidamente pela atmosfera e oceano para as regiões polares de ambos os hemisférios, agindo como o termostato do planeta.

A dinâmica climática do hemisfério sul pode ser o elo que faltava na compreensão de questões de longa data sobre as idades do gelo. , com base nas descobertas da equipe de pesquisa da UMaine, do Observatório da Terra Lamont-Doherty da Universidade de Columbia, da Universidade do Arizona e da GNS Science na Nova Zelândia, publicado em Quaternary Science Reviews .

Por mais de um quarto de século, George Denton, professor de Ciências Geológicas da UMaine Libra, o primeiro autor do artigo do periódico, conduziu pesquisas que reconstroem a história das geleiras das montanhas no hemisfério sul . No final dos anos 1980, ele e Wallace Broecker, um geoquímico da Universidade de Columbia, observaram que uma questão chave sobre as eras glaciais permanecia sem solução – a ligação entre o clima da era glacial e os ciclos orbitais na duração e intensidade da estação terrestre. As evidências mostraram que as mudanças climáticas da idade do gelo foram sincronizadas em ambos os hemisférios polares, com rápidas transições de condições climáticas globais glaciais para interglaciais. Eles concluíram que as teorias existentes não poderiam explicar adequadamente as mudanças na sazonalidade, tamanho do manto de gelo e clima regional.

As geleiras das montanhas são altamente sensíveis ao clima e bem adequadas para a reconstrução climática, usando depósitos de moreias distintas que marcar os limites da geleira anterior. Na década de 1990, Denton liderou equipes de pesquisa no mapeamento e datação de sequências de moreias na América do Sul e, mais recentemente, nos Alpes do Sul da Nova Zelândia, com o coautor David Barrell, geólogo e geomorfologista do instituto de pesquisa em geociências do governo da Nova Zelândia, GNS Ciência.

Com os avanços na datação isotópica de morenas em meados dos anos 2000, Denton se juntou a Joerg Schaefer da Universidade de Columbia, que dirige o Laboratório de Nuclídeos Cosmogênicos no Observatório Terrestre Lamont-Doherty. Junto com o colega e co-autor do CU-LDEO Michael Kaplan, Schaefer, Denton e o professor assistente e co-autor Aaron Putnam da UMaine guiaram uma sucessão de projetos de campo e laboratório de estudantes de graduação da UMaine (incluindo o trabalho de Ph.D. de Putnam) que desenvolveu uma cronologia das mudanças nas geleiras induzidas pelo clima nos Alpes do Sul, abrangendo muitas dezenas de milhares de anos. O participante mais recente da parceria UMaine-CU é UMaine Ph.D. estudante e co-autor Peter Strand.

Coletivamente, os parceiros UMaine, CU-LDEO e GNS Science trabalharam para criar e compilar cronologias de geleiras de montanha da Nova Zelândia e América do Sul, produzindo uma cronologia abrangente de extensão glaciar durante e desde a última idade do gelo. A equipe então comparou a datação da morena com dados de paleoclima em todo o mundo para obter insights sobre a dinâmica climática das eras glaciais e eventos climáticos abruptos em escala milenar. As descobertas destacam uma sincronicidade global geral do avanço e recuo da geleira montanha durante a última era do gelo.

Uma visão profunda da dinâmica do clima vem do coautor Joellen Russell, cientista do clima da Universidade de Arizona e Thomas R. Brown Distinguished Chair of Integrative Science. Seguindo seus esforços de longa data para modelar a modulação climática dos ventos de oeste, ela avaliou simulações feitas como parte do Projeto de Intercomparação de Modelos do Oceano Antártico, parte da iniciativa de Modelagem e Observações de Carbono do Oceano Antártico e Clima. A modelagem mostrou que as mudanças nos sistemas de vento do sul têm consequências profundas para o balanço global de calor, conforme monitorado por sistemas glaciares.

A “mudança” leva o nome de Zealandia, uma plataforma continental amplamente submersa cerca de um terço do tamanho da Austrália, com as ilhas da Nova Zelândia sendo as maiores partes emergentes. Zealandia apresenta um impedimento físico ao fluxo das correntes oceânicas. Quando o cinturão de vento oeste está mais ao norte, o fluxo de água quente do oceano do Pacífico tropical para o sul é direcionado ao norte da massa de terra da Nova Zelândia (modo glacial). Com o cinturão de vento mais ao sul, a água quente do oceano se estende até o sul da Nova Zelândia (modo interglacial). A modelagem por computador mostra que os efeitos do clima global surgem da latitude em que os ventos de oeste estão circulando. Uma mudança para o sul dos ventos do sul revigora a circulação da água nos oceanos Pacífico Sul e Sul, e aquece as águas superficiais dos oceanos em grande parte do globo.

Os pesquisadores levantam a hipótese de que mudanças sutis na órbita da Terra afetam o comportamento dos ventos de oeste do hemisfério sul, e esse comportamento está no cerne dos ciclos globais da era do gelo. Essa perspectiva é fundamentalmente diferente da visão de longa data de que as influências orbitais na extensão dos mantos de gelo continentais do hemisfério norte regulam os climas da era do gelo. Adicionando peso à hipótese do switch Zealandia é que os ventos do hemisfério sul regulam a troca de dióxido de carbono e calor entre o oceano e a atmosfera e, assim, exercem uma influência adicional no clima global.

” Juntamente com os registros de paleoclima inter-hemisférico e com os resultados da modelagem climática oceano-atmosfera acoplada, essas descobertas sugerem um fim grande, rápido e global para a última era do gelo em que um episódio de aquecimento originado no sul ligou os hemisférios “, de acordo com os pesquisadores, cujo trabalho foi financiado pela Comer Family Foundation, a Quesada Family Foundation, a National Science Foundation e o governo da Nova Zelândia.

A última cessação glacial foi um episódio de aquecimento global que levou a uma sazonalidade extrema ( inverno vs. verão) nas latitudes do norte, estimulando uma descarga de água derretida e icebergs no Atlântico Norte a partir de mantos de gelo adjacentes. O aquecimento do verão levou ao influxo de água doce, resultando na disseminação do gelo marinho do Atlântico Norte que causou invernos muito frios no norte e ampliou a mudança anual para o sul da Zona de Convergência Intertropical e dos cinturões de chuva das monções. Embora isso tenha criado uma impressão de diferentes respostas de temperatura entre os hemisférios polares, a chamada “gangorra bipolar”, os pesquisadores sugerem que isso se deve aos contrastantes efeitos inter-regionais do aquecimento ou resfriamento global. Sugere-se que uma sucessão de episódios abruptos e de curta duração de invernos frios do norte durante a última idade do gelo tenham sido causados ​​por mudanças temporárias do mecanismo de mudança de Zealandia.

A mudança para o sul do sul Os ventos do hemisfério ao término da última idade do gelo foram acompanhados por uma liberação gradual, mas sustentada, de dióxido de carbono do Oceano Antártico, o que pode ter ajudado a bloquear o sistema climático em um modo interglacial quente.

Os pesquisadores sugerem que a introdução do fóssil CO 2 na atmosfera pode estar despertando a mesma dinâmica que encerrou a última era glacial, potencialmente impulsionando o sistema climático em um novo modo.

“O mapeamento e datação de morenas de montanhas-glaciares de latitudes médias do Hemisfério Sul nos leva à visão de que a latitude e a força dos ventos do oeste austral, e seus efeitos sobre o oceano tropical / subtropical, particularmente na região que abrange o Indo-Pacífico Warm Pool e Tasman Se a através do Oceano Antártico, fornece uma explicação para impulsionar mudanças globais em escala orbital entre os modos climáticos glaciais e interglaciais, através do mecanismo de switch Zealandia “, escreveu a equipe de pesquisa. “Tal comportamento do sistema oceano-atmosfera pode ser operativo no mundo em aquecimento de hoje, introduzindo um mecanismo distintamente não linear para acelerar o aquecimento global devido ao CO atmosférico 2 subir. “

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