Mudanças climáticas e ambientais no sudoeste da Bacia Amazônica nos últimos 3000 anos documentadas por registros isotópicos em espeleotemas, Brasil
A variabilidade do Sistema de Monção Sul-Americano (SMSA) é de extrema relevância para a compreensão dos padrões climáticos na América do Sul, uma vez que é o principal regime de precipitação na maior parte do continente. O SMSA ocorre durante o verão e primavera austral associado a um grande influxo de umidade do oceano Atlântico tropical para o continente e a formação de uma zona de convecção no sudoeste da bacia amazônica, no eixo central da região das monções. Mudanças passadas no SMSA vem sendo documentadas através da análise de isótopos de oxigênio (18O) em espeleotemas, que se tornou um dos principais indicadores geológicos (proxies) de mudanças paleoclimáticas continentais. O presente estudo faz uma reconstituição das mudanças climáticas e ambientais do sudoeste da Bacia Amazônica ocorridas nos últimos 3000 anos, com base nos registros isotópicos de 18O e 13C de alta resolução temporal, em espeleotemas da Gruta da Cuíca (Pimenta Bueno-RO), precisamente datados pelo método U/Th. A partir de dados obtidos em um programa de monitoramento isotópico e ambiental executado na área da caverna foi demonstrado que o sinal isotópico da água de infiltração não é significativamente afetado durante a percolação pelo epikarst, evidenciando que o registro 18O pode ser usado para rastrear informações paleoclimáticas e, portanto, variações do SMSA. As razões isotópicas do oxigênio do CaCO3 dos espeleotemas estão relacionadas ao ciclo meteórico da água, sendo associadas principalmente a variação na quantidade de chuva e ao fracionamento que ocorre ao longo da trajetória de transporte da umidade. O registro de 18O da Cuíca revela três períodos climáticos da SMSA caracterizados por condições mais estáveis no primeiro milênio do registro de 3000-2000 A.P. (antes do presente), uma fase seca na Anomalia Climática Medieval (ACM) entre 1250-700 A.P., e nova fase úmida entre 500-150 A.P. durante a Pequena Idade do Gelo (PIG). A comparação dos dados da Cuíca com estudos anteriores na América do Sul revelou evidências de um dipolo de precipitação Leste-Oeste na Bacia Amazônica, principalmente durante a intensificação da atividade do SMSA, como na PIG. Os dados de 13C e 18O são fortemente correlacionados e indicam que o os processos de produção biogênica no solo podem ser atrelados as variações de precipitação. Os dados isotópicos dos espeleotemas estudados foram também utilizados na investigação da relação entre a dinâmica populacional das culturas pré-colombianas do sudoeste da Amazônia com as mudanças paleoclimáticas e ambientais ocorridas na região. Análises estatística de séries temporais dos dados de 18O indicam uma persistente variabilidade multidecenal na intensidade do SAMS, as quais estão possivelmente associadas com a influência dos modos de variabilidade decenais e multidecenais do Atlântico. Os novos registros de alta resolução 18O e 13C apresentados aqui contribuem, portanto, para avaliar melhor as variações e intensidades do SMSA de forma contribuir para o melhor entendimento de como a dinâmica climática na porção central da SAMS na Amazônia estão associadas afeta as condições hidrológicas na periferia do domínio.
The variability of the South American Monsoon System (SAMS) is of uttermost relevance for understanding climate patterns over South America since it is the most important precipitation regime acting over the continent. The SAMS occurs during austral summer and spring due to a major influx of vapor from tropical Atlantic Ocean into the continent, when a zone of deep convection is then established over southwestern Amazon basin, at the monsoon core region. Past monsoon changes have been documented through oxygen isotope analysis (18O) from speleothems and became one of the main proxies utilized to retrieve continental paleoclimatic data. The results from monitoring program performed at the cave site indicate that the incorporation of oxygen isotopes in the CaCO3 of speleothems formation is closely linked to the meteoric water cycle in the region, holding relevant information about local rainfall amount and precipitation along the moisture transport from ocean to continent. However, the patterns of SAMS for last millenniums have not yet been deeply discussed for the Amazon region. The current work is based on high resolution speleothem isotope records from Cuíca cave (Pimenta Bueno-RO) that were used to reconstruct paleoclimatic and paleoenvironmental records from Southwestern Amazon Basin for the last 3000 years. Cuíca speleothem 18O record reveals three climatic periods in the SAMS characterized by wetter, drier and wetter climate corresponding to the e first millennia of the record from 3000-2000 B.P., the Medieval Climate Anomaly (1250-700 B.P. – MCA) and Little Ice Age (500-150 B.P. – LIA), respectively. In addition, comparison of Cuíca cave data with previous studies from South America brought up new evidence of an east-west precipitation dipole over the Amazon Basin, mainly during intensifications in SAMS activity, as identified in the LIA climate event. A high correlation between 13C and 18O data is here interpreted as a response of biogenic CO2 production in soil to changes in precipitation. Both 13C and 18O records are used here to check if the population dynamics of pre-Columbian cultures from Southwestern Amazonia are related with paleoclimatic and paleoenvironmental changes in the region. Statistical analysis of 18O record reveal persistent decadal and multidecadal variability in SAMS intensity associated with Atlantic ocean climate modes. In summary, the new high-resolution 18O and 13C records from southwestern Amazon contributes to further assess monsoon variations at its core region to better understand the impact of atmospheric circulation in Amazon on hydrological conditions over the periphery of SAMS domain.