Respostas das condições hidrográficas da superfície do mar na plataforma continental sul brasileira frente às variações climáticas naturais e antrópicas da Era Comum

Abstract

Resumo: A Era Comum (últimos 2000 anos) é um período crítico para a compreensão das mudanças climáticas e dos impactos antrópicos. No entanto, existem limitações na compreensão dos impactos no oceano, devido à escassez de registros proxy no hemisfério sul. No Atlântico Sudoeste a Célula de Revolvimento Meridional do Atlântico (AMOC) influencia o padrão da Corrente do Brasil (BC), que por sua vez, modula as condições na Plataforma Continental Sul Brasileira (SBS), juntamente com a Corrente Costeira Brasileira (CBC). Além disso, a CBC tem seu padrão de transporte influenciado pelas anomalias de El Niño. Nesse contexto, esse trabalho tem como objetivo compreender como as mudanças climáticas influenciaram as condições hidrográficas na SBS ao longo dos últimos 2000 anos. Para a reconstrução das condições ambientais foram utilizados proxies baseados no índice de insaturação de alquenonas (UK’37) e em razões isotópicas de oxigênio (delta 18Oc) e de carbono (delta 13C) em carapaças de foraminíferos planctônicos, para obter estimativas de temperatura da superfície do mar (SST), salinidade da superfície do mar (SSS) via delta 18OSW, e do Efeito de Suess, respectivamente. As amostras deste trabalho provêm de três testemunhos sedimentares (MDBT 378-1/2 e 377) coletados na SBS (~25°S), próximos a isóbata de 100 m. A cronologia dos testemunhos, previamente publicada, foi baseada em radiocarbono e em 210Pb. A análise das alquenonas foi realizada por Cromatografia gasosa e as estimativas da SST foram obtidas a partir do índice UK’37. Para as análises de delta 18Oc e delta 13C aproximadamente 10 testas de Globigerinoides ruber ruber (fração entre 250-300 µm) de cada amostra foram analisadas por meio de espectrometria de massa de razões isotópicas-IRMS. Os valores de SST-UK’37 e d18Oc foram aplicados para a obtenção as estimativas de delta 18Osw. Nossos resultados mostram anomalias positivas de SST durante o Período Quente Romano (1-300 CE), no Período Frio da Idade das Trevas (400-765 CE) e na Anomalia Climática Medieval (800 e 1250 CE) na SBS, sugerindo um período de enfraquecimento da BC, quando a AMOC estava fortalecida. Por outro lado, na Pequena Idade do Gelo (1300-1850 CE), há diminuição significativa na SST, que apresenta anomalias negativas, na SSS (via delta 18Osw) e no delta 13C, sugerindo a ressurgência da Água Central do Atlântico Sul, com o fortalecimento da BC. No período pós-industrial, embora as reconstruções globais indiquem aquecimento contínuo da superfície do mar, a SBS experimentou tendência de resfriamento, sugerindo a influência de fatores locais, associados a dinâmica da CBC e da BC, com maior influência da Pluma do Rio de la Plata, possivelmente associada a intensificação de eventos El Niño. A diminuição do delta 13C registrada durante o período pós-industrial na SBS, sugere o registro do Efeito de Suess, associado ao aumento nas emissões antrópicas de CO2 para a atmosfera.

Abstract: The Common Era (the last 2000 years) represents a critical period for understanding climate change and anthropogenic impact. However, there are limitations in understanding oceanic impacts due scarcity of proxy records in the Southern Hemisphere, representing only 16% of global data. In the Southwest Atlantic, the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) influences the pattern of the Brazil Current (BC), which modulates conditions in South Brazilian Shelf (SBS), along with the Brazilian Coastal Current (CBC). Additionally, the CBC transport pattern is influenced by El Niño anomalies. In this context, this study aims to understand how climate change influenced the SBS hydrographic conditions over the last 2000 years. For the reconstruction of environmental conditions, were used proxies based on the unsaturation index of alkenones (UK’37) and isotopic ratios of oxygen (delta 18Oc) and carbon (delta 13C) in planktonic foraminifera shells, estimating sea surface temperature (SST), sea surface salinity (SSS) via delta 18OSW, and the Suess Effect, respectively. Samples are from three sediment cores (MDBT 378-1/2 and 377) in the SBS (~25°S) near the 100 m isobath. Core chronologies, previously published, were based on radiocarbon and 210Pb dating. Alkenone analysis was performed using Gas Chromatography, and SST estimates were obtained from the UK’37 index. For delta 18Oc and delta 13C analyses, approximately 10 shells of Globigerinoides ruber ruber (250-300 µm fraction) from each sample were analyzed using Isotope Ratio Mass SpectrometryIRMS. SST-UK’37 and delta 18Oc values were applied to obtain delta 18Osw estimates. Our results show that positive SST anomalies were recorded in the SBS during the Roman Warm Period (1-300 CE), the Dark Ages Cold Period (400-765 CE), and the Medieval Climate Anomaly (800 e 1250 CE) during the pre-industrial period, suggesting a period of weak BC when the AMOC was strengthened. On the other hand, during the Little Ice Age (1300-1850 CE), there was a significant decrease in SST with negative SSS (via delta 18Osw) and delta 13C, suggesting South Atlantic Central Water upwelling with a stronger BC. In the post-industrial period, although global reconstructions indicate continuous sea surface warming, the SBS experienced a cooling trend, suggesting local factors influence associated with the CBC and BC dynamics, with greater influence from the PPW, possibly associated with intensified El Niño events. The decrease in delta 13C recorded during the post-industrial period in the SBS suggests the Suess Effect, associated with increased anthropogenic CO2 emissions into the atmosphere.