UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
BACHARELADO EM METEOROLOGIA
FRANCISCO AGUSTINHO DE BRITO NETO
ANÁLISE DO COMPORTAMENTO DA CRIOSFERA NOS PERÍODOS DO INÍCIO DO HOLOCENO E PRÉ-INDUSTRIAL
Natal Dezembro 2017
por
Francisco Agustinho de Brito Neto
Orientador (a): Prof. Dr. David Mendes
Natal Dezembro 2017
Trabalho de Conclusão do Curso (TCC) apresentada à Coordenação do Curso de Meteorologia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como requisito à obtenção do Título de Bacharel em Meteorologia.
BACHARELADO EM METEOROLOGIA
A Monografia Análise do comportamento da Criosfera nos períodos do Início do Holoceno e Pré-Industrial
elaborada por Francisco Agustinho de Brito Neto
e aprovada por todos os membros da Banca Examinadora foi aceita pelo Colegiado do Curso de Meteorologia e homologada pelos membros da banca, como requisito parcial à obtenção do título de BACHAREL EM METEOROLOGIA
Natal, 08 de dezembro de 2017
BANCA EXAMINADORA
_________________________________________________
David Mendes (Departamento de Ciências Atmosféricas e Climáticas da UFRN)
_________________________________________________
Marcio Machado Cintra (Departamento de Ciências Atmosféricas e Climáticas da UFRN)
_________________________________________________
Weber Andrade Gonçalves (Departamento de Ciências Atmosféricas e Climáticas da UFRN)
_________________________________________________ Monica Cristina Damião Mendes (DCA / UFCG)
RESUMO
Dado o cenário atual de mudanças climáticas, e seu impacto em uma população com mais de seis bilhões de pessoas. Então, há a necessidade do entendimento do clima no passado, sendo assim, o período do Início do Holoceno possui informações importantes para comunidade cientifica ter um maior entendimento do clima atual. Inicialmente se pensava que o período do Início do Holoceno era um período de clima estável, com pequenas evidências de mudanças climáticas ao longo da sua série histórica. Sendo assim, o objetivo geral deste estudo é verificar se houve alguma modificação na Criosfera no período Pré-industrial (inicio 1850) em relação ao período do Início do Holoceno (cerca de 11500 anos atrás), cuja as regiões estudadas foram a Antártica e o Ártico. Para isso utilizamos o modelo hidrostático SPEEDY-CICE. Faremos comparações sazonais entre os dois períodos, com o objetivo de verificar quais regiões na Antártica e no Ártico apresentam as maiores diferenças entre os períodos estudados. Analisarmos as variáveis: Cobertura do Gelo Marinho, Deposição da Neve, Espessura da Neve e Temperatura da Camada de Mistura do Oceano. O modelo SPEEDY é baseado em um núcleo dinâmico, cuja o mesmo é hidrostático. Em relação aos níveis verticais o modelo SPEEDY apresenta cinco camadas em coordenada r, cujos os limites variam de 0, 0,15, 0,35, 0,65, 0,90 e 1. O SPEEDY está acoplado ao modelo de gelo Marinho CICE (Los Alamos sea ice model), modelo esse que representa as condições de gelo marinho através das parametrizações termodinâmicas do oceano relacionada ao balanço de energia em superfície. Os resultados apontam que o Oceano Índico no período do Início do Holoceno apresentou as maiores diferenças entre todas as variáveis estudas nos dois períodos abordado no presente trabalho. Esse resultado está de acordo também com um período de menor aquecimento da camada de mistura do oceano na região no Início do Holoceno.
Given the current climate change scenario, and its impact on a population of over six billion people. So, there is the need for climate understanding in the past, so the Início do Holocene period is great for the scientific community to have a greater understanding of the current climate. Initially it was thought that Início do Holocene period was a period of stable climate, with small evidence of abrupt climate change. Therefore, the general purpose of this study is to see if there was any modification in the cryosphere in the pre-industrial period (start 1850) in relation to the Início do Holocene period (about 11500 years ago), whose regions studied will be Antarctica and the Arctic, so we use the Hydrostatic model speedy-CICE. We will make seasonal comparisons between the two periods, with the aim of checking which regions in Antarctica and the Arctic present the greatest differences between the periods studied. We analyze the variables: coverage of the sea ice, deposition of snow, snow thickness and the temperature of the ocean mixing layer. The speedy model is based on a dynamic nucleus, whose same is hydrostatic. In relation to vertical levels the speedy model has five layers in r coordinate, whose boundaries vary from 0, 0.15, 0.35, 0.65, 0.90, and 1. The speedy is coupled to the marine Ice model CICE (Los Alamos sea ice model), a model that represents marine ice conditions through the thermodynamics of the ocean related to the surface energy balance. The results point out that the Indian Ocean the Início do Holocene period presented the greatest differences between all the variables studied in the two periods addressed in the present work. This result also agrees with a period of lower heating of the ocean mixing layer in the region in the Início do Holocene.
Sumário ABREVIATURAS ... 8 LISTA DE TABELAS ... 9 LISTA DE FIGURAS ... 10 1) INTRODUÇÃO ... 11 1.1) Objetivo Geral ... 13 1.2) Objetivos específicos ... 13 2) MATERIAL E MÉTODOS ... 14 2.1) Área de estudo ... 14 2.2) Análise ... 14
2.3) Descrição dos modelos ... 15
2.4) Descrição da simulação ... 16
3) RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 18
4) CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 27
ABREVIATURAS
OIH Organização Internacional de Hidrologia TSM Temperatura da Superfície do Mar OA Oceano Austral
MW Mar de Weddell MR Mar de Ross OB Oceano Boreal PA Península Antártica
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Variáveis a serem analisadas do período do Holoceno e Pré-industrial. ... 15 Tabela 2: Parâmetros que foram modificados entre as duas simulações. ... 17
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Área de Estudo compreende todo o domínio do globo. ... 14 Figura 2: Diferença entre os períodos Início do Holoceno e Pré-Industrial em relação a Cobertura de Gelo Marinho. ... 19 Figura 3: Diferença entre os períodos Início do Holoceno e Pré-Industrial em relação a Deposição de Neve. ... 20 Figura 4: Diferença entre os períodos Início do Holoceno e Pré-Industrial em relação a Espessura da Neve em mmH2O. ... 21 Figura 5: Diferença entre os períodos Início do Holoceno e Pré-Industrial em relação a Temperatura da Camada de Mistura do Oceano em graus Celsius. 22 Figura 6: Diferença da média anual da Cobertura do Gelo Marinho entre os períodos do Holoceno e Pré-Industrial. O gráfico de linhas mostra o ciclo anual da região que houve diferença com significância estatística com um nível de significância de 5%. ... 23 Figura 7: Diferença da média anual da Deposição de Neve entre os períodos do Holoceno e Pré-Industrial. O gráfico de linhas mostra o ciclo anual da região que houve diferença com significância estatística com um nível de significância de 5%. ... 24 Figura 8: Diferença da média anual da Espessura da Neve entre os períodos do Holoceno e Pré-Industrial. ... 25
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1) INTRODUÇÃO
Atualmente o tema mudança climática vem cada vez mais ganhando relevância, pelo fato de seu impacto em uma população de mais de seis bilhões de pessoas bem como, da alta sensibilidade dos ecossistemas a essas mudanças no clima. Desse modo, ganha mais importância quando levamos em consideração que o homem tem a capacidade de alterar as características da superfície e a concentração de gases e partículas na atmosfera. Neste cenário, faz necessário o uso de estudos baseados em análise de registros paleoclimáticos e simulações/reconstruções baseados em modelos climáticos, com o objetivo do entendimento do clima passado, presente e futuro (MELO, 2007).
Inicialmente, deve-se entender o que é clima e os fatores que geram modificações nos padrões do mesmo, para o entendimento de mudanças climáticas. Sendo assim, segundo Mendonça (2007), o clima da Terra resulta do balanço de energia que é emitida pelo sol, absorvida e reemitida pela superfície terrestre. Portanto, mudanças climáticas são também naturais visto que o sistema terrestre é dinâmico e complexo, que alterna entre períodos glaciais com temperaturas baixas e períodos interglaciais com temperatura mais altas (RAYMO; RUDDIMAN, 1992). Alguns fatores astronômicos geram essas modificações, são eles: Precessão (intervalo de 23000 anos), obliquidade (oscila entre 21,5° e 24,5° no período médio de 41000 anos) e excentricidade (HARTMANN, 1994; P.BRACONNOT et al. 2004). Os modelos climáticos através de simulações numéricas possuem a capacidade de identificarem as mudanças nos padrões da atmosfera e o uso da terra causadas por ações antropogênicas (VAUGHAN et al., 2013). Segundo Held e Suarez (1994) a atividade humana em relação a modificação no meio ambiente vem desde 10000 anos atrás, quando o homem deixou de ser caçador para se tornar agricultor, a principal consequência tem-se a modificação de ecossistemas naturais por artificiais.
De acordo com Santarosa (2010), previamente se pensava que o período do Holoceno tinha sido um período de clima estável, com marcantes evidências de mudanças climáticas abruptas. Porém, atualmente sabe-se que foi um período não uniforme em termos de temperatura (BOND, 1997). Estudos feitos
a partir de testemunhos de gelo nas regiões polares e de sedimentos marinhos, que mostram que o clima no Holoceno foi instável, marcado por diversos eventos de resfriamento (DEMENOCAL, 2000). Um exemplo é, o evento climático ocorrido durante o período de deglaciação denominado como Younger dryas, ocorrido cerca de 13000 anos atrás. Este fenômeno marca um resfriamento anômalo do clima, que pode ter sido causado pelo conjunto de fatores astronômicos e dinâmicos da Terra, como restauração da circulação termohalina interglacial (BIGG et al. 2003). Na região da Antártica, reconstruções da temperatura mostraram que durante o Holoceno, houve um aquecimento entre 11000 e 9000 anos atrás (MASSON, 1999) . Segundo Melo (2007) este aquecimento talvez seja explicado pela mudança do padrão na grande escala do transporte latitudinal de calor pelos oceanos e atmosfera.
Em relação ao comportamento do gelo marinho e glaciais no Holoceno, a literatura contém poucos trabalhos para a região da Antártica, em contrapartida, a maior parte do acervo cientifico se concentra para região do Ártico. as regiões polares possuem um papel crucial no clima do planeta, pois constituem verdadeiros sumidouros de energia e, como tais, são essenciais para redistribuição de calor executado pelos oceanos e pela atmosfera (TURNER et al. 2013). Neste contexto, durante os últimos 6000 anos, os registros paleoclimáticos mostraram uma tendência a longo prazo de uma camada de gelo marinho mais espessa no Ártico (POLYAK et al. 2010). Na região da Antártica os dados disponíveis no setor do Oceano Índico mostram uma tendência crescente do gelo marinho durante o Holoceno (DENIS et al., 2010). Em relação aos glaciais, de forma geral os dados paleoclimáticos mostraram um aumento na extensão do glacial no Hemisfério Norte e diminuição no Hemisfério Sul durante o Holoceno (DAVIS et al., 2009; MENOUNOS et al. 2009) Na região do Himalaia segundo Gayer et al. (2006) as geleiras eram mais espessas no Início do Holoceno. Esses aspectos mostraram a importância de estudar a Criosfera e sua relação ao clima no Holoceno em suas diferentes épocas, devido ao importante papel do mesmo no sistema climático terrestre.
O sistema climático da Terra é constituído pela Atmosfera, Hidrosfera, Litosfera, Biosfera e Criosfera. Sendo que, a Criosfera é constituída de neve, gelo marinho, superfícies congeladas, glaciais, camada de gelo e entre outros, que apresenta-se sobre a superfície terrestre principalmente nas regiões polares
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ou em áreas elevadas (VAUGHAN et al. 2013). A distribuição de gelo sobre o planeta Terra é importante, pois os mesmos influenciam na altura dos nível do mar, balanço de energia na superfície terrestre, no isolamento dos oceanos e na formação de massas de água nas regiões polares (MAYKUT; MCPHEE, 1995)
1.1) Objetivo Geral
O objetivo geral deste estudo é verificar se houve alguma modificação na Criosfera no período Início do Holoceno (cerca de 11500 anos atrás) em relação ao período do Pré-industrial. No qual, é importante salientar-se que a simulações no Início do Holoceno e Pré-industrial foram de 500 anos dentro desses períodos.
1.2) Objetivos específicos
➢ Avaliar a diferença sazonal das variáveis da Criosfera no período Início do Holoceno e do Pré-industrial;
➢ Analisar as diferenças da Cobertura do Gelo Marinho no período Início do Holoceno e do Pré-industrial;
➢ Identificar possíveis diferenças nos glaciais no período Início do Holoceno e do Pré-industrial;
2) MATERIAL E MÉTODOS 2.1) Área de estudo
A Organização Internacional de Hidrografia (IHO, sigla em inglês), no ano de 2000, definiu o continente Antártico como sendo o limite sul do Oceano Austral e a latitude de 60°S como sendo o limite norte e o Círculo Polar Ártico como sendo 50°N a 90°N. Porém, a área de estudo será todo globo, devido a presença de glaciais nas cadeias de montanhas do Himalaia.
Figura 1: Área de Estudo compreende todo o domínio do globo.
Fonte: Autoria própria
2.2) Análise
Para analisar as modificações na Criosfera entre o período inicial do Holoceno (11500 anos atrás) e pré-industrial, será utilizado o modelo hidrostático SPEEDY-CICE, onde será feito a comparação sazonal entre os dois períodos, com o objetivo de verificar quais regiões na Antártica e no Ártico apresentam as maiores diferenças entre os períodos estudados. As variáveis que serão analisadas são descritas na Tabela 1. Após analise sazonal, mostraremos a diferença na média anual, identificando quais regiões possuíram diferenças nas médias entre os períodos estudados com significância estatística usando o Teste
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Tabela 1: Variáveis a serem analisadas do período do Holoceno e Pré-industrial.
Variáveis Unidade
Cobertura do gelo marinho %
Deposição da neve Kg/m²
Espessura da neve mm H2O
Temperatura da camada de Mistura do Oceano °C
2.3) Descrição dos modelos
O SPEEDY model acoplado ao modelo de gelo marinho CICE, representa um acoplamento completo em torno das possibilidades de uma interação entre as camadas de gelo marinho com a atmosfera. Na versão inicial do SPEEDY
model (MONTENI, 2003), o modelo é composto apenas da interação fixa entre
o oceano (temperatura da superfície do mar – TSM) com a atmosfera, desta forma, o modelo não representava as interações dinâmicas que o oceano representa para a atmosfera.
As parametrizações no modelo SPEEDY resolve a radiação de onda curta usando duas faixas espectrais, uma das quais representada na parte infravermelho próximo do espectro. A radiação é refletida na parte superior da nuvem e na superfície. Já para onda longa usam quatro zonas espectrais, que são: a primeira é destinada a janela atmosférica e as outras três para as regiões espectrais de absorção pelo vapor de água e dióxido de carbono (MOLTENI, 2003). Os fluxos em superfície são definidos por fórmulas aerodinâmica em massa com diferentes coeficientes entre o solo e mar. Os coeficientes que trata dos fluxos de calor latente e sensível dependem de um índice de estabilidade simples, enquanto que o coeficiente para o fluxo de momentum sobre o solo é função da altura topográfica (MOLTENI, 2003).
De acordo com Molteni (2003), o modelo SPEEDY requer condições de contorno para determinar os fluxos de momentum, calor e umidade na superfície e o fluxo de radiação solar recebidas no topo da atmosfera. Em relação a superfície, além da altura topográfica anteriormente citado, o modelo requer campos climatológicos das seguintes variáveis:
❖ Fração de gelo marinho;
❖ Temperatura no topo da camada do solo (aproximadamente 10 cm); ❖ Umidade no topo da camada do solo;
❖ Profundidade da neve;
❖ Albedo da superfície nua, ou seja, sem a presença de neve ou cobertura
vegetal sobre a mesma;
❖ Fração da cobertura vegetal na superfície.
O modelo de gelo marinho de Los Alamos (CICE) é o resultado de um esforço para desenvolver um componente de gelo marinho computacionalmente eficiente para uso em modelos de circulação global totalmente acoplados, na interface atmosfera-gelo-oceano-terra, e foi originalmente desenvolvido para ser compatível com o Parallel Ocean Program (POP).
O modelo CICE, inclue:
✓ Velocidade do gelo em atualizações constante através do acoplamento atmosfera-gelo (por exemplo, estresse);
✓ Permitir um coeficiente variável para o fluxo de calor do gelo-oceano.
2.4) Descrição da simulação
O modelo SPEEDY-CICE foi rodado para o Início do do Holoceno (11500 anos atrás) e o período Pré-Industrial, cuja a simulação foi feita para um período de 500 anos, em cada época, com um espaçamento de grade de 3,75° x 3,75° (Figura 2).
Figura 2: Distribuição da grade das simulações com o Modelo Acoplado SPEEDY-CICE. Espaçamento de grade utilizado foi de 3,75° x 3,75°.
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A Tabela 2 mostra os parâmetros orbitais e os gases do efeito estufa que forma modificados de acordo com o trabalho feito por Berger (1978) entre os períodos do Início do Holoceno e Pré-Industrial.
Tabela 2: Parâmetros que foram modificados entre as duas simulações.
Parâmetros (Unidade) Início do Holoceno Pré-industrial
Excentricidade 0,0193 0,0167
Obliquidade (°) 23,4500 23,4500
Concentração de CO2 (PPM) 260,6000 280,0000
Concentração de CH4 (PPM) 701,5000 760,0000
Concentração de NO2 (PPM) 267,4000 270,0000
O experimento foi realizado com os dados de entrada descrito no tópico 2.3 deste trabalho. Sendo que, o dado da Temperatura da Superfície do Mar (TSM) foi extraído do banco de dados do trabalho elaborado pelos autores
Reynolds et al. (2007), diante de uma TSM sem o efeito da tendência positiva verificada nas últimas décadas. Os demais dados utilizados como condições iniciais do modelo foram provenientes da primeira reanalise do National Centers
3) RESULTADOS E DISCUSSÕES
Nesta seção do presente trabalho será discutido as principais diferenças nas variáveis da Criosfera entre os períodos do Início do Holoceno e Pré-Industrial. Dando ênfase nas regiões que possuem diferencias com significância estatística.
Nota-se que em torno do Continente Antártico (OA- Oceano Austral), as simulações com o Modelo Acoplado SPEEDY-CICE mostraram que o período do Início do Holoceno apresentou maior cobertura de gelo marinho em relação a época Pré-Industrial em todas estações do ano, nos dois hemisférios (Figura 3). Destaca-se o período de verão austral e inverno boreal (dezembro, janeiro e fevereiro) a região sobre OA que se estende do Mar de Weddell (MW) ao Oceano Índico, cuja as diferenças foram aproximadamente de 39% na região. Neste mesmo período, evidencia-se a região ao norte da Suécia no Ártico. No outono austral e primavera boreal (março, abriu e maio) nota-se que as diferenças maiores se encontram na região do MW e Oceano Índico. Neste mesmo período o Mar de Ross (MR) apresenta diferenças que variam de 31% a 39% maior a área encoberta por gelo marinho no período Início do Holoceno, quando comparado com o Pré-Industrial. No Oceano Boreal (OB), identifica-se uma área ao leste da Groelândia e no Estreito de Bering com maiores diferenças entre os períodos geológicos estudados. Este padrão modifica-se no inverno austral e verão boreal (junho, julho e agosto), nota-se que as maiores diferenças estão no oceano Índico, norte da Península Antártica (PA) e nos mares de Amundsen e Bellingshausen. Sendo que, no Ártico verifica-se no oceano ao nordeste da Groelândia as maiores diferenças, que varia de 31% a 39% a Cobertura de Gelo Marinho entre as épocas. Por fim, na primavera austral e outono boreal (setembro, outubro e novembro), em volta do continente Antártico o oceano Índico teve as maiores diferenças e no norte da PA. Por outro lado, no OB surgiu ao norte da Rússia diferenças entre Início do Holoceno e Pré-Industrial variando de 24% a 31%.
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Figura 3: Diferença entre os períodos Início do Holoceno e Pré-Industrial em relação a Cobertura de Gelo Marinho.
Nota-se na Figura 4 que o período do Início do Holoceno apresentava menor Deposição da Neve (kg/m³), nas altas latitudes quando comparados com o período Pré-Industrial. Por outro lado, nas latitudes menores, observa-se uma diminuição nos valores da variável. Destacam-se as regiões ao norte da Noruega, ao sul da Groelândia e no Estreito de Bering com as maiores diferenças no inverno e primavera boreal entre os dois períodos geológicos estudados. Verifica-se a grande área entre a Groelândia e o continente Europeu no outono boreal, visto que, as diferenças chegam ao valor de 0,46 Kg/m³. Por outro lado, em volta do continente Antártico observa-se grandes diferenças positivas (mostrando que o Início do Holoceno tinha mais deposição do que o Pré-Industrial no OA), em todas épocas do ano. Porém, deve ressaltar que no outono, inverno e primavera o extremo sul da América do Sul tinha 0,46 kg/m³ mais de gelo depositado no Início do Holoceno, do que no período Pré-Industrial de acordo com as simulações realizadas no presente trabalho, sendo que, este mesmo resultado é observado no Oceano Índico perto da Austrália.
Figura 4: Diferença entre os períodos Inicio do Holoceno e Pré-Industrial em relação a Deposição de Neve.
Verifica-se de forma geral, nas regiões polares que a neve era mais espessa no Início do Holoceno, do que no período Pré-Industrial (Figura 5). Contudo, no verão austral e inverno boreal observa-se que sobre a região da antiga União Soviética (atualmente Rússia e países que fizeram parte) uma menor espessura da neve no Início do Holoceno. Destaca-se em volta do continente Antártico no verão austral nos mares de Weddell e Ross no Início do Holoceno apresenta maior Espessura da Neve, com uma diferença que chega ao valor de 50 mm. Por outro lado, na primavera boreal nota-se uma maior diferença entre os períodos sobre a região da Noruega, Suécia e mares adjacentes, tendo destaque também na região nordeste da Rússia. Entre todas estações do ano, as simulações com o Modelo Acoplado SPEEDY-CICE mostraram que o verão boreal (inverno austral) é a época que apresenta mais áreas entre os dois polos com maior diferença entre os períodos estudados. Tendo como destaque a região do oceano Índico sobre o OA, e áreas parte próximo a latitude de 90° sobre o Ártico. Este padrão continua no outono boreal (primavera austral) só com menores diferenças ao comparar com o verão boreal, mas a região do oceano Índico ainda com diferenças que chegam a 50 mm.
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Figura 5: Diferença entre os períodos Início do Holoceno e Pré-Industrial em relação a Espessura da Neve em mm.
Com a finalidade de confrontar os resultados das variáveis que compõem a Criosfera com a temperatura do oceano, oriundas das simulações realizadas como o Modelo Acoplado SPEEDY – CICE, a Figura 6 mostra as diferenças na Temperatura da camada de Mistura do Oceano, em graus Celsius, entre os períodos do Início do Holoceno e Pré-Industrial. Nota-se que, sobre o OA em todas as estações do ano no período dos 500 anos do Início do Holoceno simulado a Temperatura da camada de Mistura do Oceano foi 0,8 °C maior do que no período do Pré-Industrial nos mares de Weddell e Ross. Deve-se ressaltar que nesses mares se encontram dois giros ciclônicos denominados de Giro do Weddell e Giro do Ross. No mesmo contexto, no Ártico observa-se também que a Temperatura da camada de Mistura do Oceano é maior no período do Início do Holoceno em relação ao Pré-Industrial (variando de 0,8 °C a 1,2 °C). Por outro lado, em latitudes menores destaca-se duas regiões no globo. Ao norte da Noruega no período do verão e outono boreal (inverno e primavera austral, respectivamente), verifica-se uma Temperatura da Camada de Mistura do Oceano 2°C menor no Início do Holoceno do que a época
Pré-Industrial. Como mencionado anteriormente na Figura 3, no outono boreal o norte da Noruega apresentou maior Deposição de Neve no Início do Holoceno. No mesmo sentido, no inverno e primavera boreal (verão e outono austral, respectivamente) na região do oceano Índico a Temperatura do oceano no Início do Holoceno era até 2°C menor do que no Pré-Industrial. Nota-se que a Espessura da Neve Deposição da Neve e a Cobertura do Gelo Marinho eram bem maiores no Início do Holoceno nesta região.
Figura 6: Diferença entre os períodos Início do Holoceno e Pré-Industrial da relação Temperatura da Camada de Mistura do Oceano em graus Celsius.
A Figura 7 apresenta diferença das médias anuais da Cobertura do Gelo Marinho entre os períodos do Início do Holoceno e Pré-Industrial, diante disto nota-se que o oceano Índico em torno do continente Antártico possui a maior diferença (possui significância estatística com um nível de significância de 5%) entre todas as regiões que apresenta a formação do gelo marinho do globo. O gráfico de linha mostra o ciclo anual da variável nas duas épocas estudas, no qual verifica-se que o sinal da sazonalidade é semelhante. Porém, observa-se que no verão e outono austral no Início do Holoceno apresentava gelo marinho nessa região, diferentemente do período Pré-Industrial. O gráfico também
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mostra que a 11500 anos atrás o gelo começava a aumentar no mês de abril, enquanto que, no Pré-Industrial este aumento só acontecia no mês de junho. Sendo assim, o valor máximo no Início do Holoceno tem Início do no mês de julho e mante-se até o mês de novembro. Entretanto, na época do Pré-Industrial o mês de outubro é o mês que possui maior cobertura de gelo na região destacada.
Figura 7: Diferença da média anual da Cobertura do Gelo Marinho entre os períodos do Holoceno e Pré-Industrial. O gráfico de linhas mostra o ciclo anual da região que houve diferença com significância estatística com um nível de significância de 5%.
A média anual da Deposição da Neve (kg/m³) proveniente da simulação do Modelo Acoplado SPEEDY-CICE, destacam-se três regiões do globo que apresentaram as maiores diferenças apresentando significância estatística (p-value < 0,05). A primeira região fica a noroeste do continente europeu sobre o Ártico (Figura 8), destacando o ciclo anual da Deposição da Neve através do gráfico de linha a direita na parte superior da imagem, observa-se que nos dois períodos (Início do Holoceno e Pré-Industrial) possuíam o mesmo comportamento. Verifica-se que os meses de julho e agosto não houve diferença
na quantidade de neve depositada na região, contudo, os demais meses do ano no Início do Holoceno apresentava mais Deposição de Neve na região. As outras duas regiões ficam no OA, sendo a primeira nos mares de Amundsen/Bellingshausen (próximo ao extremo sul da América do Sul). No gráfico de linha destacando a região verifica-se que não houve uma mudança no padrão sazonal nas duas épocas estudadas, por outro lado, no período do Início do Holoceno apresentava em todo o ciclo anual mais Deposição de Neve do que a época Pré-Industrial. No mesmo aspecto verifica-se a região em destaque no Oceano Índico, entretanto, nota-se que no período do inverno austral a diferença entre a Deposição da Neve é bem maior ao ser comparada com as diferenças apresentadas no período do verão austral.
Figura 8: Diferença da média anual da Deposição de Neve entre os períodos do Holoceno e Pré-Industrial. O gráfico de linhas mostra o ciclo anual da região que houve diferença com significância estatística com um nível de significância de 5%.
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Nota-se que nas regiões polares de maneira geral no período do Início do Holoceno apresentou maior valores de Espessura da Neve do que o Pré-Industrial (Figura 9). Destaca-se a área do Himalaia sobre o continente asiático, que a 11500 anos atrás apresentaram mais neve do que no período que antecedeu a Revolução Industrial, sendo assim, este aspecto é encontrado também sobre a Groelândia, Canadá, Estreito de Bering e Oceano Índico em torno do continente Antártico, tendo em vista, que foi a região que apresentou as maiores diferenças de Espessura da Neve em relação as demais. Gayer et al. (2006) mostram através de proxy1 que as geleiras no Himalaia eram mais
espeças a 11500 anos atrás, o que aponta para o aumento de temperatura média do ar.
Figura 9: Diferença da média anual da Espessura da Neve entre os períodos do Início do Holoceno e Pré-Industrial.
Deve-se ressaltar que diversos estudos mostraram que o período do Holoceno tinha no HS uma tendência de diminuição de gelo marinho. Contudo os dados paleoclimáticos mostraram que no período do Início do Holoceno e no
1 Determinação de forma indireta das condições do clima a milhares de anos atrás de anos
atrás no planeta. Os testemunhos de gelo e estrutura do caule das árvores são exemplos dessas medições.
decorrer do mesmo período apresentaram mais gelo do que o período pré-industrial (DENIS et al. 2010 e MENOUNOS et al. 2009 e POLYAK et al. 2010).
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4) CONSIDERAÇÕES FINAIS
O entendimento do clima no passado em escalas geológicas (paleoclimáticos) é de suma importância para a elucidação das mudanças no padrão climático observado atualmente. Contudo, a determinação dos padrões no passado é complexa, devido a poucas informações confiáveis de épocas passadas. Existem através dos testemunhos de gelo e estrutura do caule das árvores, por exemplo, que proporciona a determinação de forma indireta (proxy) das condições do clima a milhares de anos atrás no planeta. Dessa forma, os resultados apresentados no presente esclarecem de forma ampla tais questões através dos modelos numéricos.
As simulações realizadas pelo Modelo Acoplado SPEEDY-CICE mostraram, de forma geral, a presença de mais gelo marinho no período do Início do Holoceno, ao ser comparado com o período do Pré-Industrial. Tendo em vista, que as simulações foram realizadas com concentrações levemente mais altas no Pré-Industriais dos gases percussores do efeito estufa (Tabela 2). Com mais detalhes, nota-se que, para o Oceano Índico durante o período do Início do Holoceno apresentou as maiores diferenças entre todas as variáveis estudas nos dois períodos abordado no presente trabalho. Esse resultado apontado pelas simulações, está de acordo também com um período de menor aquecimento da camada de mistura do oceano na região no Início do Holoceno (Figura 6). Neste contexto, o experimento mostrou que nas regiões do Mar do Weddell e Mar de Ross em torno do continente Antártico, mostra que no período do Início do Holoceno a Temperatura da Camada de Mistura era maior do que na época Pré-Industrial.
De forma geral, o presente trabalho mostra a importância da utilização dos modelos numéricos para o entendimento do clima no passado, dando embasamento em diagnósticos e prognósticos que a comunidade cientifica realiza atualmente. A Criosfera é um indicativo que algo no padrão climático terrestre está mudando, sendo a temperatura atmosférica e da superfície do mar as que provocam mais alterações no gelo presente em torno do planeta. Não esquecendo da intensidade da radiação proveniente do sol, dependendo de vários parâmetros astronômicos.
Diante a necessidade de elucidar melhor a variabilidade atual, como comporta-se o clima no Holoceno, o presente trabalho mostra temas em aberto que necessita ser melhor estudados, com o objetivo de melhorar as interpretações dos resultados encontrados neste estudo. Deve-se entender melhor o porquê da Temperatura da Camada de Mistura do oceano está mais elevado no Início do Holoceno, do que no Pré-Industrial em algumas regiões do Oceano Austral e no Ártico. Outro aspecto a ser melhor estudado é a relação da Deposição da Neve ser maior no Início do Holoceno em áreas que a Temperatura da Camada de Mistura do oceano eram menores no mesmo período comparado com o Pré-Industrial. Outro aspecto que deve ser estudado é o fato da simulação com o Modelo SPEEDY-CICE ter mostrado que no inverno austral tinha mais Deposição de Neve no Início do Holoceno, quando comparado com o verão austral.
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REFERÊNCIAS
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