O CO2 sobe depois da temperatura - o que isso significa?

No último meio milhão de anos, nosso clima experimentou longas eras glaciais entrecortadas por breves períodos quentes chamados de interglaciais. O dióxido de carbono atmosférico acompanha muito bem o ciclo, aumentando em 80 a 100 partes por milhão quando as temperaturas na Antártica se aquecem em 10ºC. Porém, quando examinamos mais atentamente, o CO2 na verdade aumenta cerca de 1000 anos depois da temperatura. Ao mesmo tempo que este resultado já era previsto há duas décadas (Lorius 1990), ele ainda surpreende e confunde muita gente. Será que o aquecimento aumenta o CO2 ou seria o contrário? Na verdade, a resposta é "ambos".

Figura 1: Registros dos núcleos de gelo de Vostok para concentrações de dióxido de carbono (Petit 2000) e mudanças de temperatura (Barnola 2003)
As interglaciais acontecem mais ou menos a cada 100.000 anos. Isso é chamado de Ciclo de Milankovitch, causado por mudanças na órbita terrestre. Há três fatores principais nestes ciclos. A forma da órbita da Terra ao redor do sol (excentricidade) varia entre uma elipse e uma forma mais circular. O eixo da Terra é inclinado em relação ao sol em aproximadamente 23º. Esta inclinação oscila entre 22,5º e 24,5º (obliqüidade). Conforme a Terra gira em torno de seu eixo, o eixo também oscila entre um sentido apontando para o estrela do Norte, e outro apontando para a estrela Vega (precessão).

Figura 2: As três principais variações orbitais. Excentricidade: mudanças na forma da órbita da Terra. Obliqüidade: mudanças na inclinação do eixo de retação da Terra. Precessão: variação do sentido desse eixo de rotação.
O efeito combinado desses ciclos orbitais causa mudanças de longo prazo na quantidade de luz do sol atingindo a Terra nas vãrias estações, principalmente em altas latitudes. Por exemplo, há cerca de 18.000 anos, houve um aumento da incidência do sol de primavera no Hemisfério Sul. Isso levou a uma retração do gelo oceânico Antártico e ao derretimento de geleiras no Hemisfério Sul (Shemesh 2002). A perda de gelo teve um feedback positivo com menos gelo refletindo a luz do sol de volta ao espaço (menor albedo). Isso aumentou o aquecimento.
Conforme o Oceano Antártico se aquece, cai a solubilidade do CO2 na água (Martin 2005). Isso faz com que os oceanos liberem mais CO2, emitindo-o na atmosfera. O mecanismo exato pelo qual o oceano profundo libera seu CO2 ainda não é totalmente compreendido, mas acredita-se ser relacionado com a mistura vertical do oceano (Toggweiler 1999). O processo leva cerca de 800 a 1000 anos, e assim observa-se a concentração de CO2 se elevar cerca de 1000 anos depois do aquecimento inicial (Monnin 2001, Mudelsee 2001).
A emissão de CO2 dos oceanos tem muitos efeitos. A maior concentração de CO2 atmosférico amplifica o aquecimento original. A forçante relativamente fraca do ciclo de Milankovitch é insuficiente para causar a mudança dramática de temperatura que tira nosso clima de uma Era Glacial (ete processo é chamado de deglaciação). Entretanto, o efeito amplificador do CO2 é consistente com o aquecimento observado.
O CO2 do Oceano Antártico também se mistura pela atmosfera, espalhando o aquecimento em direção ao norte (Cuffey 2001). Sedimentos tropicais marinhos registram aquecimento nos trópicos cerca de 1000 anos depois do aquecimento Antártico, mais ou menos ao mesmo tempo do aumento de CO2 (Stott 2007). As núcleos de gelo na Groenlânda mostram que o aquecimento no Hemisfério Norte acontece depois do aumento de CO2 antártico (Caillon 2003).
Afirmar que o atraso do CO2 refuta seu efeito de aquecimento mostra uma falta de compreensão dos processos que determinam os ciclos de Milankovitch. Uma leitura das pesquisas científicas dos períodos passados de deglaciação nos mostra muitas coisas:
  • A deglaciação não é iniciada pelo CO2, mas sim por ciclos orbitais;
  • O CO2 ampifica o aquecimento que não pode ser explicado apenas por estes ciclos orbitais;
  • O CO2 espalha o aquecimento por todo o planeta.

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