Como será o clima da Terra quando o próximo supercontinente se formar? Uma nova publicação tem em conta o impacto da tectónica de placas, da rotação do planeta e da radiação solar no clima futuro da Terra.

Como será o clima da Terra quando o próximo supercontinente se formar? Uma nova publicação tem em conta o impacto da tectónica de placas, da rotação do planeta e da radiação solar no clima futuro da Terra. O sistema climático terrestre é fortemente influenciado pela presença e distribuição dos continentes, bem como pela circulação oceânica que os rodeia.

Por exemplo, a superfície terrestre aquece mais rapidamente do que a superfície oceânica; os climas moderados das latitudes médias dependem do transporte de calor proveniente dos trópicos pelo oceano; os sistemas atmosféricos comportam-se de maneira diferente consoante estiverem sobre terra, sobre água ou transitando entre uma e outra, se estiverem a altitude zero ou perante regiões montanhosas. Por outro lado, a disposição dos continentes e dos oceanos é determinada pela movimentação das placas tectónicas que compõem a camada mais superficial da Terra sólida. Estas placas deslizam entre si, afastam-se, colidem, e estas deslocações, que acontecem ao ritmo de alguns centímetros por ano, são responsáveis pela formação das cadeias montanhosas, das zonas de subducção e das falhas que dão origem a sismos. A escalas de tempo muito longas, o movimento destas placas leva a que os continentes se juntem ciclicamente em grandes supercontinentes, como foi o caso da Pangeia que existiu há 200 milhões de anos. O próximo supercontinente dever-se-á formar daqui a cerca de 200-250 milhões de anos. Como é que este será? E qual será o seu clima?

Este novo trabalho publicado na edição de agosto da revista  Geochemistry, Geophysics, Geosystems, da American Geophysical Union, resulta da colaboração entre Michael Way (NASA-GISS, EUA) com os investigadores do IDL Ciências ULisboa Hannah Davies e João C. Duarte e com Mattias Green da School of Ocean Sciences da Universidade de Bangor (Reino Unido).

Os investigadores exploram duas configurações possíveis de um supercontinente futuro, onde a diferença crucial reside na sua localização – um está centrado junto ao equador e o outro junto a um dos polos. Estes supercontinentes foram submetidos ainda a variações na topografia terrestre, intensidade da radiação solar e velocidade de rotação da Terra. Um estudo desta natureza contribui não só para a compreensão do papel das diferentes componentes do sistema Terra no seu clima, mas também nos dá uma ideia de como poderão ser os outros planetas como a Terra fora do nosso sistema solar – os exoplanetas – e até ajudar a perceber se estes poderão ser habitáveis.

Supercontinentes no futuro e simulações climáticas

Se, no passado, o supercontinente Pangeia resultou da união da Eurásia e África com as Américas, ainda não é certo como os continentes se irão juntar no futuro (ou, visto de outra forma, quais os oceanos que irão fechar). As duas configurações usadas neste estudo são a “Aurica” – resultante do fecho dos oceanos Atlântico e Pacífico, e com os continentes a juntarem-se junto ao equador – e a “Amásia” – um supercontinente resultante do encontro de praticamente todos os continentes junto ao Pólo Norte.

Com o auxílio de modelos numéricos e supercomputadores foi possível criar estas duas “Terras” e submetê-las a diferentes conjuntos de condições para explorar como será o seu clima.

Vídeos sobre os ciclos sazonais das temperaturas, simulações de dez anos (intervalo de tempo em meses), referentes aos climas da Terra num futuro distante em "Aurica" e  "Amásia", disponíveis na área multimédia do site da Faculdade e canal Youtube.

A ferramenta mais importante no estudo do clima, quer seja passado, presente ou futuro, é o modelo numérico de circulação geral, isto é, uma representação computacional do sistema climático que, nas suas versões mais sofisticadas, inclui todas as suas componentes (atmosfera, oceânico, biosfera, geosfera). Os investigadores podem atribuir valores ou comportamentos a essas diferentes componentes consoante o propósito do seu estudo.

Tendo em conta os objetivos deste estudo, foram desenhados três cenários de relevo terrestre para as simulações climáticas. O primeiro tem a função de controlo, isto é, apresenta as menores variações possíveis: o supercontinente tem uma topografia que varia pouco acima do nível do mar (0-200 m). A segunda simulação apresenta uma topografia média semelhante à da Terra dos dias de hoje (0-4000 m), mas sem montanhas (“relevo médio atual”). A terceira mantém a topografia na sua generalidade igual à da de controlo, mas intercala-a com máximos de relevo de 2000-7000 m (“relevo acentuado”). Estes três cenários foram simulados para cada supercontinente, resultando em seis corridas de modelo. Foram ainda elaboradas corridas de teste com os continentes tais como os conhecemos.

Resultados

O aumento obtido para a temperatura média global entre uma Terra de hoje e uma Terra com um supercontinente situa-se entre os 3 e os 7°C, efeito este que, no seu mínimo, é atribuível exclusivamente à distribuição das massas continentais. O Aurica apresenta o aumento de temperatura mais drástico. Por estar centrado a latitudes baixas, a distribuição de calor por via da circulação do oceano global continua a realizar-se entre o equador e os pólos, e a ausência de massas continentais junto aos pólos resulta numa diminuição drástica da fração de cobertura de gelo/neve (<1% nas simulações de controlo e de relevo médio atual, e de 1,5% na simulação “relevo acentuado”, contra ~9% na simulação “Terra atual”). Por outro lado, entre variações de relevo a temperatura média global praticamente não varia, apontando para a irrelevância da topografia nesta configuração de supercontinente.

Já no caso do Amásia, o incremento de massas continentais em latitudes elevadas a norte implica barreiras à circulação oceânica junto ao Pólo e consequentemente menor transporte de calor pelo oceano, um dos mecanismos através dos quais o gelo do Hemisfério Norte é derretido durante o Verão. Ou seja, há um incremento na fração de gelo/neve entre 5 e 10% (podendo, portanto, ultrapassar a cobertura da “Terra atual”). Isto leva a que a temperatura média do Amásia seja sempre inferior à temperatura média do Aurica (entre 0,3 e 3,5°C). Ao contrário do Aurica, o Amásia é sensível a alterações na topografia: a temperatura média à superfície na simulação “relevo médio atual” é inferior à da simulação de controlo (-2,6°C) e a fração de cobertura de gelo/neve aumenta para o dobro. Isto é compreensível visto que a taxa de precipitação que ocorre sob a forma de neve aumenta com a altitude, sobretudo nas latitudes elevadas. Por outro lado, a simulação de “relevo acentuado” não apresenta diferenças significativas relativamente à simulação de controlo, sugerindo que o relevo médio tem maior influência na temperatura global e na cobertura de gelo e neve do que a existência de montanhas.

Finalmente, os autores não encontram evidências de a duração do dia ter um impacto significativo na dinâmica do clima. Já o aumento do fluxo radiativo solar por unidade de área, sem outras variantes, implica em traços gerais um aumento da temperatura média à superfície de 5°C e uma diminuição da fração de água congelada em 3%.

Estudos desta natureza, para além de permitirem aprofundar a nossa compreensão acerca do sistema Terra a escalas de tempo longas, permitem ainda compreender como planetas semelhantes à Terra podem evoluir, o que fornece informação crucial acerca de potenciais exoplanetas e em que condições estes podem albergar vida. Este trabalho realça ainda a relevância da distribuição de massas continentais, da topografia média e da intensidade da radiação solar no sistema climático.