Como nossa intuição nos engana sobre o aquecimento global

Um geólogo explica que a mudança climática não se limita a um simples aumento no nível médio do mar em todo o planeta.

Jerry Mitrovica refuta a sabedoria convencional há décadas. Como geofísico de Harvard, ele estuda a estrutura interna da Terra e seus processos, afetando áreas como climatologia, migração humana e até a busca de vida em outros planetas. No início de sua carreira, ele e seus colegas demonstraram que as placas tectônicas da Terra se movem não apenas de um lado para o outro, o que leva à deriva dos continentes , mas também para cima e para baixo. Ao redirecionar a atenção da horizontal da geofísica moderna para a vertical, ele ajudou a descobrir o que ele mesmo chama de geofísica pós-moderna. Mitrovica recentemente reviveu e deu nova vida a velhas idéias sobre fatores que alteram seriamente o nível do mar, cujas consequências são muito importantes para o estudo das mudanças climáticas a partir do estado das geleiras e mantos de gelo.

Nós nos encontramos com Mitrovica em seu espaçoso escritório perto da famosa coleção de minerais de Harvard. Embora ele tenha uma extensa experiência de falar em público e muitos prêmios, em ambientes normais, ele fala baixinho e rejeita elogios. Ele sempre fala sobre como seus colegas, alunos de graduação e professores o inspiraram a trabalhar e contribuíram para isso.


Isso pode parecer contra-intuitivo, mas o derretimento das geleiras pode levar a uma queda no nível do mar em um lugar e ao crescimento em outro, mais distante.

Alguns dos seus trabalhos recentes exploram a atração da água do oceano e das camadas de gelo. Isso é inesperado.

Esta é simplesmente a lei da atração de Newton aplicada à Terra. A camada de gelo, como o Sol e a Lua, exerce uma força gravitacional na água circundante. Não há dúvida sobre isso.

O que acontece quando uma geleira grande como a camada de gelo da Groenlândia derrete?

Três coisas acontecem. Primeiro, toda essa água derretida está no oceano. Portanto, a massa total do oceano definitivamente aumentará se as camadas de gelo derreterem - como está acontecendo hoje. O segundo é a atração gravitacional exercida pela camada de gelo nas águas circundantes, diminui. Como resultado, a água se afasta da camada de gelo. Terceiro, com o derretimento do gelo, a terra se eleva abaixo dela; recuo ocorre.

Qual é o efeito combinado de derreter a camada de gelo, o fluxo de água e a gravidade reduzida?

A influência da gravidade é grande. Quando a camada de gelo derrete, perto do nível do mar cai. Isso não é intuitivo. A questão é: até onde devo ir da camada de gelo para que os efeitos da redução da gravidade e do aumento da crosta se tornem tão pequenos que o nível do mar comece a subir? Isso também não é intuitivo. Isso é cerca de 2000 km da camada de gelo. Portanto, se o gelo da Groenlândia desaparecer amanhã, o nível do mar na Islândia, Terra Nova, Suécia, Noruega - e todos eles estão dentro de um raio de 2000 km da Groenlândia - cairia. Na costa da Groenlândia, a queda pode ser de 30 a 50 m, mas quanto mais longe da Groenlândia, mais forte é o acerto de contas. Se a camada de gelo da Groenlândia derreter, o nível do mar no hemisfério sul aumentará em 30% a mais que a média. Isso é muito.

O que acontece depois que o gelo derrete na Antártica?

Se a camada de gelo da Antártica derreter, então perto dela o nível do mar cairá. Mas crescerá mais do que o esperado no hemisfério norte. Esse padrão é conhecido como traços do nível do mar, porque cada manta de gelo tem sua própria geometria. A Groenlândia dá uma geometria da mudança do nível do mar e a Antártica dá outra. Geleiras de montanha têm suas próprias trilhas. Isso explica a variabilidade do nível do mar. Esta também é uma oportunidade importante. Se alguém nega a mudança climática devido a variações geográficas na mudança do nível do mar - ou seja, não cresce da mesma maneira em todos os lugares - você pode dizer: "Não é assim, porque o derretimento das camadas de gelo causa uma mudança geograficamente variável no nível do mar". Essa variabilidade pode ser usada para calcular quantos por cento vem da Groenlândia, quanto da Antártica e quanto das geleiras das montanhas. Você pode determinar a fonte de fusão. E esse é um argumento importante em termos de risco público.

Por que a fonte de fusão é tão importante?

Se você mora na costa leste dos EUA ou na Holanda, não precisa se preocupar com a localização do nível global do mar. Alguns anos atrás, eu estava na Holanda e tentei convencer os locais de que eles precisam se preocupar menos com o derretimento da camada de gelo na Groenlândia do que na Antártica. Mas isso não é percebido. Quando dou palestras, as pessoas apenas balançam a cabeça. Eles não acreditam quando mostro esses círculos ao redor da camada de gelo da Groenlândia, indicando a área em que o nível do mar cairá. Nossa intuição é baseada em caminhar ao longo da costa ou usar torneiras de água. Não é baseado em pensamentos sobre o que acontecerá quando uma das principais camadas de gelo derreter.


Uma camada de gelo que derrete afeta o nível do mar de duas maneiras. Uma diminuição na atração gravitacional diminui o nível do mar perto do escudo. Ao mesmo tempo, a água que flui para o oceano a eleva. Portanto, se o manto de gelo da Groenlândia cair no mar, a água derretida aumentaria bastante o nível do mar. Mas os países vizinhos registrariam uma queda nos níveis.

Por que você tem certeza de que as geleiras do planeta, incluindo as calotas polares, continuarão derretendo?

Uma maneira de entender para onde está indo o mundo do aquecimento é afastar o modelo climático. Outra é olhar para o passado e perguntar o que as camadas de gelo fizeram na última vez em que a temperatura foi a mesma ou um pouco mais alta. Agora estamos em um período intermediário quente entre os ciclos glaciais. Se as pessoas não esquentassem o clima, a Terra teria que se preparar para a entrada na próxima era glacial no futuro. O último período interglacial antes disso foi há cerca de 120.000 anos atrás. Naturalmente, 120.000 anos atrás, as pessoas não tiveram nenhum impacto no clima. Era uma variabilidade natural do clima.

Como os mantos de gelo se comportaram na última vez em que o clima foi tão quente?

A última vez, quando estava tão quente como agora, os mantos de gelo, que consideramos estáveis, desapareceram, embora não rapidamente. Então, por que estamos esperando algo mais nos próximos cem ou milhares de anos? Não há razão para isso, a menos que façamos algo para reverter o processo.

Ok, digamos que esperamos que o aquecimento derreta o gelo e aumente o nível do mar. Mas onde está a evidência de que estamos testemunhando esse processo hoje?

A mudança média do nível do mar no século XX foi de 1,2 mm por ano. Nos últimos 20 anos, observamos uma variação média de 3 mm por ano - um aumento de 2,5 vezes em relação ao século XX. Um argumento muito bom para os céticos que afirmam que nada está mudando ou que nada está piorando. Já piorou. E se você olhar o passado há milhares de anos, encontrará muitas ferramentas convenientes. Registros de eclipses ou aquários romanos.

O que os aquários romanos podem nos dizer sobre o nível do mar?

Durante o tempo de Otaviano Augusto, os romanos ricos construíram tanques de peixes. Os pescadores vieram com uma captura e a colocaram ali para que o peixe estivesse fresco quando eles iam comer - os romanos queriam manter o peixe vivo por vários dias ou semanas. Os romanos eram engenheiros, então eles construíram esses tanques exatamente de acordo com o nível do mar. É necessário que as paredes não sejam muito baixas, porque na maré alta os peixes podem nadar para longe, e não são muito altos, para que as ondas atualizem a água nos aquários.

Kurt Lambek, professor da Universidade Nacional Australiana, percebeu que, ao estudar o nível do mar de hoje em comparação com a altura das paredes desses aquários, pode-se dizer como o nível do mar mudou nos últimos 2500 anos. Se o nível do mar nos últimos 2500 anos subir a uma taxa em que subiu no século XX, esses aquários estarão a 4 metros de profundidade - e posso garantir que não é assim. Eles podem ser vistos. Você pode caminhar ao longo da costa, e eles podem ser vistos a partir daí. Isso sugere que o nível do mar não poderia subir na velocidade que vimos no século 20 por um longo tempo. O nível do mar nos últimos 2500 anos não aumentou tanto quanto no século XX.

E o que os registros de eclipses babilônicos de 2500 anos atrás nos dizem sobre as mudanças climáticas?

Você pode estudar essas anotações e dizer com certeza em que ponto o eclipse foi registrado na Babilônia. Em seguida, você pode fazer cálculos e dizer quando esse eclipse teria acontecido se a velocidade de rotação da Terra atual não tivesse mudado desde aquele momento. E isso pode ser feito para registros gregos, árabes, babilônicos e chineses de eclipses - como fez o professor britânico F. Richard Stevenson. Ele construiu uma mesa, como outros cientistas antes dele, com um grande conjunto de eclipses semelhantes, e mostrou uma desaceleração claramente visível da velocidade de rotação da Terra nos últimos milhares de anos. Suponha que você tenha sincronizado duas horas há 2500 anos atrás. Alguns contavam o tempo com precisão, enquanto outros estavam conectados à Terra, diminuindo a rotação. Durante 2500 anos, eles ficariam fora de sincronia por 4 horas. Isso é uma desaceleração. Portanto, sabemos que a velocidade de rotação da Terra diminuiu nos últimos 2500 anos. Mas não preveríamos a desaceleração da Terra.

E por que a rotação da Terra deveria desacelerar?

Publiquei recentemente na Science Advances um artigo sobre o " enigma Munch ". Mostramos que isso se deve a três razões diferentes. Uma é a dispersão das marés. As marés atingem a costa, dissipando energia e, por muitas razões, diminuem a rotação da Terra. Outra razão é a interação bastante sutil entre o núcleo de ferro e o manto rochoso da Terra, que trabalha para diminuir a velocidade de rotação que observamos na superfície do planeta.

Isso é algo como atrito na caixa de câmbio de um carro? Isso está relacionado à interação viscosa das partes interna e externa do planeta?

Isso não é atrito, mas muito próximo disso. O fato é que temos um fluido se movendo em torno de outro, apenas com uma velocidade diferente. Se estiverem fora de sincronia, suas velocidades afetam uma à outra. Mas, sim, você diz corretamente que há uma conexão entre eles.

Este é o segundo efeito. Existem marés altas e o que os geofísicos chamam de acasalamento do núcleo e manto. Ambos os efeitos podem ser previstos com muita precisão, mas resta mais um fator - está associado à era do gelo, e também o modelamos. Ou seja, obtemos dispersão das marés, emparelhamento do núcleo e da crosta, e adicionamos o efeito da era do gelo, na qual sou especialista. E veja: adicionamos todos esses três efeitos e calculamos exatamente a desaceleração de quatro horas que tivemos na realidade.

Qual é o efeito da era do gelo?

A Terra está se aproximando da esfera. 20.000 anos atrás, havia muito mais gelo nos pólos. Quando há calotas polares nos pólos, elas espremem a Terra dos dois pólos, e ela achata. Quando as calotas derreteram, o planeta achatado começou a restaurar a forma, aproximando-se da esfera, então nossa velocidade de rotação deveria aumentar - como uma bailarina ou um skatista. A correção da era do gelo fornece um aumento na velocidade de rotação.

Acontece que esses três fatores - emparelhamento do núcleo e manto, restauração dos pólos após o gelo e dispersão das marés - explicam as mudanças na velocidade da Terra até o século XX. O que está acontecendo hoje?

Precisamos tomar o mesmo modelo da era do gelo e ajustá-lo levando em consideração a rotação da Terra no século XX. Feito isso, temos uma diferença, que ainda não podemos explicar. Portanto, dizemos - bem, talvez isso se deva ao derretimento de calotas polares ou geleiras.

Você precisa pegar o último relatório do Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas ( IPCC ) e analisar os cálculos para o derretimento das geleiras das montanhas. Eles dizem que no século XX as camadas de gelo não foram particularmente alteradas. Eles começaram a derreter ativamente apenas nos últimos 20 anos, mas as geleiras, em princípio, desapareceram ao longo do século XX. Tomamos os cálculos de derretimento do IPCC, calculamos seu efeito na rotação - eles devem diminuir a rotação da Terra, como no exemplo do skatista - e compará-los com as observações corrigidas para a era do gelo.

Acontece que a água flui das geleiras e diminui a rotação da Terra, como se o skatista abrisse os braços?

Sim As geleiras estão localizadas principalmente perto do eixo. Eles estão localizados perto dos pólos norte e sul, mas a maior parte da água do oceano não é. Em outras palavras, pegamos geleiras em altas latitudes, como o Alasca e a Patagônia, derretem e distribuem no planeta. Em geral, a água flui para o equador, uma vez que o material dos pólos se move para os oceanos.

Ou seja, o derretimento de geleiras e calotas polares move uma massa de água para o equador?

Sim É claro que o oceano está em toda parte, mas se você mover gelo de altas latitudes para o oceano, adicione massa no equador e a tire das regiões polares, e isso deve diminuir a rotação. Fizemos esses cálculos. Também calculamos como essas geleiras influenciarão a orientação dos pólos. Em ambos os casos, nossos cálculos coincidem exatamente com observações astronômicas e de satélite corrigidas para a era do gelo.

Em um trabalho recente, demonstramos que os dados atuais de rotação após a correção para a idade do gelo permanecem uma incompatibilidade, e é exatamente o que deveria ser, de acordo com a opinião dos cientistas sobre como o gelo derreteu no século XX.

Dado esse número de estágios, geralmente é surpreendente que os cálculos tenham se realizado.

Esta é uma maneira completamente diferente de demonstrar o derretimento das camadas de gelo. E é muito bom, porque se você olhar para a Groenlândia e dizer: "Oh, o gelo está derretendo no setor sul, você pode ver uma diminuição na sua quantidade", então não se sabe o que está acontecendo no norte. Não é possível construir uma boa imagem integral de toda a camada de gelo da Groenlândia. Mas a rotação não importa se é sul ou norte, depende apenas de quanta massa se move da Groenlândia para os oceanos. Portanto, a rotação fornece, como dizem os cientistas, uma elegante medida integral do balanço de massa das calotas polares.

O que o inspirou a se tornar um cientista?

Na minha família, sempre houve mais conversas sobre a história do Renascimento do que sobre ciência. Eu sou o único cientista da família. Peguei ciências da engenharia, um programa de física da engenharia. No meu terceiro ano, participei de um curso sobre tectônica de placas e pensei: "Uau!" E meu primeiro trabalho - foi a idéia do meu curador - foi um artigo sobre as causas das inundações no oeste da América do Norte de 50 a 80 milhões de anos atrás. Foi muito interessante. Você estuda no instituto e já está publicando um trabalho explicando por que a América do Norte estava submersa, ou melhor, sua parte ocidental.

E porque

Alguns dizem que tudo se deve ao gelo, devido a mudanças em seus volumes. Mais frequentemente, as pessoas acreditam que isso se deve a mudanças na taxa de ocorrência de placas tectônicas. Mas no meu trabalho, que escrevi com os colegas, mostramos que essa inundação nos continentes geralmente não ocorre devido a mudanças no nível do mar. Este é o resultado do movimento vertical do continente, uma reação às forças que controlam as placas tectônicas e movem os continentes para cima e para baixo.

Muitos dos resultados do seu trabalho parecem abstratos e contra-intuitivos. Isso aconteceu por acaso?

Em nossa ciência, existem muitos problemas interessantes que você pode ver com seus próprios olhos. Mas os olhos podem enganar. Richard Feynman, o grande físico, às vezes iniciava suas palestras sobre física, demonstrando o quanto poderia ser feito com uma intuição. Eles poderiam fazer algumas coisas puramente intuitivamente e obter a resposta certa. E então ele deu alguns exemplos contra-intuitivos. E ele disse: “É por isso que a física é necessária. Você precisa entender quando sua intuição pode não funcionar. Eu sou um seguidor de Feynman. Algumas coisas podem ser explicadas, mas o cientista sempre será confrontado com coisas que não correspondem à intuição. Com base na experiência diária de usar o banho, você não entenderá que o nível da água perto das geleiras está caindo. Precisa atrair algo mais; neste caso, a segunda deriva gravitacional newtoniana. É necessário atrair a física, caso contrário nunca poderá ser explicado.

Como suposições inesperadas chegam até você?

Acho que alguns cientistas discordarão de mim, mas acredito que você só precisa de tempo para pensar. Um cientista precisa de uma oportunidade para refletir sobre os fatos. Eu recomendo que meus alunos adquiram alguns outros interesses, pois a melhor maneira de liberar tempo para reflexão é fazer uma pausa na ciência. Ocorreu-me que, nos meus modelos, vi algo que nunca havia visto antes e pensei: "Bem, um bom cientista nunca deixará as coisas assim". Um bom cientista morde-o em tais momentos e faz perguntas como: "Por que vejo isso?" Ver algo inesperado é uma das recompensas de se fazer ciência.