Navegando Temperaturas Oceânicas para Insights no Futuro

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Navegando Temperaturas Oceânicas para Insights no Futuro
Ondas de calor abrasadoras, chuvas e incêndios florestais crescentes afetaram grandes áreas da superfície da Terra
nos últimos meses, quebrando recordes mais uma vez e se alinhando com projeções do modelo climático, sugerindo
que o clima extremo continuará a se tornar mais frequente e mais severo. A vanguarda da crise climática está se
instalando.
Entender o que potencialmente está à frente nunca foi tão importante para o bem-estar a longo prazo das pessoas e
ecossistemas da Terra. No entanto, as previsões do que exatamente acontecerá com o clima no futuro estão
repletas de incertezas que impedem os esforços para implementar – ou às vezes até mesmo considerar – planos
destinados a mitigar ou se adaptar à mudança. Uma abordagem promissora para melhorar nossa compreensão do
futuro e reduzir a incerteza é examinar o passado geológico.
Os arquivos climáticos do Mioceno representam uma oportunidade para obter
retroativamente insights sobre os processos afetados pelo aquecimento climático.
Intervalos mais quentes do Eoceno (56-34 milhões de anos atrás), do Mioceno (23-5 milhões de anos atrás) e das
épocas do Plioceno (5 a 2 milhões de anos) – cujos climas podem ser reconstruídos usando proxies preservados no
registro geológico, bem como através de simulações de computador – como análogos para futuros climas quentes.
Estudar esses períodos fornece perspectivas únicas que podem nos ajudar a antecipar os padrões e impactos do
aquecimento futuro [Burke et al., 2018; Lear et al., 2020]Tierney et al.
Os arquivos climáticos do Mioceno, por exemplo, representam uma oportunidade para obter retroativamente insights
sobre os processos afetados pelo aquecimento climático [Steinthorsdottir et al., 2021a]. Durante o Mioceno, as
posições continentais assemelhavam-se à sua configuração hoje, e os sistemas e formas de vida da Terra – no
oceano e na terra, da atmosfera à criosfera – experimentaram mudanças dinâmicas.
No Mioceno inicial e tardio, as glaciações generalizadas prevaleceram em altas latitudes, enquanto o Mioceno médio
foi caracterizado por condições de estufa (Figura 1). No final do Mioceno, muitos componentes-chave do sistema da
Terra, como o conhecemos hoje, desenvolveram-se, incluindo o gelo ártico perene, a Oscilação El Nino-Sul,
https://eos.org/meeting-reports/characterizing-superwarm-periods-in-earths-history
https://eos.org/articles/increased-plate-tectonic-activity-may-have-warmed-the-miocene-climate
https://eos.org/research-spotlights/improving-our-understanding-of-el-nino-in-a-warm-climate
https://doi.org/10.1073/pnas.1809600115
https://doi.org/10.1144/jgs2020-239
https://doi.org/10.1126/science.aay3701
https://doi.org/10.1029/2020PA004037
https://eos.org/articles/ancient-pickled-leaves-give-a-glimpse-of-global-greening
https://eos.org/articles/ancient-pickled-leaves-give-a-glimpse-of-global-greening
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sistemas de monção fortes, o biomafro de tundra-permafrost, pastagens generalizadas e florestas modernas com
seus ecossistemas associados, bem como recifes de corais de tipo moderno. Muitos desses sistemas, no entanto,
agora são vistos como vulneráveis à iminente mudança climática se as condições como as típicas durante o
Mioceno médio se repetirem. Portanto, é de enorme interesse estudar este período passado como um possível
análogo do futuro-clima.
- Fig. - Sim. 1. Mioceno médio (20o -14 milhões de anos atrás) temperaturas da superfície do mar (escala horizonta
e topografia modelo (metros acima do nível do mar, escala vertical) são mostradas aqui. As temperaturas da
superfície do mar são derivadas da média multimodelo de todas as simulações forçadas com condições de contorn
do Mioceno médio, conforme dado por Burls et al. [2021, Quadro 2]. A topografia é a partir das condições de
fronteira atualizadas de Herold, conforme dado por Burls et al. [2021]. Crédito da imagem: Natalie Burls
O Miocene Climatic Optimum (MCO), de cerca de 16,9 milhões a 14,7 milhões de anos atrás, é um análogo
particularmente apropriado para avaliar cenários climáticos futuros de curto prazo e a precisão preditiva dos modelos
climáticos numéricos [Schellnhuber et al., 2016]. O MCO foi um episódio transitório quando 2as concentrações de
dióxido de carbono (CO2) estavam entre cerca de 400 e 650 partes por milhão [Steinthorsdottir et al., 2021a] (para
comparação, a média global em 2019 foi de 410 partes por milhão). As temperaturas médias durante o MCO foram
cerca de 6oC-8oC mais quentes do que hoje, a par com a faixa superior de previsões futuras de aquecimento
calculadas usando o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas InternaSteinthorsdottir et
al.2021a2021b.
Ao longo da última década, a comunidade de paleoclimatologia cooperou para avaliar os análogos do clima quente
no Plioceno e Eoceno através de projetos de intercomparação de modelos (MIPs), como o Plioceno MIP (PlioMIP) e
o Deep-Time MIP (DeepMIP) [Haywood et al., 2016; Lunt et al., 2021]. Em contraste, o Mioceno tem recebido
relativamente pouca atenção; mas isso está começando a mudar.
Lançamento de empreendimentos colaborativos
A comunidade reconheceu a oportunidade de fornecer um portal de dados desenvolvido,
updatable e livremente acessível de forma colaborativa para dados de temperatura do
Mioceno.
Um primeiro passo necessário no desenvolvimento de um MioMIP, ou MioMIP, é construir uma síntese abrangente
de dados observacionais derivados de procuração para comparação com saídas de simulação numérica. Em junho
https://doi.org/10.1029/2020PA004054
https://doi.org/10.1029/2020PA004054
https://doi.org/10.1038/nclimate3013
https://doi.org/10.1029/2020PA004037
https://www.climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-atmospheric-carbon-dioxide
https://doi.org/10.1029/2020PA004037
https://doi.org/10.1029/2020PA003900
https://geology.er.usgs.gov/egpsc/prism/7_pliomip2.html
https://www.deepmip.org/
https://doi.org/10.5194/cp-12-663-2016
https://doi.org/10.5194/cp-17-203-2021
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de 2019, um grupo multidisciplinar de cientistas interessados em todos os aspectos do clima e biota do Mioceno se
reuniu para o MioMeet no Centro Bolin de Pesquisa Climática da Universidade de Estocolmo. Os participantes da
reunião se comprometeram a inventariar e reunir todos os conjuntos de dados de temperatura do Mioceno
existentes, começando com a temperatura da superfície do mar, para criar o MioMIP, seguindo os exemplos de
PlioMIP e DeepMIP. (Os resultados adicionais da reunião incluíram uma coleção especial de artigos publicados na
Paleoceanography and Paleoclimatology em 2020 e 2021, um artigo abrangente sobre a pesquisa do Mioceno
publicado na mesma revista e uma sessão focada no Mioceno na Reunião de Outono da AGU 2020.)
Os esforços para agrupar registros destacaram um extenso conjunto existente de conjuntos de dados de
temperatura marinha do Mioceno [Burls et al., 2021]. Em vez de concluir seu trabalho com uma compilação estática
desses dados acumulados, no entanto, a comunidade reconheceu a oportunidade de construir sobre essa base para
fornecer um recurso que continuaria a ser útil – um portal de dados desenvolvido, atualizável e livremente acessível
para dados de temperatura do Mioceno.
Um inventário de metadados vivos
O inventário de registros de temperatura do oceano iniciados no MioMeet revelou mais de 40 registros de
temperatura oceânico publicados de estações individuais em todo o mundo, mas mais de uma dúzia de registros
estavam em desenvolvimento ou no pipeline de publicação. A maioria desses registros abrange milhões de anos de
história da Terra e normalmente representa centenas de estimativas individuais de temperatura coletadas ao longo
de um período de anos. A perspectiva do inventário existente de registros de temperatura logo crescendo 25% ou
mais deixou claro que a comunidade de pesquisa do Mioceno precisava de uma plataforma para apoiar o acesso e a
descoberta de dados para pesquisadores, incluindo modeladores e cientistas de fora da disciplina.
- Fig. -Não. 2. A versão 1.0 do portal de temperatura do Mioceno fornece acesso a 45 registros de temperatura da
superfície do mar Mioceno de mais de 35 locais em todo o mundo. Este mapa global moderno da temperatura da
superfície do mar [Kershaw, 2008] é sobreposta por rótulos de sites mostrando a distribuição espacial dos registros
o tipo proxy de paleotemperaidade. Os dados tabulares podem ser classificados usando várias opções de filtragem
e também podem ser baixados. Os tipos de proxy de paleotemperatura são proxies à base de biomarcadores (TEX
86 e U K’ 37) e proxies à base de fósseis calcários (razões de magnésio/cálcio (Mg/Ca) e isótopos agrupados (47)).
As idades são o limite do Oligoceno-Mioceno (O/M), o Mioceno Climatic Optimum (MCO) e o Miocene-Plioceno
(M/P). Clique na imagem para versão maior.
Uma enorme quantidade de esforço é para a obtenção desses registros – cada ponto no mapa da Figura 2 surge de
uma expedição dedicada à amostragem geológica oceânica ou terrestre (na maioria das vezes de coring de águas
profundas). Cada registro também requer inúmeras horas de trabalho de laboratório subsequentes para isolar
materiais portadores de sinal (por exemplo, fósseis calcários microscópicos ou restos orgânicos que preservam
https://www.nrm.se/miocene2019
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/toc/10.1002/(ISSN)1944-9186.Miocene1
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020PA004037
https://agu.confex.com/agu/fm20/meetingapp.cgi/Session/110435
https://agu.confex.com/agu/fm20/meetingapp.cgi/Session/110435
https://doi.org/10.1029/2020PA004054
https://i0.wp.com/eos.org/wp-content/uploads/2021/10/screenshot-miocene-ocean-temperature-portal.png?ssl=1
https://doi.org/10.34892/6r3c-ay71
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informações climáticas; ver Figura 3), estabelecer idades precisas de amostras e realizar análises geoquímicas.
Além disso, os dados geoquímicos brutos devem ser transformados em estimativas de temperatura robustas usando
equações de calibração de última geração que relacionam a abundância de certas espécies químicas nas amostras
(por exemplo, traços de magnésio nas conchas de carbono do plâncton) à temperatura ambiental no momento em
que o material cresceu.
- Fig. - Não. 3. Os fósseis de planetônio de oito milhões de anos de idade dos foraminíferos do Oceano Atlântico,
vistos aqui sob um microscópio de luz, são um tipo de material geológico usado para a produção de estimativas de
temperatura da superfície do mar Mioceno. Usando esses tipos de conchas de carbonato de cálcio, os cientistas
podem medir três diferentes proxies de temperatura geoquímica: isótopos agrupados (47), isótopos estáveis de
oxigênio tradicional (o 18 18O) e razões de magnésio / cálcio (Mg / Ca). Os registros usando todas essas
abordagens aparecem no portal de temperatura do Mioceno. Outros tipos de proxy de temperatura (TEX 86 e U K’ 3
são medidos em moléculas orgânicas fossilizadas. Crédito da imagem: Helen Coxall
O portal de temperatura do Mioceno nasceu da colaboração entre esta comunidade e especialistas da Bolin Centre
Database Team, que juntos produziram uma contribuição apoiada no quadro de banco de dados climáticos
estabelecido. O portal em si não é um repositório de dados, porque os dados paleoclimáticos não são realmente
arquivados lá. Em vez disso, é projetado como um centro de roteamento atualizado e fácil de usar para ajudar os
cientistas a encontrar registros de temperatura do Mioceno publicados nos repositórios onde estão arquivados.
O portal oferece aos pesquisadores uma maneira de identificar lacunas no registro de
temperatura do Mioceno e desenvolver novos registros muito necessário, e explorar
possíveis interpretações de seus conjuntos de dados.
A interface do usuário do portal fornece visualizações de mapas de sites para os quais os dados existentes estão
disponíveis e a capacidade de classificar ou filtrar entradas para identificar dados com base no tipo proxy, bacia
oceânica e idade. Ele também oferece links com um clique para as publicações de origem e para páginas de
repositório de dados onde os dados arquivados podem ser acessados. A organização do portal oferece aos
pesquisadores – incluindo pesquisadores emergentes novos para o estudo do clima do Mioceno – uma maneira de
https://bolin.su.se/data/miocene-temperature-portal
https://bolin.su.se/data
https://bolin.su.se/data
https://bolin.su.se/data
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identificar lacunas espaciais ou temporais no registro de temperatura do Mioceno e desenvolver novos registros
muito necessários, explorar possíveis interpretações de seus conjuntos de dados ou testar hipóteses comparando
novos conjuntos de dados com registros publicados anteriormente.
O portal também fornece uma interface simples pela qual os membros da comunidade podem adicionar novas
entradas ao inventário. Todas as entradas fornecem metadados de origem, incluindo endereços de URL, para que
outros pesquisadores possam acessar prontamente registros de temperatura recém-publicados e publicações
revisadas por pares associadas. Os especialistas em paleotemperatura exibem novas entradas de metadados antes
de sua adição ao portal para garantir o controle de qualidade. Esse processo envolve a verificação da precisão dos
metadados, mas não faz nenhum julgamento sobre os dados de proxy de temperatura ou sobre como os dados
foram calibrados (considerações que teriam sido abordadas anteriormente no processo de revisão por pares).
A capacidade dos pesquisadores de contribuir com informações sobre novos registros fornece um mecanismo para
que o portal continue sendo um recurso útil da comunidade em perpetuidade. Enquanto a versão atual 1.0 contém
apenas registros de temperatura da superfície do oceano, a versão 2.0 em breve será lançada também incluirá
temperaturas de água de fundo do Mioceno, e uma versão futura em potencial pode incluir registros de temperatura
terrestres.
O portal de temperatura Mioceno oferece um ponto de partida robusto, pois a comunidade de dados do Mioceno
realiza o desenvolvimento de uma síntese exaustiva de dados em apoio a um esforço MioMIP. Este esforço implica
não só colicar, mas também rever e recalibrar todos os registros de temperatura existentes. Estamos confiantes de
que o portal também estimulará outros projetos de pesquisa colaborativa entre os pesquisadores do Mioceno.
Por exemplo, o portal deve ser especialmente útil para a montagem de dados díspares de vários proxies climáticos e
locais para estudos que comparam as saídas do modelo com as observações catalogadas. Esses estudos são o
padrão-ouro para o uso de paleodata para informar nossa compreensão da mudança climática moderna. Além disso,
pesquisadores especializados na reconstrução do CO2 atmosférico no Mioceno poderiam se beneficiar do portal
porque fornece um meio fácil de acessar os registros de temperatura do oceano que lhes permitirá avaliar a
sensibilidade climática (a resposta do sistema climático às mudanças no 2CO2 atmosférico 2). Ao fornecer uma
visão geral centralizada dos registros disponíveis de diferentes proxies, o portal pode auxiliar em estudos de
comparação de proxy que avaliem a robustez dos paleomomômetros existentes e a avaliação de estimativas de
diferentes proxies possam ser compiladas em uma síntese climática abrangente e confiável do Mioceno.
Um modelo para outras comunidades
O portal contribui para o crescente número de esforços orientados por voluntários e em toda
a disciplina para criar bancos de dados atualizados e continuamente disponíveis
publicamente que suportam a descoberta e o acesso de dados.
O portal de temperatura do Mioceno contribui para o crescente número de esforços voluntários em toda a disciplina
para criar bancos de dados publicamente disponíveis e continuamente atualizados (por exemplo, SISAL (Síntese e
Análise de Isotopes) de Espeleotemas), Paleo-CO 22) que suportam a descoberta e o acesso de dados. Esforços
recentes semelhantes, como na comunidade de pesquisa de espeleotemas, fornecem exemplos adicionais da
abordagem que descrevemos e dos benefíciosque antecipamos com este portal.
O esforço colaborativo para desenvolver essa plataforma de temperatura ajudou a galvanizar a comunidade de
dados do Mioceno para planejar um grupo de trabalho de Mudanças Globais Passadas (PAGES). Este grupo de
trabalho coordenará os esforços para sintetizar os paleodatas existentes e novos para determinar os fatores e
mecanismos da mudança climática do Mioceno, apoiar o início de um MioMIP e obter insights sobre as
consequências que o aquecimento futuro pode manter para a Terra.
O portal também deve ampliar a participação na pesquisa climática do Mioceno, ajudando a evitar a repetição do
esforço na fase de síntese de dados. Também deve reduzir as barreiras à participação de estudantes ou para
https://www.gfdl.noaa.gov/transient-and-equilibrium-climate-sensitivity/
https://pastglobalchanges.org/science/wg/sisal/intro
https://www.paleo-co2.org/
https://eos.org/science-updates/improving-access-to-paleoclimate-data
https://eos.org/science-updates/improving-access-to-paleoclimate-data
http://pastglobalchanges.org/science/wg/intro
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pesquisadores experientes que estudaram outros períodos de tempo e estão buscando entender a cobertura de
dados e localizar os principais trabalhos baseados em dados do Mioceno.
No futuro, as agências de financiamento devem priorizar subsídios para reuniões colaborativas e portais de dados
para garantir que as plataformas de dados sustentáveis sejam desenvolvidas e mantidas para fornecer gateways
para compartilhar, acessar e visualizar dados científicos publicados dentro de disciplinas de pesquisa. Esperamos
que o portal de temperatura do Mioceno inspire outras comunidades de pesquisa a empreender esforços
semelhantes em apoio ao acesso e ao avanço da investigação científica em seus próprios campos.
Agradecimentos
Os autores agradecem a Anders Moberg e Rezwan Mohammad, da Bolin Centre Database Team, por sua
experiência técnica e espírito colaborativo. Os autores também agradecem à comunidade de pesquisa do Mioceno,
especialmente Natalie Burls, Matthew Huber, Sevasti Modestou, Francesca Sangiorgi, Timothy Herbert, Carrie Lear e
Ann Pearson, por suas contribuições para o portal de temperatura do Mioceno.
Referências
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Informações do autor
https://doi.org/10.1073/pnas.1809600115
https://doi.org/10.1029/2020PA004054
https://doi.org/10.5194/cp-12-663-2016
https://doi.org/10.34892/6r3c-ay71
https://doi.org/10.1144/jgs2020-239
https://doi.org/10.5194/cp-17-203-2021
https://doi.org/10.1038/nclimate3013
https://doi.org/10.1029/2020PA004037
https://doi.org/10.1029/2020PA003900
https://doi.org/10.1126/science.aay3701
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A Kira T. Lawrence (lawrencklafayette.edu), Departamento de Geologia e Geociências Ambientais, Lafayette
College, Easton, Pa.; Helen K. Coxall, Departamento de Ciências Geológicas, Universidade de Estocolmo,
Estocolmo; também no Centro Bolin de Pesquisa Climática, Estocolmo; Sindia Sosdian, Escola de Ciências da Terra
e Ambientais, Universidade de Cardiff, Cardiff, Reino Unido; e Margret Steinthorsdottir, Departamento de
Paleobiologia, Museu Sueco de História Natural, Estocolmo; também no Centro Bolin de Pesquisa Climática,
Estocolmo
Citação: Lawrence, K. T., H. (em inglês) K. Coxall, S. Sosdian, e M. Steinthorsdottir (2021), Navegando temperaturas do oceano
Mioceno para obter informações sobre o futuro, Eos, 102, https://doi.org/10.1029/2021EO210528. Publicado em 5 de outubro de 2021.
Texto ? 2022. Os autores. CC BY-NC-ND 3.0 (em versão 3.0)
 
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https://undefined/mailto:lawrenck@lafayette.edu
https://doi.org/10.1029/2021EO210528
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/