Aula 1 Fracionamento isotópico da água do mar é como se obteve a

Aula 1
Fracionamento isotópico da água do mar é como se obteve a aproximação da
temperatura ao longo dos anos. Utiliza o isópoto de oxigênio 16/18.
Comportamento Isotópico do Oxigênio
Durante a evaporação da água do mar o vapor sofre um empobrecimento relativo
em O18 , ficando 13 por mil mais leve que a água do oceano (CRAIG e GORDON,
1965). A composição isotópica de oxigênio da água depende dos seguintes fatores:
a) Efeito de latitude - A principal fonte de vapor de água para a atmosfera é a região
aquecida do oceano representada pelo equador térmico (MOOK, 1968). Para
explicar o efeito isotópico observado na precipitação pluvial, EPSTEIN (1956) propôs
um modelo, pelo qual a precipitação é descrita como ''Condensação de RAYLEIGH".
A condensação ocorre em condições de equilíbrio isotópico, de forma que a parte
residual não evaporada será relativamente enriquecida e o vapor relativamente
empobrecido em O18. Através de evaporações e precipitações sucessivas o vapor e o
respectivo precipitado serão progressivamente empobrecidos em O18 a medida que
se afasta do equador térmico.
b) Efeito de altitude - Um mecanismo semelhante ao do efeito de latitude provoca
uma perda crescente em O18 com o aumento proporcional de altitude,
principalmente em regiões muito acidentadas.
c) Efeito continental (de longitude) - Este é o mecanismo pelo qual o conteúdo em
O18 diminui com o progressivo afastamento de linha de costa.
Pelos mecanismos expostos acima, pode-se esquematizar a distribuição isotópica de
oxigênio da seguinte maneira: as águas continentais de superfície contém menos
O18 que a água do mar; e, sobre o continente, a diferença aumenta à medida que o
vapor se desloca para o interior continental.
Hidrogênio
Prótio
1 próton apenas
Deutério 1 próton e 1 nêutron
Trítio
1 próton e 2 nêutrons
Oxigênio
16
8O
17
8O
18
8O
Carbono
12
6C
C13
14
6C
6
Nitrogênio
14
7N
15
7N
Ciclo de Milankovich ou variação orbital
Radiação solar chega de diferentes modos na Terra devido a órbita
Debido a las influencias gravitatorias de los otros planetas del Sistema Solar, a lo
largo de los milenios se van modificando cíclicamente diversos parámetros
astronómicos del movimento de la Tierra, como son:
a) la relación del momento de los equinoccios y de los solsticios con respecto al
momento de mayor o menor lejanía de la Tierra al Sol (precesión de los
equinoccios), 19.000 – 23.000 de periodicidade.
b) la forma ligeramente elíptica de la órbita terrestre (excentricidad de la órbita),
100.000 anos de periodicidade.
c) la inclinación del eje de rotación de la Tierra (oblicuidad del eje), 40.000 anos de
periodicidade.
Al combinarse los tres ciclos de variación, con sus diferentes periodicidades e
intensidades, se producen variaciones complejas en la cantidad de radiación solar
interceptada en cada latitud y en cada estación del año.
En la teoria de Milankovitch se asume que la energía solar incidente en la Tierra en
su globalidad y durante un año completo es siempre la misma (excepto en los
cambios de excentricidad, en donde se admite un ligero cambio).
También es interesante anotar que cada uno de los tres ciclos de Milankovitch puede
producir efectos climáticos que son diferentes en cada latitud.
Aula 2
Radiômetro medindo a temperatura da Terra, medirá o total de radiação que chega
a Terra.
5 – 6% é refletido no oceano
12 – 15% é refletido por florestas
20 – 30% é refletido em solos expostos
60 – 80% é refletido em ambiente com neve
Pesquisar radiação termal, ondas longas e curtas, radiação visível, espectros e
comprimentos de ondas.
Era glacial foi gerada a partir da região norte.
A cada verão no hemisfério norte a radiação é menor e isso provoca a era glacial
(mar de gelo no hemisfério norte)
Importante explicação → A cada verão há uma formação de geleiras, e estas tem
uma importante influência devido a diferença de radiação entre o gelo e a água
devido a reflexão diferente da radiação solar pelo mar (5-6%) e pelo gelo (80%).
Geofísico diz respeito a parte solar explicada acima.
Por que é rápido o aquecimento e o resfriamento é longo? (ainda não respondido
pelos cientistas)
Interglacial 20.000 anos
Galcial 80.000 anos
Em um modelo, apenas 1,5 ºC existe variação considerando a parte geofísica,
mesmo considerando o vapor de água.
Efeito estufa → procurar slides
Cilcos do CO2 e do CH4 tem relação com a sua dissolução em líquidos (verificar a lei
de Henry/química)
A maior parte das emissões de CO2 são provenientes do oceano. Os fluxos do oceano
são maiores do que a variação na tabela.
Para o CH4, há mais decomposição de lagos continentais (no fundo dos lagos) na
época quente.
Quanto mais alta a temperatura da atmosfera, mas vapor de água tem na atmosfera
(não é óbvio essa afirmação, mas é o que ocorre).
A temperatura força o aparecimento de CO2 e CH4, mas só isso?
Impossível responder a essa pergunta pois são interconectados. O sistema é não
linear e por isso não há uma relação tão direta para tal afirmação.
Aquecimento dos mares em altas latitudes, dissolução de CO2 nestes mares.
Fotossíntese captura esse carbono e também os oceanos em forma inorgânica. Esse
CO2 atmosférico aumenta a temperatura e realimenta o ciclo.
Por que a soma dos feedbacks para em uma dada temperatura?
Não respondida ainda esta pergunta, não há uma resposta clara ainda.
Biogeofísicos → Um depende do outro e dependem de ciclos biogeoquímicos. O que
é sistema terrestre? Componentes interligadas.
Aula 3
Capítulo focado na natureza do sistema terrestre antes da revolução industrial (antes
da atividade humana). A análise central é saber a resposta biológica diante das
mudanças físicas e químicas.
Ciclo do carbono, nitrogênio, fósforo e enxofre deve ser conhecido previamente.
As mudanças climáticas não são relacionadas linearmente com as forçantes
externas.
Duas coisa importantes podem ser observadas na figura.
1. A primeira é que a diferença entre o valor mínimo e máximo nas 4 últimas
eras glaciais/interglaciais são relativamente constantes.
2. Em segundo lugar a temperatura inferida isotopicamente e os gases do efeito
estufa metano e dióxido de carbono possuem uma relação direta ao longo das
eras.
Pode-se dizer, levando em conta as afirmações acima que o sistema terrestre um
limite de auto-regulação e os gases de efeito estufa possuem um importante papel
nesta auto-regulação.
Younger Dry → Isolamento de muita água em lagos , quando derretida este gelo tem
mais água doce no oceano, alterando a circulação termoalina (procurar)
Box 2.1 The ice record of atmospheric greenhouse trace gases
Foram analisados gases do efeito estufa (CO2,CH4 e N2O) em geleiras que poderiam
ser analisadas, pois em regiões que ocorrem derretimento e congelamento posterior
há contaminação da água e dos gases ambiente.
Pode haver um erro associado a recristalização do gelo nas camadas mais expostas
(portanto nos dados mais recentes), mas segundo este gráfico abaixo, há uma boa
correlação entre as medidas feitas na atmosfera e no gelo.
Reações lentas podem alterar a concentração de CO2 aprisionado no gelo. Na
Groenlândia, impurezas como por exemplo matéria orgânica podem ser oxidadas e
transformadas em CO2, alterando a concentração original.
A Antártida possui dados mais confiáveis
Em regiões profundas, há a formação de hidratos de ar e não mais bolhas aparecem
(devido a alta pressão). Essas partes são chamadas de zonas sensíveis e podem
conter artefatos que afetam as medidas.
Tomando o cuidado com os procedimentos de determinação dos compostos,
medindo em locais diferentes e analisando amostras tempos depois...pode-se
afirmar segundo o texto, que as medições são confiáveis.
A atividade de bactérias pode alterar os resultados. Em regiões polares há poucas
bactérias presentes, mas alguns testemunhos de gelos possuem esporadicamente
alta concentração de N2O e esta relação precisa ser confirmada ainda.
Uma questão importante é a diferença entre a idade do gelo e do gás que se
encontra dentro. Há diferenças na taxa de congelamento e na temperatura. Altas
taxas de acumulação em altas temperaturas são diferentes de baixas taxas de
acumulação e baixas temperaturas.
Durante o processo de aprisionamento do gás no gelo, a composição da atmosfera é
suavizada (valores abaixo do esperado). Simulações que levam em conta a influência
do homem nos dias atuais demonstram que 315 ppmv é quando pode-se definir a
entrada/influência do homem nos gases do efeito estufa e os testemunhos de gelo
poderiam capturar esta variação (ver figura abaixo).
Uma importante questão é saber se a resolução é confiável ou não. Esta incerteza
está baseada na diferença entre os gases aprisionados e a idade do gelo que está ao
redor. Nas últimas 2 eras glaciais/interglaciais, o erro pode variar em torno de 100
anos a alguns anos, segundo o texto.
Os testemunhos de gelo falham para períodos curtos
Os testemunhos de gelo da groenlândia mostram informações importantes dos
últimos 100.000 anos (ver figura abaixo)
Uma barreira de gelo entre a Groenlândia e o Canada foi rompida/derretida e a
circulação termoalina (verificar funcionamento) foi alterada. Houve ressuspensão
das águas.
Os gráficos mostram que o aquecimento está muitas vezes fora de fase entre os dois
pólos e que na Antártida há um aquecimento que precede o aquecimento na
groenlândia (ver gráficos abaixo)
Estudar este gráfico
Pontos importantes
As maiores mudanças no sistema climático terrestre ocorrem em escalas
curtas ao invés das escalas longas (glacial/interglacial)
As mudanças são frequentemente rápidas e de amplitudes altas
Com uma suficiente resolução temporal, os eventos não são sincronizados
globalmente
Mecanismo de resposta são necessários para amplificar e propagar as
mudanças.
Estudos da entrada do Holoceno mostram a velocidade com que as mudanças
podem ocorrer (figura acima).
Na figura abaixo, pode-se notar a variação abrupta no holoceno em regiões de baixa
latitude também.
Há também no hemisfério norte (holoceno) temperaturas e precipitação/evaporação
fora do normal (variabilidade hidrológica), comumente medido por instrumentos
(ver figura abaixo).
Mudanças ocorridas depois da influência humana, segundo o texto.
ENSO = El niño-southern Oscillation
Esta figura mostra a frequência do ENSO aumentando ao longo dos anos (figura
acima).
El niño acontece quando os ventos alísios (ventos do leste para o oeste)
enfraquecem e a ressurgência diminui, deixando a água menos fria. Pode aumentar
em 3 a 4ºC. Interação oceano-atmosfera. Junto com a água quente acarreta chuvas
tropicas, muda o padrão de vento.
Questões importantes
A variabilidade não é só refletida na temperatura, mas também na
variabilidade hidrológica que muitas vezes é mais importante para a população.
Uma região e/ou um parâmetro não representa a variabilidade do clima
globalmente.
Transições abruptas não estão ausentes no período holoceno. As mudanças
abruptas são mais comuns nas eras glaciais.
Variabilidade temporal da biota
Aumento continuo da biodiversida (fig. 2.15)
- próxima aula começa no 2.3
Pegar as anotações da aula passada com a Aline
Slide do box 2.2 – página 25
O efeito principal do resfriamento no hemisfério norte no inverno (médias e altas
latitutes) é o aumento do albedo devido a neve, após o desmatamento.
Quantidade de radiação que chega no solo das florestas no mundo.
Floresta densa
Floresta boreal 10%
Albedo da floresta tropical 12% a 13%
Cortando a floresta você tem 18 a 20%
Menos radiação entra no sistema e você diminui a temperatura. Mas tem outro fator
que está envolvido.
A evapotranspiração serve para regular a temperatura da planta.
Quando não há limitação de água nos solos, na época de crescimento de uma
planta, a maior parte da energia vai para transpirar (média anual 65 a 70% da
energia vai para transpirar ou evaporar – evapotranspiração)
Índice de área foliar – procurar a definição
Razão da área da folha em cada metro quadrado da floresta tropical – geralmente
um número maior que 1. (floresta tropical tem 5 – 6,5 metros quadrados de folha
por metro quadrado de solo).
O IAF de uma pastagem (4 a 5) com bastante água é similar a floresta tropical.
Durante a época seca a planta para de fazer fotossíntese (amarelada)
senescência????
Chega pouca água e sai pouca água...por isso o calor sensível é maior no sistema.
Esse efeito é maior do que o albedo.
Efeito da temperatura sobre o estômato (limite de 43ºC para a fotossíntese) → existe
faixas e comportamento diferente. Fecha se está muito quente ou muito frio.
Diminui a radiação solar o estômato fecha –> não há fotossíntese a noite.
Umidade relativa baixa o estômato fecha para não perder água.
Diminui a água no solo o estômato fecha.
Fig. 2.18.
Floresta boreal permanece as folhas o ano todo.
Tundra é mais baixa.
O modelo oceânico leva mais calor e a floresta boreal foi para o norte e tem albedo
pequeno, ficando mais quente. ??????????