Todos os meses, investigadores do Observatório Terrestre Lamont-Doherty e de outras partes da Columbia Climate School publicam trabalhos que aprofundam a nossa compreensão do planeta.
Em outubro, apresentamos pesquisas sobre o reatividade química de microplásticosa qualidade do ar muda após Preços de congestionamento de Nova Yorkcomo as mudanças climáticas impediram a próxima era glacialestabilização da geleira por um enorme plataforma de gelo antiga na Antártica e desfiladeiros gigantes de Marte.
Aqui estão estudos adicionais de nossos pesquisadores que merecem destaque.
Atrasar os cortes nas emissões pode levar o Ártico a um resfriamento abrupto
Mesmo depois de cessarem as emissões de dióxido de carbono, o Árctico poderia sofrer mudanças climáticas dramáticas se as reduções de emissões fossem adiadas por muito tempode acordo com um novo estudo realizado por cientistas climáticos de Columbia.
Utilizando um modelo climático global, os investigadores simularam o que aconteceria se as emissões de CO₂ parassem em diferentes níveis de emissões cumulativas. Quando as emissões cessaram mais cedo, as temperaturas do Ártico geralmente estabilizaram ou continuaram a subir ligeiramente. Mas em cenários com emissões acumuladas muito mais elevadas, o modelo mostrou uma inversão surpreendente: as temperaturas do Árctico caíram 2 a 3 graus Celsius ao longo do século seguinte, enquanto o gelo marinho se expandia.
O arrefecimento foi provocado por um grave enfraquecimento ou quase colapso da Circulação Meridional do Atlântico (AMOC), um sistema de correntes oceânicas que transporta calor para o norte.
“Parar as emissões não garante que o clima simplesmente se acalme”, disse o autor principal, You-Ting Wu, estudante de doutorado na Universidade de Columbia. “Se atrasarmos os cortes e ultrapassarmos a meta de 2 °C de Paris, aumentamos o risco de empurrar o Ártico e o Atlântico Norte para um limiar abrupto e difícil de reverter. Portanto, quando cortamos, importa não apenas se cortamos.”
Por que é importante: As conclusões sugerem que atrasar as reduções de emissões pode desencadear alterações climáticas perturbadoras, mesmo após a cessação das emissões. Os resultados provêm de simulações e não prevêem se ou quando a AMOC poderá entrar em colapso. O projectado arrefecimento do Árctico seria uma consequência da perturbação da circulação oceânica e não uma reversão do aquecimento global.
Outros autores afiliados à Columbia: Michael Previdi, Observatório Terrestre Lamont-Doherty; Anastasia Romanou e Paul Lerner, Instituto Goddard de Estudos Espaciais da NASA; e Lorenzo Polvani, Departamento de Física Aplicada e Matemática Aplicada.
Ouvindo Tiny Earthquakes Deep Underground
As usinas geotérmicas de última geração funcionam bombeando água em rochas quentes em alta pressão, abrindo-as para que a água possa circular e transportar calor para a superfície. A fratura desencadeia pequenos terremotos, e um novo estudo mostra como os cabos de fibra óptica podem fornecer uma imagem detalhada daqueles terremotos e da rocha ao seu redor.
Os pesquisadores usaram um sistema de detecção de fibra óptica instalado em um poço de quase 3 quilômetros de profundidade no campo geotérmico de Cape Modern, em Utah. A tecnologia, conhecida como detecção acústica distribuída, envia pulsos de luz laser através de um cabo de fibra óptica. Quando as ondas sísmicas esticam ou comprimem o cabo, alteram a luz que retorna, permitindo aos investigadores medir as vibrações do solo em intervalos de cerca de dois metros ao longo do seu comprimento. Isso efetivamente transforma um único cabo em milhares de sensores sísmicos.
A equipe analisou cerca de 1.800 pequenos terremotos desencadeados pela fratura de rochas no local, medindo como as ondas sísmicas perdem energia à medida que viajam pelo solo. Eles produziram as primeiras medições detalhadas de como as ondas sísmicas perdem energia em diferentes profundidades, descobrindo que a perda é maior nas centenas de metros superiores e diminui no subsolo. Quanto essa camada rasa absorve é a peça que os pesquisadores geralmente precisam adivinhar.
O sinal de pequenos sismos a alguns quilómetros de profundidade é bastante abafado quando atinge a superfície, tornando difícil determinar as verdadeiras características dos sismos. Ao registar as ondas mais próximas da sua fonte e medir a quantidade de energia que perdem, a equipa pôde estimar melhor a área que escorregou e melhorar as suas estimativas de quanta tensão foi libertada.
“Nossa capacidade de observar pequenos terremotos é ampliada pela densa rede de sensores fornecida por cabos de fibra óptica de fundo de poço”, diz o autor principal. Hilary Changum cientista pesquisador de pós-doutorado de Lamont. “Isso nos ajudará a entender como a liberação de estresse varia entre os diferentes tipos de terremotos e, em última análise, a melhorar as avaliações de risco sísmico.”
Por que é importante: Sistemas geotérmicos melhorados poderiam fornecer uma fonte significativa de energia com baixo teor de carbono. Um monitoramento mais preciso dos pequenos terremotos que acompanham sua construção poderia ajudar os cientistas a entender como as falhas subterrâneas se comportam, melhorar as avaliações de perigos e apoiar o monitoramento em locais geotérmicos.
O antigo oceano Ártico continha mais carbono durante a última era glacial
Cientistas descobriram novas evidências de que o profundo Oceano Ártico estava mais isolado da atmosfera durante a última era glacial, potencialmente permitindo que carbono se acumulasse em suas águas.
O autor principal, Jesse Farmer, agora na Universidade de Massachusetts Boston, começou a pesquisa quando era estudante de pós-graduação no Departamento de Ciências da Terra e Ambientais (DEES) de Columbia. Farmer, junto com Lamont Bärbel Hönisch e Jannik Martensanalisaram isótopos de boro preservados nas conchas de minúsculos organismos marinhos recuperados de nove núcleos de sedimentos no Ártico central e ocidental. Estas assinaturas químicas permitiram-lhes reconstruir as mudanças na acidez da água do mar ao longo dos últimos 45.000 anos.
Durante o último período glacial, há cerca de 45 mil a 11 mil anos, o Ártico profundo era substancialmente mais ácido em relação às águas superficiais nos mares nórdicos próximos do que nos milénios mais quentes que se seguiram. Os investigadores sugerem que as águas profundas do Ártico foram renovadas mais lentamente, permitindo a acumulação de carbono proveniente da decomposição da matéria orgânica. No Holoceno inicial e médio, as duas bacias profundas do Ártico também diferiam na química, apontando para um intercâmbio desigual com as águas superficiais.
“O Ártico é a bacia oceânica menos estudada e a que muda mais rapidamente”, diz Hönisch, paleoceanógrafo e professor do DEES. “Poucos núcleos de sedimentos do Oceano Ártico foram recolhidos até à data e a maioria são descontínuos. Este novo registo permite-nos ver um instantâneo da química do carbono no Ártico durante a última era glacial, algo que não conseguimos fazer antes.”
Por que é importante: As profundezas do oceano armazenam enormes quantidades de carbono, e a circulação oceânica determina quanto permanece lá em vez de retornar à atmosfera. Compreender como a circulação e o armazenamento de carbono no Ártico responderam às mudanças climáticas passadas poderia ajudar os cientistas a prever como o rápido aquecimento do Ártico absorverá o carbono produzido pelo homem.
Uma linha do tempo mais precisa das reversões magnéticas da Terra
O campo magnético da Terra mudou de direção muitas vezes ao longo da sua história, deixando um registo em rochas vulcânicas magnetizadas e sedimentos do fundo do mar. Os cientistas usam estas inversões como marcadores de tempo para determinar as idades das formações geológicas e reconstruir os movimentos das placas e os principais eventos do passado da Terra.
Um novo estudo realizado por pesquisadores do Observatório Terrestre Lamont-Doherty e da Universidade de Wisconsin-Madison combina diferentes fontes de informação para produzir um cronograma mais preciso das reversões que ocorreram entre 83 e 33 milhões de anos atrás.
Os investigadores basearam-se em três tipos de dados que captam o tempo de forma diferente: faixas magnéticas sobre as dorsais meso-oceânicas, que registam a duração relativa de cada intervalo magnético; datação radioativa de camadas de cinzas vulcânicas, que aponta algumas datas absolutas; e padrões alternados de sedimentos que registram os ciclos orbitais da Terra, que se repetem em um cronograma conhecido e podem ser contados como anéis de árvores. A escala de tempo resultante, chamada MM26, aprimora o tempo estimado de cada reversão e atribui a ela uma incerteza quantificada. A combinação das três fontes de dados produziu menos incerteza do que depender de qualquer uma delas, oferecendo uma forma de pesar e fundir diferentes cronogramas geológicos.
“A principal implicação é que mostramos uma maneira de combinar diferentes fontes de informação em uma escala de tempo que esteja de acordo com todos os dados disponíveis e tenha uma incerteza quantificada”, diz o autor principal. Alberto Malinvernoum geofísico em Lamont. “Esta abordagem pode melhorar a construção da escala de tempo geológica no futuro.”
Por que é importante: Como o campo magnético gira em todos os lugares ao mesmo tempo, as reversões atuam como um conjunto compartilhado de marcadores de tempo nas rochas de todo o mundo. Um registo atualizado de quando aconteceram apura as datas de tudo o que os cientistas apontam contra eles, incluindo episódios passados de alterações climáticas dramáticas.
