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As mudanças climáticas cíclicas da Terra

As mudanças climáticas da Terra

Ao longo do tempo geológico as mudanças climáticas da Terra ocorreram com periodicidade, originárias de processos terrestres e astronômicos. Os aquecimentos e resfriamentos naturais se sucederam no decorrer da história terrestre, com consequentes variações eustáticas.

Ciclos climáticos

De acordo com informações dos geocientistas, as mudanças climáticas refletem as alterações no balanço de radiação da Terra, e podem ser causadas por fenômenos naturais – terrestres e astronômicos, e, nos últimos séculos, de forma crescente por processos antrópicos. O principal fator propulsionador das alterações é a variação da radiação solar.

As principais teorias que intentam explicar a origem das glaciações demonstram a suscetibilidade terrestre às influências externas e à dinâmica interna do planeta.

Relacionam-se a fenômenos como a redução da intensidade da radiação solar, às intensas atividades vulcânicas (ejeção de grandes quantidades de partículas e gases), ao acréscimo de concentrações de CO2 na atmosfera, às mudanças de correntes marinhas e dos ventos, a alterações na posição dos pólos, entre outros.

As mudanças climáticas periódicas da Terra são decorrentes de ciclos climáticos abaixo elencados (OLIVEIRA et al, 2017):

  • I – ciclos solares;
  • II – ciclos das eras glaciais;
  • III – ciclos de queda de asteroides e cometas;
  • IV – ciclos oceânico-atmosféricos; e
  • V – ciclos bio-geo-oceânico-atmosféricos relacionados ao tectonismo, vulcanismo, raios cósmicos e formação de supercontinentes.

Fatores que influenciam o clima

Constantemente a Terra recebe radiação solar e reemite (reflete) uma parcela de volta ao espaço, num fenômeno conhecido como albedo.

Basicamente a quantidade dessa radiação recebida e refletida por nosso planeta está atrelada a três fatores, que são o fator primário – a emissão da radiação; o secundário – a recepção da radiação; e o terciário – a reflexão, absorção, distribuição de calor e reemissão da radiação.

Conforme os fatores acima, as causas podem ser externas – decorrentes de processos modificadores exteriores ao sistema climático terrestre que promovem influências nos três fatores.

E os internos, que influenciam a terceira fonte, relacionadas a modificações peculiares da atmosfera, da superfície terrestre e da circulação oceânica.

A teoria orbital (Ciclos de Milankovitch) e os ciclos de Schwabe, que versa sobre as intermitências das atividades solares, são consideradas pelos geocientistas as principais causas das mudanças climáticas da Terra. Elas geram alternâncias entre as eras glaciais e interglaciais, e regressões e transgressões marinhas.

As variações orbitais

Conhecidas também como ciclos de Milankovitch ou ciclos glaciais, estas variações na órbita do planeta geram periódicas inconstâncias na absorção da radiação solar nos hemisférios terrestres.

Essas oscilações da incidência e intensidade da radiação promovem discrepâncias climáticas cíclicas na Terra, com períodos de duradouros verões ou rigorosos e longos invernos.

As modificações da energia eletromagnética radiante emitida pelo Sol, que incidem sobre a terra na forma de quanta de luz e nas frequências do infravermelho e ultravioleta, colaboram com as variações glaciares.

Entre os fatores que geram as variações orbitais estão incluídas a Precessão dos equinócios; a Excentricidade orbital; e a inclinação do eixo terrestre. Estes movimentos orbitais sofrem influência dos campos gravitacionais e magnéticos gerados pelo Sol, pela Lua e pelos outros planetas, principalmente os de maior massa.

Figura 1 – Os ciclos de Milankovitch são derivados de alguns movimentos da Terra, como a excentricidade, inclinação do eixo e precessão dos equinócios (Silva, 2007)

A precessão dos equinócios terrestres, que completa um ciclo aproximadamente a cada 26.000 anos, refere-se a um movimento lento e contínuo, influenciado pela gravidade, do eixo de rotação da Terra. Assemelha-se ao movimento de um peão em torno do seu eixo (Figura 1-c).

A excentricidade terrestre é a variação da trajetória de translação da terra decorrente de atrações gravitacionais e magnéticas exercidas pelo Sol e demais integrantes do sistema solar em seus movimentos.

A excentricidade orbital terrestre muda conforme ciclos de 100 mil anos. Representa um afastamento de uma órbita circular, tornando-se mais elíptica em determinados períodos (Figura 1-a).

Quando a órbita é mais circular, como na atualidade, a distância entre a Terra e o Sol tem pouca variação.

A inclinação ou obliquidade relaciona-se ao ângulo formado entre o plano da órbita terrestre e um determinado plano de referência (ou plano de rotação). A Terra gira sobre um eixo que forma atualmente um ângulo de 23,5° em relação ao seu plano de rotação (Figura 1-b).

Este ângulo não é constante. Ao longo de um período de 41 mil anos essa inclinação muda com intercorrências que variam de 21,5° a 24,5°. Estas diferenças entre os ângulos interferem no clima global.

Quando o ângulo é menor, sucedem menores diferenças de temperatura entre o verão e o inverno. Quando o ângulo é maior transcorrem invernos mais frios e verões mais quentes, derivados por diferentes tempos de exposição à insolação.

Conjunção dos movimentos orbitais

Esta teoria dos ciclos glaciais é a mais aceita para a explicação das glaciações. Quando todos os extremos dos movimentos orbitais ocorrem geram marcantes discrepâncias entre invernos e verões.

Isto pode ocorrer quando a órbita for a mais excêntrica possível, a precessão posicionar a Terra muito longe do Sol durante o inverno, e se o ângulo do eixo for o máximo de 24,5°. Então os invernos serão muito frios e verões serão muito quentes e a distribuição da radiação solar no planeta será desequilibrada.

Ciclos de Schwabe e as manchas solares

Referem-se às oscilações periódicas das emissões de radiação solar. Um ciclo solar ou de Schwabe se completa a cada 11 anos. Esses ciclos são caracterizados por variações no surgimento e desaparecimento de manchas solares.

Os cientistas utilizaram dados de satélites fora da atmosfera para monitorar a radiação solar e identificar pequenas variações. Quando o sol apresenta uma maior quantidade de manchas, significa que ele está num período de máxima solar, com atividades elevadas. No mínimo solar as atividades são reduzidas, apresentando uma menor quantidade de manchas.

Este padrão cíclico de manchas solares e variações de atividades geram constantes influências climatológicas na Terra e demais planetas do sistema solar.

No decorrer da história humana já ocorrem mudanças significativas no clima que estão atreladas a estas alternâncias na dinâmica das manchas solares. O Período Medieval Quente (950 a 1.300) correlaciona-se a elevadas atividades solares.

Movimento giratório da Via Láctea

O Sol, assim como as demais estrelas, apresenta movimento próprio. Ele realiza um duradouro movimento rotacional em torno do núcleo galáctico da Via Láctea, que dura cerca de 225 milhões de anos.

Os braços espirais da galáxia giram em consonância. E quanto mais distante a estrela estiver do centro, menor será a sua velocidade.

Naturalmente todo o sistema solar o acompanha. E durante esta longa jornada, atravessa regiões siderais da mais diversificada natureza. A variação de matéria e energia eletromagnética espacial e os raios cósmicos influenciam o campo magnético solar e dos planetas, gerando influências climáticas.

Nestas trajetória, o sistema solar passa por regiões nos braços espirais galácticos que contém densas nuvens interestelares e que podem proporcionar interferências físico-químicas na atmosfera superior da Terra.

Estas influências astronômicas no clima terrestre (cosmoclimatologia) interferem no balanço de radiação do planeta e podem acarretar extinções em massa, glaciações, e regressões e transgressões marinhas.

A cobertura global de nuvens, que refletem/absorvem a entrada e a saída de radiação, relaciona-se diretamente com a incidência de raios cósmicos na atmosfera terrestre.

Figura 2 – Representação esquemática da estrutura espiral da Via Láctea e da trajetória do Sistema Solar, com destaque para períodos ou modos frios (linhas azuis) e eventos de extinção em massa (círculos vermelhos). Os losangos verdes representam posições a cada 100 milhões de anos. kpc = kilo parsecs. Fonte: Gies & Helsel (2005) apud Oliveira et al, 2017.

Os ciclos de mudanças climáticas globais

A partir de investigações e sondagens nos últimos 500 mil anos os pesquisadores concluíram que neste período ocorreram alterações climáticas periódicos do globo e significativas variações eustáticas (variação global relativa do nível do mar).

As pesquisas e correlações demonstraram que as variações paleoclimáticas coincidiam significativamente com as frequências astronômicas. E os cálculos desenvolvidos pelo cientista sérvio Milankovitch contemplavam alterações nas camadas de gelo e eustasias em função das mudanças da radiação solar.

Os dados paleoclimáticos foram embasados a partir de testemunhos de sondagem extraídos do fundo marinho e em gelos da Antártida, que apresentavam registros contínuos de 450 mil anos.

Os estudos se apoiaram na composição de isótopos de oxigênio em foraminíferos planctônicos, na estimativa das temperaturas de verão na superfície do mar, baseada em radiolários, e na abundância relativa de outras espécies de radiolários (Figura 3).

Aquecimentos e resfriamentos cíclicos
Figura 3 – Séries temporais geológicas para os aquecimentos e resfriamentos cíclicos do globo a partir de três parâmetros sensíveis às mudanças climáticas em testemunhos do fundo do mar em registros contínuos de 450 mil anos.

Portanto, estas pesquisas demonstram que as intermitências orbitais, em conjunto com outros fatores astronômicos, influenciam diretamente nas mudanças climáticas globais.

A indução orbital é atualmente aceita pela maioria dos geocientistas para a explicação das variações climáticas da Terra. A tendência natural e inevitável é a continuação destes ciclos ao longo do futuro geológico.

Atividades antrópicas e o clima

Existem uma gama de fatores e teorias que explicam o fenômeno climático global. Uma análise aprofundada possibilita a inferência de que a contribuição humana a este processo, quando consideram-se parâmetros de tempo geológico, provavelmente não seja de grande significância. e está interferência possivelmente é reversível ao longo do tempo, através de esforços globais conjuntos, adoção da bioeconomia, adaptação e por medidas de mitigação.

As ações antrópicas podem gerar interferências no fator terciário citado anteriormente – relacionadas à reflexão, absorção, distribuição de calor e reemissão da radiação. Os principais fatores, a emissão e a recepção da radiação solar, não sofrem influências dessas atividades.

As emissões de gases de efeito estufa associadas à poluição industrial e à queima de combustíveis fósseis e biomassa vegetal podem propiciar modificações atmosféricas. Os três principais gases de efeito estufa (GEE) são o gás carbônico(CO2), o metano (CH4)e óxido nitroso (N2O).

Essas atividades possibilitam o surgimento dos aerossóis na troposfera a partir da formação de gotículas e materiais particulados. Os aerossóis podem incrementar interferências no sistema climático direta ou indiretamente.

Diretamente a maioria dos aerossóis podem geram resfriamento em função da sua capacidade de refletir a radiação solar para o espaço. Já os particulados escuros, como a fuligem, podem gerar aquecimentos locais.

De forma indireta os aerossóis adicionam condensação atmosférica, com geração de gotículas que incrementam a formação de nuvens. Este efeito então promove o acréscimo da reflexividade, que bloqueia a penetração da radiação solar, proporcionando resfriamento no sistema.

Referências

OLIVEIRA M.J., Carneiro C.D.R., Vecchia F.A.S., BAPTISTA G.M.M. Ciclos climáticos e causas naturais das mudanças do clima. Terræ Didatica, 13(3):149-184. 2017.

POPP, J. H. Geologia Geral. 6.ed. Rio de Janeiro. Editora LTC. 2010.

SILVA, J.G.R. Ciclos orbitais ou ciclos de Milankovitch. Textos de Glossário Geológico Ilustrado. 2007.

SUGUIO, Kenitiro. Geologia sedimentar. São Paulo: Edgard Blücher, 2003.

TEIXEIRA, Wilson; FAIRCHILD, Thomas R.; TOLEDO, Maria Cristina Motta de; TAIOLI, Fabio. Decifrando a Terra. [S.l: s.n.], 2009.

Ricardo Borges

Economista, geólogo e músico autodidata. Trabalha com publicidade e consultoria em marketing digital. Criador de conteúdo e pesquisador nas áreas de geociências e astronomia.

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