Compreender os períodos climáticos quentes do passado nos últimos 1.5 milhões de anos

PTDC/CTA-GEO/29897/2017

Financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) e pelos programas operacionais CRESC Algarve 2020 e COMPETE 2020

Este projeto visa reconstruir características climáticas interglaciais do passado com base em dados ambientais de sedimentos marinhos, a fim de entender a dinâmica do sistema climático e identificar os processos por trás da variabilidade climática natural nos períodos quentes passados. Este estudo fornecerá novos conceitos que permitirão aos modeladores prever com maior precisão as futuras mudanças na circulação oceânica e no clima, e os seus possíveis impactos na sociedade e, consequentemente, ajudarão os decisores políticos a combater os efeitos das mudanças climáticas no contexto do aquecimento global.

Visão global

Como resultado da libertação antrópica de CO2 para a atmosfera as temperaturas projetadas para 2100 apontam para valores que não estão registados no planeta desde há milhões de anos. Esses períodos são pouco conhecidos, quer devido à insuficiência de dados temporais e espaciais, quer ao fraco conhecimento dos agentes forçadores do clima. No entanto, os períodos quentes do Quaternário (interglaciares), que ocorreram sob diferentes condições de forçamento (concentração de gases de estufa, nível do mar e volume de gelo, insolação e condições orbitais), podem dar informação inestimável sobre os processos naturais geradores de climas quentes.

Este projeto pretende compreender a dinâmica do sistema climático em períodos quentes, a partir da reconstrução das condições ambientais durante interglaciares passados a partir da informação registada em sedimentos marinhos. Esse estudo providenciará novos dados e permitirá aos modeladores de clima fazer previsões mais precisas das mudanças da circulação oceânica e do clima num futuro próximo, e seu potencial impacto na sociedade. Consequentemente, ajudará também os decisores políticos a limitar os efeitos do aquecimento global. Este estudo de resolução elevada será realizado em sedimentos de duas regiões estratégicas, o mar do Labrador e a margem Ibérica. O mar do Labrador é crucial para traçar as oscilações das calotes glaciares e icebergs e ainda as descargas de água do degelo provenientes da América do norte e da Gronelândia para o Atlântico norte.

A margem Ibérica é fundamental para compreender as conexões climáticas entre hemisférios e registar o impacto de águas de fusão com origem na Europa/ Gronelândia. Esta reconstrução climática cobrirá os últimos 1.5 Ma, incluindo a Transição do Plistocénico Médio (600 – 1100 ka), em duas sequências sedimentares recolhidas pelo programa IODP, a U1305 no mar do Labrador e a U1385 na margem Ibérica. Por outro lado, o facto deste período conter interglaciares bastante quentes sob condições de baixas concentrações de pCO2, é crucial para prever as mudanças climáticas causadas pelo forçamento antropogénico. Por forma a atingir os objetivos propostos, usar-se-ão múltiplos indicadores: Alcanonas e faunas de foraminíferos planctónicos para reconstruir SST; δ18O em foramíniferos bênticos para o volume de gelo glaciar; a % de alkenonas tetra-insaturadas, N. Pachyderma e detritos de gelo para investigar as águas de fusão e descargas de icebergs; δ13C em foraminíferos bênticos, índice de Alcoól e Nd para avaliar alterações na AMOC. Os resultados serão valiosos para programas internacionais como o IODP e o PAGES e ainda para o IPCC definir as condições de variabilidade natural. Este projeto lançará e reforçará sinergias entre investigadores portugueses, e entre estes e investigadores Europeus e norte Americanos, e contribuirá ainda para melhorar a transferência de informação para a sociedade, através de ações de divulgação e da formação de jovens investigadores.

Objetivos

O objetivo geral deste projeto é reconstruir, à escala milenar, variações oceanográficas e instabilidades climáticas registadas durante os períodos quentes passados nos últimos 1,5 Ma e entender a ligação entre alta e média latitudes do Atlântico Norte. Este período fornece um amplo painel de condições base (configuração astronômica, tamanho das camadas de gelo e concentrações de CO2) para testar as relações dos diferentes processos subjacentes às rápidas mudanças climáticas.

O estudo foca períodos quentes do passado ( interglaciares) semelhantes aos atuais, como os que ocorreram em 1100 ka, 780 ka, 420 ka, 125 ka (estágios de isótopos marinhos (MIS) 31, 19, 11, 5e), e espera-se com isto que o estudo dessas instabilidades interglaciais forneça informações cruciais sobre a dinâmica do clima atual. O estudo focar-se-á também no fenómeno da criação glacial e assumimos o desafio de responder à pergunta: apesar do atual aquecimento global, a Terra poderá entrar em um novo estado glacial, como e quando?

Para alcançar os objetivos acima definidos, de uma forma inovadora e eficaz, propomos uma abordagem multidisciplinar que integra micropaleontologia, sedimentologia e geoquímica orgânica e inorgânica ao estudo de sequências sedimentares marinhas de áreas geográficas importantes, como alta e média latitudes do Atlântico Norte. Propomos, pela primeira vez, realizar um estudo de alta resolução em duas áreas chave:

  • Margem Ibérica SW (IbM) (IODP Exp339 U1385) e
  • Altas latitudes do Norte Atlântico
Scheme of the study area

Equipa

Teresa Alexandra Ribeiro Rodrigues

Investigadora Principal

Laboratório BioGeoQuimica, IPMA, Portugal

Fatima Filomena Guedes Abrantes

Co-Investigadora

Laboratório Sedimentologia, IPMA, Portugal

Dulce Oliveira

Palinonogia – Paleoclima, IPMA, Portugal

Filipa Naughton

Palinonogia – Paleoclima, IPMA, Portugal

Antje Helga Luise Voelker

Investigadora

IPMA, Portugal

Maria Emília Carvalho Salgueiro

Laboratório Limpo, IPMA, Portugal

Cremilde Braz Monteiro

Técnico Superior

Laboratório Sedimentologia, IPMA, Portugal

Mária Padilha

Bolseira de Investigação

Laboratório BioGeoQuimica, IPMA, Portugal

Marta Mega Rufino

Investigadora

Grupo Ocean and Climate Change, CCMAR, Portugal

Joan Grimalt

Investigador

CSIC- IDAEA, Barcelona, Espanha

Montserrat Alonso Garcia

Investigadora

Universidade de Salamanca, Espanha

Francisco Javier Sierro Sánchez

Investigador

Universidade de Salamanca, Espanha

Leopoldo Pena

Investigador

Universidade de Barcelona, Espanha

Enno Schefuss

Marum – Universidade de Bremen, Germany

Resultados

Papers

  • Alonso-Garcia, M., Rodrigues, T., Abrantes, F., Padilha, M., Alvarez-Zarikian, C.A., Kunkelova, T., Kroon, D., Wright, J.D., Betzler, C., 2019. Sea surface temperature, productivity and hydrological changes in the Northern Indian Ocean (Maldives Sea) during the interval ~575-175 ka (MIS 14 to 7). Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2019.109376
  • Naughton F., Costas S., Gomes S.D., Rodrigues T., Desprat S., Bronk-Ramsey C., Salgueiro E., Sánchez Goñi M.F., Renssen H., Trigo, R., Oliveira, D., Voelker A.H.L., Abrantes F., 2019. Coupled ocean and atmospheric changes during the Younger Dryas in southwestern Europe. Quaternary Science Reviews 212, 108-120. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2019.03.033
  • Sánchez Goñi, M.F., Ferretti, P., Polanco-Martínez, J.M., Rodrigues, T., Alonso-García, M., Rodríguez-Tovar, F.J., Dorador, J., Desprat, S., 2019. Pronounced northward shift of the westerlies during MIS 17 leading to the strong 100-kyr ice age cycles. Earth Planet. Sci. Lett. 511, 117–129. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2019.01.032
  • Oliveira, D., Desprat, S., Yin, Q., Naughton, F., Trigo, R., Rodrigues, T., Abrantes, F., Sánchez Goñi, M.F., 2018. Unraveling the forcings controlling the vegetation and climate of the best orbital analogues for the present interglacial in SW Europe. Clim. Dyn., 51, 667–686. https://doi.org/10.1007/s00382-017-3948-7

Palestras

  • Palestra convidada: Rodrigues, T., Past Interglacials Climate Variability: Features and lessons from “Warm Worlds”; Instituto Superior de Engenharia de Lisboa (ISEL), 29 Maio 2019.
  • M. Alonso-Garcia, T. Rodrigues, E. Salgueiro, M. Padilha, A.I. Lopes, A. Voelker, H. Kuhnert, U. Röhl, F.J. Sierro, J.A. Flores, I. Gil, W. Soares and F. Abrantes. Iberian margin sea surface temperatures indicate a change in glacial North Atlantic circulation during the Late Pliocene-Early Pleistocene transition. 20th Congress of the International Union for Quaternary Research (INQUA), Dublin, Ireland, 25-31 July, 2019.
  • Naughton, F., Oliveira, D., Desprat, S., Rodrigues, T., Morales Molino, C., Hodell, D., Alonso-Garcia, M., Abrantes, F., Sánchez -Goñi, M.F. 2019. Climate‐driven vegetation changes during MIS 12 and MIS 16 in southwestern Europe. 20th Congress of the International Union for Quaternary Research (INQUA), Dublin July 2019.
  • Sánchez Goñi, M.F., Desprat, S., Morales del Molino, C., Naughton, F., Oliveira, D., Ferretti, P., Polanco-Martinez, J.M., Rodrigues, T., Alonso-García, M., Rodriguez-Tovar F.J., Dorador, J. 2019. 800,000 years of western Mediterranean vegetation and climate changes: a zooming on the cold MIS 17 interglacial (700 ka). Mediterranean Palynology Symposium 2019, Bordeaux, France, 9-11 July, 2019.
  • Oliveira D, Desprat S, Naughton F, Rodrigues T, Alonso-García M, Joan O. Grimalt, Abrantes F, Sánchez Goñi MF. 2019. Climate and vegetation imprint of the cool MIS 13 in the Iberian Peninsula. Mediterranean Palynology Symposium 2019, Bordeaux, France, 9-11 July, 2019.
  • Oliveira D, Desprat S, Q Yin, Naughton F, Trigo R, Rodrigues T, Abrantes F, Sánchez Goñi MF. Western Mediterranean vegetation and climate dynamics during the best astronomical analogues of the Holocene: evidence from a model–data comparison. European Geosciences Union (EGU) General Assembly, 8–13 April 2018, Vienna, Austria. EGU General Assembly Conference Abstracts (Vol. 20, p. 12077). EGU2018-12077.

Posters

  • T. Rodrigues; C. Gonçalves; J.O. Grimalt; F. Abrantes; What does past climate change tell us about global warming?; 42ndCIESM Congress, 7- 11 Outubro, Estoril, Lisboa 2019.
  • T. Rodrigues; C. Gonçalves; M. Padilha; D. Oliveira; J.O. Grimalt; F. Abrantes; Past Interglacials Climate Variability: Features and lessons from “Warm Worlds”; 13th International Conference of Paleoceanography, Sydney (Australia), 2-6 September 2019.
  • Gomes, S.D., Fletcher, W., Rodrigues, T. , Oliveira, D., Sanchez-Goni, M. F., Abrantes, F., Stone, A., Naughton, F . Rising atmospheric CO2 concentrations: the overlooked factor promoting forest development in southwestern Europe across Termination I?. 20th Congress of the International Union for Quaternary Research (INQUA), Dublin, Ireland, 25-31 July, 2019.
  • T. Rodrigues; C. Gonçalves; M. Padilha; M. Alonso-Garcia; D. Oliveira; J.O. Grimalt; F. Abrantes; What can  Past Interglacials Climate and Oceanographic Variability teach us about the ongoing climate warming?; 20th INQUA , 25th and 31st Dublin Ireland, July 2019.
  • Oliveira D, Desprat S, Naughton F, Rodrigues T, Alonso-García M, Joan O. Grimalt, Abrantes F, Sánchez Goñi MF. Climate change and vegetation dynamics during the lukewarm interglacial MIS 13 in SW Europe. 20th Congress of the International Union for Quaternary Research (INQUA), Dublin, Ireland, 25-31 July, 2019.
  • V. Morenos, M. Alonso-Garcia, E. Salgueiro, C.N. Rodríguez-Díaz, T. Rodrigues, H. Kuhnert, A. Lopes, A.H.L. Voelker, M. Padilha, W. Soares, F.F.G. Abrantes Planktonic foraminifer isotopes record of the Early Pleistocene glacial-interglacial cycles at the SW Iberian Margin. 4th International Meeting of Early-stage Researchers in Palaeontology (IMERP), Cuenca, Spain, 11-14 June, 2019.
  • C.N. Rodríguez-Díaz, A. Lopes, M. Alonso-García, V. Morenos, E. Salgueiro, T. Rodrigues, A.H.L. Voelker, H. Kuhnert, J. Groeneveld, C. Herrero, W. Soares, F. Abrantes. Changes in bottom water conditions at the SW Iberian Margin during the Early Pleistocene based on benthic foraminiferal assemblages. 4th International Meeting of Early-stage Researchers in Palaeontology (IMERP), Cuenca, Spain, 11-14 June, 2019.
  • Salgueiro, E., Voelker, A., F. Sierro, D. Hodell, T. Rodrigues, M. Alonso-Garcia, F. Abrantes., 2019. Temperature and Productivity variability on the southwestern Portuguese Margin during the initial phase of the Mid-Pleistocene Transition. EGU, Vienna, Austria, 7-12 April, 2019.
  • Gomes, S.D., Fletcher, W., Rodrigues, T. , Oliveira, D., Sanchez-Goni, M. F., Abrantes, F., Stone, A., Naughton, F. Abrupt climate shifts during the last deglaciation in SW Iberia. 2019 QRA ADM, Chester: Environmental Change: pace, magnitude and impact, 3- 5 January 2019.
  • A. Lopes, M. Alonso-Garcia, E. Salgueiro, C.N. Rodriguez-Diaz, H. Kuhnert, J. Groeneveld, T. Rodrigues, W. Soares, AHL Voelker, F. Abrantes. Late Pliocene-Early Pleistocene changes in the Mediterranean Outflow Water at the Southwest Iberian margin: a benthic foraminifer record. Encontro de Oceanografía 2019, Peniche, 24-25th May, 2019.
  • Teresa Rodrigues and WarmWorld team members, “Warm Worlds” project Features and lessons from Past Interglacials “warm periods” during the last 1.5 Ma, Encontro de Oceanografía 2019, Peniche, 24-25th May, 2019.
  • Oliveira D, Naughton F, Desprat S, Rodrigues T, Grimalt J, Martrat B, Voelker A, Trigo R, Polanco-Martínez J, Hodell D, Abrantes F, Sánchez Goñi MF. The Iberian Peninsula in a warmer world: learning from Quaternary super-interglacials. Encontro de Oceanografía 2019, Peniche, 24-25th May, 2019.

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