Entre 1500 e 1850, a Europa esteve imersa na chamada Pequena Era do Gelo, per�odo no qual as temperaturas m�dias no hemisf�rio Norte eram consideravelmente inferiores �s atuais.

At� agora os efeitos daquela queda de temperatura sobre o clima da Am�rica do Sul eram pouco conhecidos, mas um novo estudo mostra que, nos s�culos 17 e 18, o clima do sudoeste do Brasil era mais �mido que o atual, por exemplo. Ao mesmo tempo, o clima do Brasil do Nordeste era mais seco. O estudo foi feito a partir da an�lise de rochas de cavernas em Mato Grosso do Sul e em Goi�s.

Os mesmos registros de cavernas brasileiras revelaram que, entre os anos 900 e 1100, durante a chamada Anomalia Clim�tica Medieval � per�odo em que o clima no hemisf�rio Norte era mais quente do que o atual �, o clima era mais seco no Brasil.

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Trata-se de uma das primeiras evid�ncias a constatar uma rela��o entre as mudan�as clim�ticas observadas durante a Pequena Era do Gelo e a Anomalia Clim�tica Medieval no hemisf�rio Norte e altera��es no padr�o de chuvas sobre a Am�rica do Sul.

Publicado em artigo no�Geophysical Research Journal, o trabalho tem como autores o f�sico�Valdir Felipe Novello�e o ge�logo e professor�Francisco William Cruz, do Instituto de Geoci�ncias da Universidade de S�o Paulo (USP), ao lado de colaboradores brasileiros, norte-americanos e chineses, e integra o projeto PIRE-CREATE,�apoiado pela FAPESP.

�Trabalhamos em diversas escalas de tempo. H� estudos que investigam o paleoclima h� dezenas ou centenas de milhares de anos. No novo estudo, investigamos altera��es clim�ticas durante os �ltimos dois mil�nios�, disse Cruz.

Novello, primeiro autor do artigo, destaca que �h� evid�ncias abundantes de que o clima no hemisf�rio Norte era mais frio durante a Pequena Era do Gelo�. S�o evid�ncias hist�ricas e culturais, como relatos escritos ou pinturas de �poca exibindo o frio na Europa do s�culo 17, por exemplo.

A essas evid�ncias se somam outras, como os registros de gases aprisionados h� s�culos no gelo de geleiras na Groenl�ndia, o registro de is�topos preservados no lodo do fundo de lagos e lagoas ou ainda a an�lise dos an�is de crescimento das �rvores.

�Um problema que se enfrenta para investigar os paleoclimas do hemisf�rio Sul � a aus�ncia de dados hist�ricos ou culturais. Na Idade M�dia, antes da era dos descobrimentos, nem os incas nem as diversas na��es ind�genas possu�am escrita. O mesmo ocorria entre as tribos africanas e os abor�genes australianos�, disse Novello.

�Some-se a isso o fato de que nos tr�picos quase n�o h� geleiras, � exce��o daquelas no alto dos Andes. Da� que precisamos encontrar outros m�todos de an�lise para descobrir como era o clima do passado na Am�rica do Sul. No grupo do professor Cruz, viajamos pelo Brasil coletando amostras de rochas no interior de cavernas. A composi��o dos is�topos de oxig�nio no carbonato de c�lcio depositado ao longo de s�culos e mil�nios para formar espeleotemas [estalagmites e estalactites] indica se o clima era mais seco ou mais �mido no passado�, disse.

Is�topos da seca e da chuva

Para entender como foi que Novello detectou os per�odos de maior ou menor umidade no paleoclima brasileiro, antes � necess�rio explicar como se chegou aos resultados. O trabalho � baseado na an�lise isot�pica do oxig�nio das mol�culas de carbonato de c�lcio dos espeleotemas das cavernas.

Is�topos s�o variantes de um elemento qu�mico. Enquanto todos os is�topos de um dado elemento compartilham o mesmo n�mero de pr�tons, cada is�topo difere dos outros em seu n�mero de n�utrons. Assim, o elemento qu�mico oxig�nio tem em seu n�cleo 8 pr�tons e 8 n�utrons, no caso do oxig�nio 16 (16O). J� no caso do oxig�nio 18 (18O), s�o 8 pr�tons e 10 n�utrons.

�H�, na natureza, aproximadamente um �tomo de oxig�nio 18 para cada mil �tomos do oxig�nio 16�, explicou Novello. Como o oxig�nio 18 � mais pesado do que o 16, quando come�a a chover as mol�culas de �gua com o oxig�nio 18 precipitam primeiro.

Em consequ�ncia, ocorre uma eleva��o relativa da quantidade de oxig�nio 16 na nuvem de chuva em rela��o � quantidade de oxig�nio 18, agora necessariamente menor � dado que a maior parte do oxig�nio 18 original precipitou como chuva. �Quando chove muito, muda a isotopia da chuva�, disse.

Para saber como tal mudan�a no regime de chuvas pode ser aferida em climas passados, Novello e Cruz recorreram ao registro da rela��o oxig�nio 16/18 preservado no carbonato de c�lcio dos espeleotemas das cavernas.

Quando a chuva cai em regi�es de Carste, ou seja, aquelas formadas por rochas carbon�ticas (como o calc�rio), ocorre a forma��o de cavernas. A �gua pluvial entra em contato com o g�s carb�nico (CO2) dissolvido no ar e no solo. O resultado dessa rea��o qu�mica � uma �gua ligeiramente �cida, que vai penetrando no solo at� chegar �s rochas calc�rias subterr�neas.

A rocha calc�ria � insol�vel em �gua de pH neutro, mas dissolve em presen�a de �gua �cida (pH ligeiramente negativo), o que leva � forma��o das cavidades subterr�neas naturais a que damos o nome de cavernas.

Os pesquisadores explicam que a forma��o de espeleotemas ocorre quando a �gua da chuva que penetrou no solo (carregando carbonato de c�lcio) atinge o teto da caverna. O gotejar lento e cont�nuo ao longo de milhares de anos vai precipitando o carbonato de c�lcio dissolvido em cada gota na forma de espeleotemas, que acaba por se acumular no teto da caverna formando estalactites e no piso da caverna formando estalagmites.

O carbonato de c�lcio que porventura n�o precipitou no teto da caverna � depositado em seu piso em camadas que d�o forma �s chamadas estalagmites. Os espeleotemas preservam a assinatura isot�pica do oxig�nio da chuva que caiu na �poca da deposi��o de cada camada de carbonato de c�lcio.

�Ao analisar os is�topos de oxig�nio no carbonato de c�lcio dos espeleotemas, a partir da raz�o encontrada entre o oxig�nio 16 e o 18 consegue-se inferir se o clima era mais seco (relativamente mais 18) ou mais �mido (relativamente menos oxig�nio 18) quando do momento da deposi��o de determinada camada de calc�rio�, disse Novello.

�Ent�o, por exemplo, em uma regi�o onde chove muito, a tend�ncia � achar nos espeleotemas uma sequ�ncia de camadas com quantidade relativamente menor de oxig�nio 18. Inversamente, em regi�es de clima seco, a pouca chuva que cai tem relativamente mais oxig�nio 18. Essa �gua, ao penetrar no solo e dissolver o carbonato de c�lcio, acaba por formar espeleotemas com uma quantidade relativamente maior de oxig�nio 18�, disse.

Data��o das rochas e an�lise isot�pica

Valdir Novello coletou amostras de rocha de duas estalagmites da gruta Jaragu�, em Bonito (MS), e de estalagmites das grutas S�o Bernardo e S�o Mateus, localizadas no Parque Estadual de Terra Ronca, em Goi�s.

Na gruta Jaragu� foram coletadas duas amostras de duas estalagmites diferentes. Uma delas mede 13 cent�metros e, de acordo com o m�todo de data��o ur�nio/t�rio, cresceu continuamente por 800 anos, entre 1190 e 2000, o que abarca o per�odo da Pequena Era do Gelo (entre 1500 e 1850). A segunda amostra, com 28 cent�metros, se formou continuamente entre os anos 442 e 1451, englobando a Anomalia Clim�tica Medieval (entre 900 e 1100).

Em Goi�s, Novello coletou na gruta S�o Bernardo uma amostra de rocha com 37 cent�metros, cobrindo o per�odo entre os anos 1123 e 2010, o que engloba a Pequena Era do Gelo. Da gruta S�o Mateus saiu uma amostra com 17 cent�metros, acumulada no intervalo de tempo entre 264 e 1201, o que compreende o per�odo da Anomalia Clim�tica Medieval.

O perfil de oxig�nio 18 nas amostras da gruta Jaragu� exibe uma leve tend�ncia em dire��o a valores mais leves de oxig�nio entre os anos 400 e 1400, o que sugere um clima levemente �mido no territ�rio do Brasil central daquele per�odo (que abarca a Anomalia Clim�tica Medieval no hemisf�rio Norte).

Depois de 1400, os valores do oxig�nio 18 nas amostras da gruta Jaragu� come�am a declinar at� 1770, sinalizando o aumento da umidade durante o per�odo, que corresponde � Pequena Idade do Gelo no hemisf�rio Norte. Posteriormente, a tend�ncia � invertida e os valores aumentam novamente at� 1950, sinalizando a queda da umidade desde ent�o.

O registro de oxig�nio 18 do Brasil central baseado nas estalagmites das grutas S�o Bernardo e S�o Mateus, em Goi�s, n�o apresenta uma tend�ncia. O registro mostra alguns eventos �midos abruptos, como os per�odos �midos prolongados entre 680 e 780 e entre 1290 e 1350, e eventos �midos mais curtos ocorrendo por volta de 1050, 1175 e 1490.

Por outro lado, o per�odo �mido documentado no registro da gruta Jaragu� durante a Pequena Era do Gelo, entre 1500 e 1850, � consistente com as condi��es �midas favorecidas pela passagem da chamada Zona de Converg�ncia do Atl�ntico Sul (ZCAS), que � uma faixa de nebulosidade de orienta��o noroeste/sudeste que se estende desde o sul da regi�o amaz�nica at� a regi�o central do Atl�ntico Sul.

�A Zona de Converg�ncia do Atl�ntico Sul � a massa de nebulosidade respons�vel pela ocorr�ncia de chuvas prolongadas na regi�o Sudeste. Os is�topos contam toda a hist�ria dessa massa �mida andando pelo continente�, disse Novello.

�Sabe aqueles dias em que chove bastante em S�o Paulo? Sempre que chove cinco dias seguidos � porque a nebulosidade da Zona de Converg�ncia do Atl�ntico Sul est� estacionada sobre S�o Paulo. A grande seca de 2014 foi causada pela n�o forma��o da Zona de Converg�ncia do Atl�ntico Sul naquele ano�, disse Cruz.

Em um trabalho anterior, feito com registros isot�picos das grutas do munic�pio de Iraquara, na Bahia, Novello havia inferido que, durante a Pequena Idade do Gelo, no Nordeste � portanto fora da Zona de Converg�ncia do Atl�ntico Sul � prevalecia um clima mais seco.

�Os dados dos espeleotemas de Bonito, quando associados a dados paleoclim�ticos peruanos conhecidos, indicam que, durante a Pequena Era do Gelo, a Zona de Converg�ncia do Atl�ntico Sul estacionava com maior frequ�ncia mais a sudoeste, sobre uma faixa de terra que vai do Peru at� S�o Paulo, passando pelo Mato Grosso do Sul. Por outro lado, os dados das grutas de Goi�s e de Iraquara sugerem que, durante a Pequena Era do Gelo, a Zona de Converg�ncia do Atl�ntico Sul n�o chegou a Goi�s, � Bahia e ao Nordeste. A Zona de Converg�ncia do Atl�ntico Sul estacionou toda na regi�o sudoeste. Com isso, o Nordeste ficou mais seco�, disse Novello.

Embora os registros das duas grutas de Goi�s (e outras tr�s grutas) n�o exibam uma mudan�a significativa na propor��o m�dia de oxig�nio 18 durante o per�odo da Anomalia Clim�tica Medieval e durante o intervalo de tempo da Pequena Era do Gelo, eles mostram uma forte variabilidade na escala de tempo decen�ria e centen�ria durante o per�odo de transi��o da Anomalia Clim�tica Medieval para a Pequena Era do Gelo (entre 1100 e 1500).

Resumindo, os registros dos espeleotemas investigados por Novello e por Cruz indicam que, durante o per�odo de clima mais quente no hemisf�rio Norte (a Anomalia Clim�tica Medieval), o clima por aqui era mais seco, e que durante a Pequena Era do Gelo do hemisf�rio Norte o clima no sudoeste do Brasil era mais �mido, enquanto no Brasil central e no Nordeste eram mais secos.

�Quando comparamos nossos dados com outros dados isot�picos da Am�rica do Sul, verificamos a exist�ncia de outros per�odos mais secos no passado. A chuva n�o foi muito bem distribu�da nos �ltimos 1600 anos�, disse Cruz.

Zonas de converg�ncia

�Existe uma coer�ncia entre as mudan�as clim�ticas na Am�rica do Sul e os dados clim�ticos do hemisf�rio Norte. O clima da Terra est� todo conectado. Se houver anomalias nas regi�es de alta latitude, isto ir� refletir nos tr�picos�, disse Cruz.

De acordo com Novello, �quando olhamos os dados do paleoclima durante a Pequena Era do Gelo vemos mais frio por aqui, mas os padr�es de chuva mudaram. Da� se constata que se o clima esfria no hemisf�rio Norte, chove mais no hemisf�rio Sul. A converg�ncia da umidade acaba vindo para o sul. Inversamente, quando o clima aquece no hemisf�rio Norte, chove menos no hemisf�rio Sul�.

�Nas regi�es equatoriais do planeta existe uma banda de nebulosidade chamada Zona de Converg�ncia Intertropical. Ela se localiza onde a superf�cie do mar est� mais quente. Tal regi�o mais quente cria uma zona de baixa press�o para onde converge toda a umidade, caindo assim mais chuva�, disse Novello.

Durante a Pequena Era do Gelo, quando era maior o diferencial entre o clima mais frio ao norte e o clima ameno ao sul, os ventos que convergiam desde o hemisf�rio Norte para a Zona de Converg�ncia Intertropical carregavam mais umidade do que fazem atualmente. Isso contribu�a para o aumento de nebulosidade na Zona de Converg�ncia Intertropical, que por sua vez avan�ava sobre o equador no sentido leste-oeste, saindo do Atl�ntico e penetrando na Amaz�nia, onde come�ava a chover torrencialmente. Era quando todo o oxig�nio 18 acumulado nas nuvens precipitava.

�O esfriamento do Atl�ntico Norte durante a Pequena Era do Gelo intensificou os ventos al�sios de nordeste, o que favoreceu o transporte de umidade para a Amaz�nia. � o contr�rio do que ocorre nos anos em que os al�sios de nordeste s�o menos intensos, que tendem a ser anos mais secos�, disse Cruz.

Uma vez que a nebulosidade da Zona de Converg�ncia Intertropical atinge a Amaz�nia, ela contribui para alimentar a Zona de Converg�ncia do Atl�ntico Sul com umidade mais rica em oxig�nio 16. A� ent�o, a Zona de Converg�ncia do Atl�ntico Sul avan�a na dire��o noroeste-sudeste, atravessando o Brasil em dire��o ao Atl�ntico Sul.

Quando as nuvens permanecem saturadas de umidade, chove muito ao longo do trajeto da Zona de Converg�ncia do Atl�ntico Sul. Trata-se de uma chuva com maior rela��o de oxig�nio 16. A maior preval�ncia desse is�topo � que acaba sendo registrada nos espeleotemas.

Durante a Anomalia Clim�tica Medieval, o clima mais quente no hemisf�rio Norte formou uma zona de baixa press�o para onde convergiram ventos �midos do Atl�ntico Sul. �A Zona de Converg�ncia Intertropical se deslocou mais para o norte. A Am�rica do Sul ficou toda seca�, disse Cruz.

O artigo�Two millennia of South Atlantic Convergence Zone variability reconstructed from isotopic proxies(https://doi.org/10.1029/2017GL076838), de V. F. Novello, F. W. Cruz, J. S. Moquet, M. Vuille, M. S. de Paula, D. Nunes, R. L. Edwards, H. Cheng, I. Karmann, G. Utida, N. M. Str�kis e J. L. P. S. Campos, est� publicado em�https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2017GL076838.�