Culisele muncii unui paleoclimatolog | Ce putem afla despre istoria climei cercetând lacurile din România?

”Studiază trecutul pentru a înțelege viitorul”. Acesta este motto-ul care o conduce pe Aritina Haliuc, unul dintre oamenii de știință români care investighează sedimentele lacurilor pentru a găsi indicii despre schimbările climatice din trecut. Datele istorice ar trebui să contribuie la identificarea acțiunilor care ar trebui întreprinse pentru a proteja moștenirea lăsată de natură. 

La aproape 35 de ani,  Aritina Haliuc are un doctorat în Geografie la Universitatea din Suceava (2016), două post-doctorate la Universitatea Carol din Praga (2018) și la Universitatea din Bordeaux (Franța) (2020) și mai multe burse internaționale în domeniul paleoclimatologiei. În prezent, este cercetător la Universitatea din Suceava, unde conduce un proiect de cercetare finanțat din fonduri naționale.

Aritina Haliuc este interesată de dezlegarea trecutului Pământului și a modului în care oamenii i-au schimbat înfățișarea, folosind sedimente din lacuri și oceane (mâl). Ea a lucrat pe arhive din România, Germania, Marea Britanie și de pe coasta Africii (Oceanul Atlantic). Pasiunea ei este să descopere schimbările climatice din trecutul îndepărtat (ultimii 15.000 de ani și mai mult) și implicațiile acestora asupra mediului local și regional, folosind abordări multidisciplinare pe secvențe sedimentare.

Schimbările climatice sunt catalogate acum drept una dintre cele mai mari crize globale, iar limitarea încălzirii globale la 1,5 grade Celsius față de nivelurile preindustriale reprezintă o problemă prioritară pe agenda marilor puteri occidentale.

”Cunoaștem faptul că evoluția civilizației umane s-a desfășurat în strânsă legătură cu mediul înconjurător. Accelerarea rapidă a progresului socio-economic și tehnologic din ultimele decenii a fragilizat această relație, omul devenind agent modelator de prim rang. Din această perspectivă, schimbările climatice și de mediu din ultimele decenii sunt considerate cele mai mari amenințări și provocări ale societății contemporane. Doar prin avansarea cunoștințelor vom reuși să răspundem echitabil provocărilor societății contemporane și astfel să ne pregătim și/sau adaptăm pentru schimbările ce vor urma”, spune Aritina Haliuc.

Informațiile care permit reconstruirea climatului

Datele extrase din măsurătorile meteorologice și documentele scrise sunt două tipuri de instrumente care oferă informații despre trecutul climatic, însă sunt limitate în timp la câteva sute de ani, notează Teodora Cimpoi pentru Infoclima.

Pentru a acoperi perioade de timp mai lungi, paleoclimatologii studiază arhivele naturale cum sunt sedimentele lacustre, marine, carotele de gheață, coralii, speleotemele (formațiuni de peșteră – stalagmite, stalactite și altele / n.r.). Dintre arhivele de mediu menționate, sedimentele lacustre au o importanță deosebită datorită sensibilității accentuate la modificările climatice și oferă posibilitatea de a aplica o gamă variată de analize.

• Sedimentele lacustre sunt considerate surogate ale variabilității mediului. Ele înregistrează un semnal la scară locală, regională și extra-regională și oferă posibilitatea investigării modificărilor de mediu la rezoluție temporală fidelă, a explicat Aritina Haliuc.

Când clima e uscată sau mai umedă, mai caldă sau mai rece, culoarea sedimentelor se schimbă. Acesta este primul indiciu. Apoi, cercetătorii analizează sedimentele în microscop. Acolo văd alge, polen – care poate fi identificat de specialiști – și atunci cercetătorii climatici știu ce fel de vegetație creștea. Evident, acest lucru este corelat cu clima de la acea vreme. Și aceste informații le permit să reconstruiască climatul. 

De-a lungul anilor, Aritina Haliuc a învățat să citească martorii sedimentologici, biologici și cronologici din două tipuri de arhive: arhive continentale (profile sedimentare lacustre, profile de turbă) și profile oceanice (sedimente colectate din oceane) și să decodifice informația climatică și de mediu înregistrată de acestea la scară temporală ce se extinde de la câteva decenii până la peste 10.000 de ani.

”În funcție de cât de bătrân este lacul, adică anul/era în care s-a format (născut, în termeni geologici), cercetătorii extrag informații despre cum au fost clima și mediul de la formarea sa și până în prezent. Dacă am fi trăit acum 20.000 de ani, undeva în nord-vestul Europei, spre exemplu în nordul Germaniei, am fi într-un areal acoperit de gheață. În România de acum 20.000 de ani, piscurile Carpaților sunt acoperite de ghețari, iar câțiva omuleți trăiesc în peșteri”, spune Aritina Haliuc.

Recoltarea ”probelor climatice”

Cercetările Artinei Haliuc pleacă mereu de la niște întrebări.

”Mă interesează care a fost frecvența secetelor, activitatea focurilor, inundațiile – acestea sunt evenimentele extreme. De asemenea, activitatea oamenilor: au defrișat, au plantat, unde făceau agricultura, de ce erau interesați. Prin niște sonde, extrag mâlul din mlaștină / lac / mare / ocean și îl aduc în laborator. Putem face inclusiv reconstituire de temperatură, de precipitații, inundații, secete, vegetație, incendii, impact antropic (al activităților umane) – deci sunt nu doar analize de climă, ci și de mediu”, explică Aritina Haliuc.

Aceste ”probe climatice” nu se pot recolta de oriunde.

”Trebuie să fie un lac care să îndeplinească anumite condiții – trebuie să capteze procesul climatic care mă interesează și să aibă o secvență de mâl destul de lungă în timp ca să poată răspunde la întrebarea mea. În principiu, noi știm care este originea lacului, în funcție de unde e localizat, și ne dăm seama în funcție de caracteristicile bazinului  lacustru. Nu toți indicatorii vor avea un răspuns în lacul în care voi lucra. S-ar putea ca unele să fie mai sensibile, altele nu”, a adăugat aceasta.

De asemenea, în funcție de sensibilitatea lor, unele lacuri pot avea răspunsuri locale, altele – regionale.

În plus, mai există surse documentare ale unor cercetători care au studiat siturile și oferă informații ce indică dacă lacul respectiv poate oferi o arhivă climatică. De exemplu, o lucrare din 1990 arată că Lacul Techirghiol (n.red. – cel mai întins lac salin din România) ar avea mai bine de 10.000 de ani vechime, spune Aritina Haliuc. „Mă aștept să fie acolo mai bine de 20 m de mâl. Aș vrea să văd ce este acolo și să fac mai multe reconstituiri”

În România, au fost analizate până acum peste 50 de arhive naturale, dintre care aproximativ 30 sunt sedimente lacustre. Lacul Sfânta Ana, de pildă, are o vechime de 26.000 de ani. Comparativ, cel mai vechi lac din Europa are 1,36 milioane de ani. Este vorba despre Lacul Ohrid, care traversează granița muntoasă dintre sud-vestul Macedoniei și estul Albaniei. Cei 584 de metri de sediment depus în acest lac spun numeroase povești despre climă și mediu, o secvență impresionantă glaciar-interglaciar, rece-cald.

Activitatea (paleo)hidrologică din bazinul Lacului Ighiel depinde de magnitudinea circulațiilor atmosferice dominante

Într-una dintre lucrări, cercetătoarea s-a uitat la Lacul Ighiel (rezervație naturală), lac carstic din Munții Apuseni, de la 924 m altitudine, cu o adâncime a apei de 9 metri și o secvență sedimentară de 5,5 m ce acoperă ultimii 6.000 de ani.

”În această lucrare am arătat că semnătura abiotică/geochimică reprezintă evenimente hidro-climatice regionale, cu alte cuvinte, ce se întâmplă în atmosferă este codificat/transpus/înregistrat în sedimente. Astfel, am demonstrat că activitatea (paleo)hidrologică din bazinul Lacului Ighiel depinde de magnitudinea circulațiilor atmosferice dominante”, explică Aritina Haliuc.

”În termeni simpliști putem spune că acest lac este sensibil la intensitatea precipitațiilor/secetelor (perioade umede/uscate). Răspunsul la perioadele uscate/secetoase este înregistrat în lac sub forma unor straturi subțiri cu plante subacvatice (semnătura secetei). Reconstituirea de temperatură pe ultimii 6000 de ani ne arată perioade mai uscate/secetoase, cea mai puternică fiind acum 1.000 de ani (Perioada Medievală Caldă – o perioadă de aproximativ 200 de ani cu temperaturi mai blânde). Seceta recentă este acoperită de semnalul din activitățile umane (date în curs de publicare)”.

Modificările de mediu din ultimii 100 de ani din Lacul Ighiel

Într-o altă lucrare publicată recent, echipa de cercetători din care a făcut parte s-a uitat la modificările de mediu din ultimii 100 de ani din Lacul Ighiel.

”Am observat că în cazul Lacului Ighiel, ultimele patru-cinci decenii sunt marcate de modificări ireversibile și fără precedent, atât la nivelul bazinului hidrografic (suprafața de unde lacul își adună informațiile), cu suprafețe puternic erodate, cât si la nivelul ecosistemului lacustru (plante și microorganisme), lacul fiind acum într-un proces accelerat de eutrofizare (creșterea masei organice din apă – n.r.).

Aceste modificări sunt generate de activitatea umană: defrișări și pășunat intensiv, introducerea unor specii de pește, construirea stăvilarelor pe afluenți. Deși acest lac nu va putea reveni la starea „naturală”, înainte de modificările induse de activitățile noastre, în lucrare propunem câteva măsuri ce ar putea fi luate de autorități pentru a limita aceste efecte, și anume: limitare pășunat și despăduriri, limitare activități recreative în apropiere, un mai bun management al utilizării terenurilor”.

Lucrarea publicată în 2018 aduce informații valoroase și cu privire la modificările recente ale suprafeței de pădure și implicațiile acestor modificări asupra Lacului Roșu. Cu o vechime de 170 de ani, Lacul Roșu este un important obiectiv turistic afectat recent de despăduriri masive. Studiul arată problematica despăduririlor din Carpații românești, un subiect controversat în ultimii ani, a efectelor de mediu pe termen-lung și cea a managementului defectuos al ariilor protejate.

Analiza s-a bazat pe o abordare multidirecțională, de tip cauză-efect, modificările la nivelul suprafeței de pădure au fost cuantificate în baza hărților istorice și a imaginilor satelitare (Landsat), în timp ce modificările proceselor geomorfologice au fost stabilite pe baza analizelor secvențelor sedimentare din lac.

Dacă la scară seculară arătăm că modificările din bazin sunt răspunsul combinat al factorilor naturali (perioade cu precipitații abundente) și al activităților umane, la scară multi-decadală (ultimii 23 de ani) observăm că despăduririle locale fără precedent (dependente de situația socio-politică, legislație) au dus la destabilizarea bazinului hidrografic și la intensificarea proceselor de eroziune (lacul a primit mai mult sediment, care înseamnă că suprafețele din bazin au mai puțină vegetație, organismele din lac primesc mai mulți nutrienți, deci sunt mai prolifice și pot duce la eutrofizare, „moarte clinică” a ecosistemului).

Studiem trecutul pentru a înțelege viitorul

Studiind istoria climei, paleoclimatologii încearcă să vadă dacă pot veni cu niște probabilități și emite câteva avertismente despre ce se va întâmpla.

”Aceste informații sunt introduse în modele matematice pentru a face prognoze, pentru a ne asigura că moștenirea lăsată generațiilor viitoare nu este periclitată. Trecutul memorat de arhivele naturale este cheia către un viitor sustenabil. Înțelegerea climatului din trecut ne ajută să explicăm cum s-a dezvoltat natura, spre exemplu cum s-au dezvoltat ecosistemele actuale și cum ne-am dezvoltat noi ca civilizație”, spune cercetătoarea, care explică și câteva avertismente:

”Modelele climatice pesimiste ne arată o încălzire de 2 până la 6 Celsius în următorii 100 de ani, o rată de creștere de 20 de ori mai rapidă comparativ cu modificările din trecut, când astfel de încălziri durau câteva mii de ani. Unele perioade calde din trecut precum Eemianul și Maximul Termic Paleocen-Eocen ne pot servi ca și scenariu pentru viitor.

• Eemianul, perioada caldă/interglaciară de acum 130.000-117.000 de ani, era caracterizată de temperaturii medii globale cu 2-3 Celsius mai ridicate comparativ cu cele de acum, cu un nivel al mării cu 5-8 m mai ridicat decât cel din prezent (suficient pentru a inunda orașele moderne de coastă), iar suprafața stratului de gheață din Groenlanda era mai mică cu o treime, similar cu ceea s-ar putea întâmpla în viitor. Totuși, deși a fost generată de modificări în orbita pământului, această încălzire s-a produs de-a lungul a câteva mii de ani și ne arată că, în cazul scenariilor climatice moderate, o ușoară creștere a temperaturilor ar cauza suficiente daune. 

• Maximul Termic Paleocen-Eocen a avut loc acum 55 milioane de ani și a fost declanșat de acumulări de gaze cu efect de seră. Temperaturile medii globale au crescut cu 5-6 grade de-a lungul a câteva mii de ani și s-au recuperat complet în 100.000-200.000 de ani. Regiunile polare erau lipsite de gheață, iar Oceanul Arctic era un lac mărginit de păduri de foioase. Această super seră este un exemplu elocvent pentru ce ne-am putea aștepta în viitor într-un scenariu climatic pesimist”. Într-un final nu vorbim doar de supraviețuire, ci mai degrabă de timpul și capacitatea noastră de adaptare.

În ceea ce privește clima României, aceasta este complexă pentru că ne aflăm la intersecția a trei mase de aer: siberian (din nord, foarte rece), atlantic (dinspre vest) și mediteraneean (din sud). „Confluența aceasta este dată de faptul că avem Carpații, care nu permit maselor de aer să circule mai departe. Și mai e Marea Neagră – toate masele de aer care se formează deasupra mărilor sunt mai umede și blânde. Influența localizată a acestor mase de aer tot timpul va rămâne în zona de curbură a Carpaților, nu reușește să treacă mai departe, e obturată de Carpați. Aceasta face zona noastră mai interesantă și diferită de vestul Europei. Eu cred că dacă e mai complex, e mult mai interesant și ar trebui cumva să atragă mai mult interes”, povestește Aritina Haliuc.