Alguns desenvolvimentos recentes na Paleoclimatologia
Prior a 1970, muita pesquisa paleoclimatológica focou principalmente nas reconstruções climáticas que descreveram o que aconteceu, com estudos envolvendo uma variedade de diferentes tipos de dados proxy (Wendland, 1991). Técnicas de datação radiométrica, como a datação por radiocarbono e potássio, forneceram um meio quantitativo para datar mudanças climáticas passadas. A pesquisa paleoclimática foi impulsionada pelo estabelecimento de numerosos centros de pesquisa que se especializaram em particular em dados por procuração e métodos de datação. Por exemplo, a dendroclimatologia, o estudo de anéis de árvores, acelerou-se após o estabelecimento do Laboratório de Pesquisa de Anéis de Árvores na Universidade do Arizona, EUA, em 1937. Laboratórios dendroclimáticos similares foram estabelecidos mais tarde na Universidade de Columbia, em Nova York, na Universidade do Arkansas, na Unidade de Pesquisa Climática da Universidade de East Anglia, no Reino Unido, e no Instituto Federal Suíço de Pesquisa Florestal, Neve e Paisagística, na Suíça, entre muitos. Também surgiram centros de pesquisa com foco em outros procuradores, como a Palinologia, incluindo a Universidade de Minnesota nos Estados Unidos, a Universidade de Cambridge na Inglaterra, a Universidade de Lund na Suécia, a Universidade de Berna na Suíça e a Academia de Ciências Russa, Instituto de Geografia em Moscou. Da mesma forma, surgiram também centros de pesquisa de destaque em paleoceanografia quaternária, com alguns centros notáveis baseados na Universidade de Cambridge, Universidade Brown, e Universidade Columbia. Com o passar do tempo, melhorias e novas técnicas de análise de dados foram desenvolvidas em importantes centros de pesquisa como o Centro de Pesquisa Quaternária nos Estados Unidos, e o Laboratório Xian de Loess e Geologia Quaternária na Academia Chinesa de Ciências. Acadêmicos recém-formados que se formaram nesses centros de pesquisa iniciaram seus próprios centros de pesquisa, construindo bases de dados paleoclimáticos.
A partir do início da década de 1970, o desenvolvimento de computadores de alta velocidade promoveu um novo tipo de paleoclimatologia especializada na análise de grandes conjuntos de dados paleoclimáticos (Wright e Bartlein, 1993). Algumas ferramentas interpretativas em análises paleoclimáticas são de natureza qualitativa, que continuam até hoje e podem envolver análises de escalas locais a hemisféricas (Figura 1). Estudos quantitativos anteriores aplicaram funções básicas de transferência para converter variáveis proxy em variáveis climáticas, o que também envolveu a calibração de dados climáticos modernos com dados ambientais modernos. As relações modernas foram aplicadas a dados ambientais fósseis para reconstruir quantitativamente o clima passado (Webb e Bryson, 1972). Com o crescimento dos conjuntos de dados, também cresceu a sofisticação das ferramentas de interpretação quantitativa para analisar conjuntos de dados paleoclimáticos em larga escala (Mann et al., 1998; Prentice et al., 1991). Por exemplo, o recentemente compilado Atlas da Seca norte-americana, que fornece mapas geográficos de gravidade da seca por ano, é baseado em uma rede geográfica de 835 sítios de anéis de árvores (Figura 3; Cook e Krusic, 2004). Muitas redes de dados paleoclimáticos estão agora disponíveis através do World Data Center-A for Paleoclimatology (WDC-A) em Boulder, CO (Webb et al., 1994), e outros sites espelho em todo o mundo em Joanesburgo na África do Sul, Lanzhou na China, Mendoza na Argentina, Nairobi no Quênia, e Pune na Índia (Eakin et al., 2003). Estas redes de dados vão desde a escala regional à global, com exemplos na International Tree Ring Database (Grissino-Mayer e Fritts, 1997) e na Global Pollen Database.
A revolução informática também criou uma perspectiva paleoclimática para lidar com os GCMs. Estes modelos são semelhantes aos usados na previsão meteorológica diária, mas em vez disso os princípios são aplicados para simular padrões climáticos em larga escala do passado. As tentativas anteriores focalizaram-se principalmente na atmosfera, mas a modelagem paleoclimática evoluiu para ligar modelos atmosféricos com feedbacks detalhados à medida que eles se relacionam com processos na biosfera, litosfera e hidrosfera (Kohfeld e Harrison, 2000; Kutzbach et al., 1998). Tem sido dada uma atenção considerável aos feedbacks oceano-atmosféricos. GCMs têm sido usados para simular paleoclimas que variam de algumas centenas a milhões de anos atrás (Kutzbach, 1992), bem como prazos e fenômenos de interesse selecionados no passado (LeGrande et al., 2006; Seager et al., 2005). Ao contrário dos dados de proxy paleoclimáticos, que reconstituem independentemente ‘o que aconteceu’ (Figura 1), os GCMs explicam ‘por que as coisas aconteceram’ e, portanto, são uma ferramenta extremamente útil para os paleoclimatologistas testarem hipóteses sobre as causas das mudanças climáticas, comparando resultados de simulação com aqueles derivados de dados de proxy (Harrison e Prentice, 2003; Mahowald et al., 1999). Nas últimas duas décadas, muitos grupos diferentes de modelagem paleoclimática surgiram e permanecem ativos; alguns deles incluem atividades de modelagem no Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica em Boulder, CO, no Centro Hadley no Reino Unido, no Centro Canadense de Modelagem e Análise Climática, no Instituto Max-Planck de Meteorologia da Universidade de Bremen, no Laboratoire de Météorologie Dynamique na França e no Goddard Institute of Space Studies em Maryland, EUA.
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Resolução incessante nas técnicas de datação e o crescente corpo de evidências paleoclimáticas, particularmente dos núcleos de gelo e sedimentos marinhos do Atlântico Norte, indicam que mudanças abruptas na escala decadal-centenal do clima ocorreram num passado distante, que são muito diferentes em magnitude e caráter do que aquelas observadas no registro instrumental moderno (Clark et al, 1999; Labeyrie et al., 2003; Overpeck, 1996). Estas mudanças são significativas para a sociedade, pois sabemos agora que tais mudanças climáticas abruptas podem ocorrer dentro de uma única vida humana. Os registros paleoclimáticos oferecem assim o único meio de testar se nossos modelos preditivos podem simular tais mudanças futuras. Foram feitas tentativas de modelagem para simular as causas e a natureza dessas mudanças abruptas. Esses modelos estão permitindo aos cientistas realizar comparações detalhadas de modelos de dados na escala hemisférica e global (Clark et al., 2002). No entanto, até hoje, a maioria dos estudos de modelagem sobre esses eventos ainda está concentrada em fornecer testes de sensibilidade para avaliar mecanismos potenciais de forçamento. Estamos apenas começando a documentar e compreender os controles e causas dessas mudanças abruptas, e tais questões continuarão a ser importantes para a comunidade paleoclimatológica nos próximos anos.