Este tema foi escolhido pela expertise já existente no PPG de Geociências que, em colaboração com grupos de pesquisadores de outros PPGs da UFF (Física, Geografia, e Biologia Marinha) e de várias instituições estrangeiras, vem desenvolvendo pesquisa de alta qualidade e inovadoras nos aspectos relacionados às mudanças climáticas globais. A reconstrução da variabilidade climática passada é uma ferramenta importante para reduzir as incertezas dos modelos climáticos e atribuir causas às mudanças climáticas observadas considerando os mecanismos e variações que ocorrem em escalas de tempo mais longas. Sendo assim, a reconstrução do clima em diferentes escalas de tempo é muito importante para planejar estratégias para uso de recursos e adaptação humana. A única maneira possível de assumir que os modelos climáticos podem ter a capacidade de prever o clima futuro da Terra é simular mudanças climáticas passadas e a sua variabilidade intrínseca.
A pesquisa colaborativa internacional para mudanças climáticas com base em abordagens globais e regionais visa o treinamento de jovens cientistas e desenvolvimento de pesquisa e pode ser apontada como um dos principais temas para a sustentabilidade dos países em desenvolvimento. Propomos a criação do consórcio internacional de pesquisa CLIMATE focado em pesquisa interativa sobre as mudanças climáticas (passado, presente e futuro), que pode ser a base do desenvolvimento dessa importante temática na UFF.
A equipe internacional conta com o apoio de pesquisadores do Center for Marine Science – Univ. of Bremen, da University of Heidelberg, da Univ. of Gottingen, Germany, da Baltic Sea Research Institute, da Université Pierre et Marie Curie, do Inst. de Recherche pour le Developpement, do CNRS-Muséum Nationale D’Histoire Naturelle-Paris, do Linkoping University, Sweden e do Southern Cross University, na Australia.
Além do estudo focado nas mudanças climáticas, existe na UFF outros grupos que se preocupam em estudar outros problemas globais como as consequências ambientais da interação água-rocha em escalas laboratoriais até geológicas que é essencial para o entendimento da distribuição de água e de solutos em meios como materiais de construção e solos, com impacto ambiental e relevância técnica para agricultura. Estes estudos são feitos na UFF a partir de simulações dinâmicas de fluidos e modelos de caminhadas aleatórias com cooperações internacionais na Paris Texas, na Pennsylvania State Univ. e na Minnesota University.
Os projetos dessa área são:
Modelagem de processos físicos e químicos em interfaces: do crescimento de materiais à interação água-rocha
Sites: printbiotec.uff.br
Este projeto tem três objetivos: (I) relacionar propriedades morfológicas e dinâmica de crescimento de filmes finos sólidos e materiais bidimensionais; (II) descrever efeitos da arquitetura de meios porosos e das interações microscópicas na infiltração de fuidos; (III) analisar as consequências ambientais da interação água-rocha em escalas laboratoriais até geológicas.
O tópico (I) é relevante para a produção de materiais nano-estruturados para dispositivos eletrônicos e magnéticos e diversos tipos de recobrimentos. Modelos estocásticos para eletrodeposição de filmes metálicos prevêm condições de formação de camadas com diferentes porosidades e morfologias dendríticas, o que pode ajudar a prever condições adequadas de produção de materiais multifuncionais. Também modelamos crescimento de materiais bidimensionais como grafeno, para entendermos os efeitos da dinâmica atomística e de condições externas (ex. temperatura ou concentrações) nos tamanhos de grão e nas formas das bordas de grão. Temos colaborações com grupos franceses e, no Brasil, com pesquisadores na UFBA, UFSC e UFV.
O tópico (II) é essencial para entendermos a distribuição de água e de solutos em meios como solos, rochas e materiais de construção, com impacto ambiental e relevância técnica para agricultura. Simulamos dinâmica de fluidos e modelos de caminhadas aleatórias para estudar o efeito das bordas de infiltração em meios homogêneos e fractais, para modelar infiltração insaturada em solos e para descrever curvas de retenção. Este tópico inclui cooperação com pesquisadores nos Estados Unidos e trabalhos experimentais da equipe da UFF.
O tópico (III) trata da descrição do intemperismo de rochas e solos para se entender a evolução da superfície terrestre e os efeitos de mudanças na sua dinâmica. Um dos principais problemas nesta área é a discrepância entre medidas de taxas de dissolução em laboratório e no campo. Realizamos simulações computacionais de dissolução de minerais, que fornecem informações em escala molecular, e desenvolvemos modelos geoquímicos para relacionar a evolução do solo com perfis de depleção de minerais, consequentemente conectando escalas de tempo laboratoriais e geológicas. Este projeto conta com a colaboração de pesquisadores nos Estados Unidos e na França.
Projeto CLIMATE – Mudanças climáticas Regionais e Globais: do passado para o futuro
Site: www.geoprint-uff.com.br
Uma das considerações no 5º Relatório do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas aponta para as incertezas na avaliação das projeções climáticas futuras com base em modelos numéricos, devido à qualidade insuficiente dos dados instrumentais e sua distribuição espacial desigual. Grande parte das séries de dados observacionais, especialmente dos países em desenvolvimento, é esparsa e não cobrem todo o século XX, tornando difícil a avaliação dos modelos climáticos globais e regionais, o que afeta a robustez dos cenários climáticos futuros produzidos, impactando no potencial de adaptação da sociedade. De fato, os países em desenvolvimento são, particularmente, mais vulneráveis às mudanças climáticas, dentre muitos fatores, devido ao impacto das mudanças climáticas em sua matriz energética, o que é fundamental para apoiar o desenvolvimento econômico. As mudanças no estado médio do clima são produzidas por mecanismos não-lineares em diferentes compartimentos do sistema climático ou por processos de retroalimentação devido a forçantes internas e externas. Assim, o IPCCAR- 5 indica a necessidade de ampliar o escopo dos estudos observacionais do clima, o que implica na recuperação de informações sobre a variabilidade climática passada, especialmente durante períodos anteriores a observações instrumentais. A reconstrução da variabilidade climática passada é uma ferramenta importante para reduzir as incertezas dos modelos climáticos e atribuir causas às mudanças climáticas observadas, uma vez que também consideram os mecanismos e variações que ocorrem em escalas de tempo mais longas. Sendo assim, a reconstrução do clima em diferentes escalas de tempo é muito importante para planejar estratégias para uso de recursos e adaptação humana. Na verdade, a única maneira possível de assumir que os modelos climáticos podem ter a capacidade de prever o clima futuro da Terra é simular mudanças climáticas passadas, bem como sua variabilidade intrínseca. A pesquisa colaborativa internacional para mudanças climáticas com base em abordagens globais e regionais visa o treinamento de jovens cientistas e desenvolvimento de pesquisa e pode ser apontada como um dos principais temas para a sustentabilidade dos países em desenvolvimento. Assim, propomos a criação do consórcio internacional de pesquisa CLIMATE focado em pesquisa interativa sobre as mudanças climáticas (passado, presente e futuro), que pode ser a base do desenvolvimento dessa importante temática na UFF.