Ponto de viragem a 240 ppm de CO2 na Transição do Plistocénico Médio e a calota glaciar da Antártida

A switch that flipped

Quando se fala em subida do nível do mar, é comum imaginar um processo lento: mais calor, mais degelo, e as calotas a recuar de forma relativamente contínua. Muitos cientistas que fazem projeções para o futuro partem exatamente dessa ideia - de que as grandes massas de gelo respondem ao aquecimento de maneira gradual e, até certo ponto, previsível.

À medida que as temperaturas sobem, o recuo do gelo parece seguir um ritmo que os modelos climáticos conseguem estimar. Mas uma nova linha de investigação sugere que esta suposição tem um ponto fraco. Há cerca de um milhão de anos, a calota glaciar da Antártida ultrapassou um limite invisível e passou a reagir às mudanças climáticas de forma muito mais brusca do que antes.

A mesma “força” climática continuava a atuar, mas o gelo respondeu de outra maneira - como se o sistema tivesse mudado de comportamento.

A mudança aconteceu durante um período a que os geólogos chamam Transição do Plistocénico Médio, quando as eras glaciares da Terra ficaram mais longas e mais intensas.

Antes disso, os ciclos glaciares seguiam um padrão de aproximadamente 41.000 anos. Depois, passaram a durar cerca de 100.000 anos, com fases frias mais profundas.

Isto já era conhecido. O que continuava pouco claro era como, na prática, as calotas se comportaram ao longo dessa transição.

Ninguém tinha registos climáticos detalhados o suficiente para alimentar um modelo realista tão para trás no tempo. Os dados, simplesmente, não existiam.

Filling in the missing history

Kyung-Sook Yun, investigadora no Center for Climate Physics da Pusan National University (PNU), na Coreia do Sul, liderou a equipa que encontrou uma forma de contornar o problema.

Em vez de procurar um passado climático “perfeito”, os especialistas reconstruíram eles próprios a história em falta - e depois observaram como o gelo reagia a esse cenário.

A equipa começou com uma reconstrução computacional do clima global que recua três milhões de anos, captando temperatura e precipitação à medida que iam mudando ao longo desse enorme intervalo.

Trabalhos anteriores já tinham estabelecido bases sobre como o gelo reage a alterações no dióxido de carbono, mas nunca com um forçamento contínuo como este.

Tracking the evolution of an ice sheet

De seguida, a equipa introduziu essa história climática num modelo separado de calota glaciar da Penn State University - um modelo que acompanha como o gelo flui, engrossa, aquece e se espalha.

O modelo também inclui o comportamento das plataformas de gelo flutuantes que circundam o continente, onde o gelo em terra drena para o oceano.

Executar a simulação exigiu um dos supercomputadores científicos mais rápidos da Coreia do Sul.

Em vez de recriar um único momento da história da Terra, o modelo seguiu de forma contínua a evolução da calota glaciar da Antártida ao longo dos últimos três milhões de anos.

A clear and abrupt tipping point

Dentro desse registo apareceu um valor decisivo. Quando o dióxido de carbono atmosférico desceu abaixo de aproximadamente 240 partes por milhão, a calota glaciar da Antártida deixou de responder de forma suave às mudanças na temperatura do ar e do oceano.

A resposta passou a oscilar com muito mais força. Este é o ponto de viragem que ainda não tinha sido identificado com precisão.

O gelo não entrou nesse novo modo de funcionamento aos poucos, à medida que o planeta arrefecia lentamente. Cruzou uma linha e mudou de caráter. A amplificação surgiu de repente, não de forma gradual.

“After this transition, the Antarctic ice sheet reacts much more strongly to changes in climate forcing,” said Yun.

“This indicates that the system does not evolve gradually but instead becomes more responsive after crossing a particular threshold in the climate system.”

A mix of environmental factors

Na simulação, três fatores parecem ter-se combinado para fazer a calota da Antártida crescer e manter-se após a transição.

Oceano glaciar mais frio terá provavelmente derretido menos gelo por baixo, na zona onde a calota encontra o mar, reduzindo a perda constante que a água mais quente vinha a provocar na base.

A descida do nível do mar também contribuiu. Com o nível global do mar 160 a 330 pés abaixo do valor atual, a pressão sobre o fundo oceânico diminuiu e a rocha sob o gelo começou um lento ressalto para cima.

Esse levantamento, no modelo, permitiu que o gelo acumulasse maior espessura junto à costa.

Em conjunto, água mais fria e rocha a subir construíram calotas maiores e mais “teimosas”, que definiram as eras glaciares posteriores.

Cada pequena mudança alimentava a seguinte. Um estado congelado mais pesado e persistente tinha-se instalado.

Implications for sea level rise

A razão pela qual um congelamento com um milhão de anos entra nas conversas de hoje resume-se a uma palavra: limiares.

Uma calota capaz de “virar” a sensibilidade no sentido do frio também pode virar no sentido do calor - e essa possibilidade muda a forma como os investigadores leem o risco que vem aí.

O coautor Axel Timmermann disse que a calota mostrou ser mais sensível a forças externas do que os cientistas tinham assumido, levantando perguntas difíceis sobre o seu futuro.

Outras modelações recentes já sinalizaram o quão pouco aquecimento do oceano pode bastar para empurrar a Antártida Ocidental para lá de um ponto de viragem.

A preocupação prática é o nível do mar. A Antártida é a maior incógnita isolada na questão de quanto os oceanos podem subir neste século e além.

Projeções que assumem um degelo contínuo e previsível podem estar a interpretar mal o comportamento do gelo. E as projeções recentes já cobrem uma margem ampla, dependendo das emissões.

A sharper warning for the future

O que esta investigação mudou é palpável. Os investigadores têm agora evidência de que a calota glaciar da Antártida já cruzou um limiar de sensibilidade no passado.

A calota passou de uma resposta estável para uma resposta violenta a um nível específico de dióxido de carbono. Esse comportamento era suspeitado há muito tempo. Agora tem um número associado.

Como consequência, o formato do risco altera-se. Se o gelo consegue mudar de regime ao atingir um limiar, então previsões baseadas em mudanças graduais podem falhar precisamente no momento em que o sistema dá um salto.

Identificar este ponto de viragem dá aos modeladores um alvo concreto à medida que afinam as previsões de subida do nível do mar ao longo das costas do mundo.