Antártica e as Mudanças Globais: Um desafio para a humanidade
Jefferson Cardia Simões - Carlos Alberto Eiras Garcia Heitor Evangelista - Lúcia de Siqueira Campos Maurício Magalhães Mata - Ulisses Franz Bremer
Lançamento 2011 ISBN: 978-85-212-0611-8 Páginas: 162 Formato: 17x24 cm
4a CAPA
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Apresentação
Conteúdo
1
O ambiente antártico: domínio de extremos, 15
1.1 Introdução: a área de interesse, 15 1.2
O cenário físico, 18
O papel das regiões polares no sistema climático global, 22
1.3
1.4
Frio, seco e ventoso: o clima da Antártida e a circulação atmosférica e oceânica, 23
2
A atmosfera antártica e os sinais das mudanças globais, 29
2.1
Introdução, 29
2.2 A camada de ozônio na Antártica, 32 2.2.1 A redução da camada de ozônio antártico, 33 2.2.2 Implicação da redução da camada de ozônio para a criosfera e a climatologia antártica, 36
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2.3
Temperatura da atmosfera, precipitação e fenômenos ENOS, 37
Transporte de material particulado para a Antártica, 40
2.4
2.5
Poeira mineral, desertificação e ciclos biogeoquímicos na Antártica, 42
2.6
Detectando sinais das queimadas no continente antártico, 46
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Antártica e as mudanças globais
3
Oceano Austral e o clima, 53
3.1
Introdução, 53
3.2
Limites e topografia do Oceano Austral, 54
3.3
O papel ambiental do gelo marinho e dos icebergs no Oceano Austral, 55
Correntes oceânicas, 58
3.4
3.5
Frentes oceânicas, convergências e divergências no Oceano Austral, 59
3.6
Formação de águas profundas e de fundo no Oceano Austral, 60
3.7
Oceano Austral, Clima e CO2, 62
3.8
O Oceano Austral e mudanças climáticas, 64
4
O papel do gelo Antártico no Sistema Climático, 69
4.1
Introdução, 69
4.2
A cobertura de gelo no continente Antártico, 72
4.3
O gelo marinho e o Oceano Austral, 80
4.4
O papel climático da massa de gelo planetário, 82
4.5
Respostas do gelo Antártico às variações ambientais recentes, 84
4.5.1 O derretimento das massas de gelo e o impacto no nível médio do mar, 84 4.5.2 O derretimento do gelo marinho ártico e antártico: dois cenários bem diferentes, 90 4.6
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O registro das mudanças climáticas no passado a partir de testemunhos de gelo, 92
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Conteúdo
5
O permafrost, os criossolos e as mudanças climáticas, 103
5.1
Introdução, 103
5.2
Distribuição do permafrost no mundo, 105
5.3
Os criossolos, 106 5.3.1 Criossolos na antártica, 107
5.4 O papel ambiental do permafrost, 108 5.4.1 O permafrost e a camada ativa no ambiente periglacial antártico, 108 5.4.2 Formas e depósitos associados à camada ativa, 110 5.4.3 Conceito, condicionantes e processos periglaciais, 110 5.4.4 Relações geoecológicas do permafrost e dos criossolos, 111 5.5
6
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Sinais de modificações recentes no permafrost, 114 5.5.1 Hidratos de metano, 115
A biodiversidade antártica: adaptações evolutivas e a sensibilidade às mudanças ambientais, 121
6.1
Introdução, 121
6.2
Biodiversidade antártica terrestre, 127
6.3
Organismos terrestres: adaptações evolutivas e respostas biológicas às mudanças ambientais, 132
Biodiversidade antártica marinha, 135
6.4
6.5
Organismos marinhos: adaptações evolutivas e respostas biológicas às mudanças ambientais, 143
6.6
Considerações finais, 153
7
O futuro: mudanças climáticas e a preservação ambiental da Antártica, 163
7.1
Introdução, 163
7.2
Principais mudanças ambientais e o futuro, 164
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Antártica e as mudanças globais
FIGURA 1.1 – Localização e limites da Região Antártica. FPA representa a posição média da Zona da Frente Polar Antártica. Note os pontos (1) ilhas Orkney do Sul, (2) ilhas Windmill, (3) monte submarino Almirantado e (4) Estação Antártica Comandante Ferraz (Brasil), citados em outras partes deste livro.
Fonte: Landsat Image Mosaic of Antarctica (LIMA) – U.S. Geological Survey (http://lima.usgs.gov/).
Em suma, temos um continente circundado pela massa d’água, o que tem papel importante na definição das condições climáticas austrais, contrastando com o Ártico (uma bacia oceânica circundada pela maior massa continental do planeta, Eurásia e América do Norte). Uma das dificuldades para se compreender a relevância ambiental da Região Antártica para a América do Sul encontra-se na falsa percepção de que trata-se de um continente isolado e periférico. Isso se deve ao uso de projeções cartográficas inadequadas para representação de uma região polar nos atlas tradicionais existentes na literatura brasileira. Assim, na Figura 1.3A apresentamos uma visão em perspectiva onde fica clara a proximidade da Região Antártica. Explicitamente, os
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a Antártica, esses ventos se deslocam no sentido horário, e são monitorados nas várias estações meteorológicas na costa do continente, principalmente na Península Antártica, desde o início do século XX.
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A
Gradiente meridional de pressão
10
–5
B A
–20
–30
4 Sam
2 0
–40
–2 –4 1960
1970
1980 Ano
Tendência crescente 1990 2000
Ventos de oeste (westerlies) –50
FIGURA 2.1 – Ilustração da diferença de pressão atmosférica (gradiente) no sentido norte-sul ao redor da Antártica (A: Alta pressão e B: Baixa pressão). O gráfico no canto esquerdo mostra a evolução do índice SAM no período 1960–2007 e seu aumento após a década de 1980.
Valores positivos do índice SAM normalmente estão relacionados ao aquecimento da Península Antártica e trazem resfriamento ao setor ocidental do continente e vice-versa para os casos de SAM negativo. Acredita-se que o índice SAM explique em torno de 50% da variância total da temperatura da baixa atmosfera antártica. Presume-se que, desde o final da década de 1970, o aumento do índice SAM esteja relacionado com a intensificação dos ventos de oeste em torno de 15 a 20%, os quais atuam sobre a superfície do Oceano Austral e das plataformas de gelo. A ação desse processo parece ser a causa, na Península Antártica, de grandes mudanças ambientais, tais como significativas
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A atmosfera antártica e os sinais das mudanças globais
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tariam a composição das nuvens, levando à alteração no albedo destas e, consequentemente, influenciando o clima. A hipótese de CLAW foi intensivamente analisada e com isso foram adicionadas informações provenientes de diferentes estudos. Um resumo desse ciclo biogeoquímico pode ser descrito da seguinte forma: nos oceanos, algumas espécies do fitoplâncton marinho produzem o propanoato de 3-dimetil sulfônio [DMSP: (CH3)2S+CH2CH2COO–] devido a senescência, ao estresse ou ao ataque de bactérias/vírus. O DMSP produzido pelo fitoplâncton é convertido em sulfeto de dimetila (DMS: CH3SCH3), o qual em sua fase gasosa, já na atmosfera, reage com radicais OH– (hidroxila) e NO3– (nitrato). Quando oxidado pelo NO3, o DMS produz o SO2 (dióxido de enxofre), enquanto a oxidação via OH–, resultará na formação de SO2 e dimetil sulfóxido (DMSO: C2H6SO). O DMSO é então oxidado pelo OH– produzindo assim SO4–2 (~60%) e MSA (~40%). Tanto o SO4 e o MSA, criados por esse processo, podem ser transportados por longas distâncias pela intensa atividade eólica. Em contraste com o SO4, que possui outras fontes (antrópicas e vulcânicas), o MSA representa um inequívoco indicador da atividade biológica marinha, Figura 2.5. As áreas dos mares de Weddell e de Amundsen-Bellingshausen no Oceano Austral, e as costas meridionais da Argentina e do Chile, são regiões
FIGURA 2.5 – Ciclo biogeoquímico envolvendo o DMS (dimetil sulfeto) em zona costeira antártica.
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ser encontrados aí, taliks, que são feições ou zonas descongeladas, podendo ser abertas – subpermafrost e suprapermafrost – ou fechadas, intrapermafrost. A profundidade atingida pelo permafrost depende tanto da temperatura absoluta quanto do gradiente geotérmico, na ordem de 1 °C a cada 50 m de profundidade. Se a temperatura média anual à superfície for –10 °C, pode-se esperar que o permafrost se estenda até 500 m de profundidade. Todavia, essa regra básica tem uso limitado, pois muitos outros fatores são importantes, tais como a condutividade térmica do solo e a história climática regional. Os processos e geoformas associados à camada ativa são muito diferentes daqueles abaixo do nível do permafrost.
Nível do permafrost
Superfície do terreno T < 0 °C Camada
T = 0 °C
Sazonalmente não criótico
ativa Tmáx.
Tmín.
Profundidade
T > 0 °C
Permafrost sazonalmente ativo
Profundidade de amplitude anual zero Perenemente criótico: espessura do permafrost
Perenemente congelado
Gradiente geotermal Variação de congelamento basal
Perenemente descongelado
Ponto mínimo de congelamento
Base do permafrost Perenemente não criótico
FIGURA 5.1 – Perfil esquemático do comportamento térmico do permafrost.
Fonte: Adaptado de Dobinski, 2006.
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A biodiversidade antártica: adaptações evolutivas e a sensibilidade às mudanças ambientais
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FIGURA 6.1 – Aves antárticas marinhas frequentemente avistadas na baía do Almirantado, ilha Rei George, nas proximidades da Estação Antártica Comandante Ferraz do Brasil: A) Pinguim antártico no ninho com ovo, note que o ninho dessa espécie de pinguim é feito de pequenos seixos de rochas; B) Pinguim papua alimentando o filhote; C) Pinguim adélia com seu filhote ainda no ninho aguardando o parceiro para ser alimentado, os pinguins se revezam nos cuidados com os filhotes; D) Trinta-réis pousado em cima do heliponto da Estação Antártica Comandante Ferraz, essa é uma das espécies mais sensíveis às alterações climáticas; E) Skuas antárticas em banco de musgos durante o verão; e F) Skua antártica em ninho coberto pela neve. Esta espécie é uma ave predadora e das mais resistentes, enfrentando as condições extremas do ambiente antártico. Fonte: Fotos A, B, C, D e F de Erli Costa (Instituto de Biologia da Universidade Federal do Rio de Janeiro), foto E de Rafael Bendayan de Moura.
temas antárticos. A forma como os organismos suportam as mudanças ambientais depende, essencialmente, de como são capazes de se adaptar a essas mudanças e reagir a interações com o meio ambiente e outros organismos que compartilham seus hábitats e ecossistemas.
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Antártica e as mudanças globais
FIGURA 6.9 – Exemplos de organismos marinhos bentônicos típicos de zona costeira rasa da Antártica, encontrados também na baía do Almirantado, ilha Rei George: A) Esponja de vidro; B) Poliqueta da família Terebellidae; C) Crustáceo isópode Glyptonotus antarcticus; D) Molusco bivalve Laternula elliptica; E) Picnogonídeo pantópode; F) Estrela-do-mar Odontaster validus; G) Ofiúro ou serpente-do-mar Ophionotus victoriae; H) Pepino-do-mar Cucumaria georgiana; I) Ascídia (Molgula pedunculata). Fonte: Fotos de Rafael Bendayan de Moura (Instituto de Biologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro).
ram para o Oceano Austral e o colonizaram não incluíram táxons com partes bucais capazes de quebrar estruturas rígidas. Predadores modernos como tubarões e caranguejos são raros ou ausentes no Oceano Austral, já que as baixas temperaturas impõem
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