Cientistas a bordo de um navio de investigação do Reino Unido depararam-se com um pulso submarino violento, desencadeado pelo colapso de frentes glaciares. A descoberta expõe um motor poderoso de mistura do oceano que pode acelerar o degelo na Antártida e influenciar sistemas climáticos em todo o mundo.
Tsunamis submarinos escondidos gerados pelo desprendimento de gelo (calving)
Quando um glaciar sofre desprendimento de gelo (calving) e um iceberg se solta, o espetáculo parece breve: o gelo desaba, a água salpica, os turistas tiram fotografias e, pouco depois, a superfície volta a acalmar. Só que, debaixo de água, a agitação está longe de terminar.
Investigadores britânicos relatam agora que estes episódios de calving conseguem produzir ondas submarinas intensas - com energia comparável à de pequenos tsunamis - que se propagam pelo Oceano Antártico ao longo de quilómetros.
"Estas ondas permanecem invisíveis à superfície, mas podem elevar-se vários metros de altura debaixo de água, sacudindo e remexendo camadas inteiras do oceano."
Em vez de avançarem em direcção à costa, estas ondas deslocam-se no interior da coluna de água. Arrastam água profunda quente e salgada para cima e empurram para baixo água superficial fria e rica em oxigénio. Nutrientes retidos em profundidade sobem em direcção à luz, enquanto o calor vindo de baixo alcança a base de plataformas de gelo próximas.
Este mecanismo oculto - durante muito tempo subestimado - pode ter um papel relevante na rapidez com que o gelo antártico derrete e na forma como o oceano global armazena calor e carbono.
Uma descoberta fortuita a bordo de um navio científico do Reino Unido
O fenómeno veio ao de cima quase por acaso. Uma equipa no navio de investigação britânico RRS James Clark Ross estava a acompanhar as condições do oceano junto de um glaciar em fase activa quando a natureza lhes ofereceu uma experiência rara.
Os instrumentos registaram medições de instantes antes, durante e depois de um grande evento de calving. À medida que enormes massas de gelo se desprendiam, os sensores detetaram oscilações súbitas que não batiam certo com explicações convencionais.
Mudanças de vento não encaixavam no momento do evento. As marés eram demasiado fracas. E a perda de calor à superfície não justificava as alterações violentas de temperatura e de turbulência em profundidade.
Os dados apontaram, em vez disso, para ondas poderosas geradas pelo impacto do gelo em queda. Essas ondas avançaram para fora como ondulações depois de uma pedra cair num lago - mas em três dimensões e numa escala muito maior.
O RRS James Clark Ross, antigo navio do Serviço Antártico Britânico (reforçado para gelo e usado tanto para investigação como para apoio logístico), passou entretanto para serviço ucraniano com o nome Noosfera. Ainda assim, o conjunto de dados recolhido em águas antárticas continua a mudar a forma como os oceanógrafos entendem a dinâmica polar.
Um motor de mistura com força comparável à do vento
Até aqui, a maioria dos modelos climáticos e oceânicos assumia que a mistura na Antártida era dominada por três factores: vento, marés e perda de calor à superfície. A nova investigação sugere que existe um quarto interveniente que merece entrar nas contas.
"Estimativas preliminares mostram que tsunamis submarinos gerados pelo calving podem igualar a potência de mistura de ventos polares fortes e, em certos momentos, exceder a influência das marés."
Esta mistura adicional não se limita a remexer água de forma inofensiva. Pode transportar água relativamente quente das profundezas até à face inferior de plataformas de gelo flutuantes. Esse processo afina as plataformas e reduz o efeito de “escora” que trava os glaciares em terra.
Quando os glaciares aceleram, o calving torna-se mais frequente. E cada nova massa de gelo que entra no mar pode produzir novas ondas. O resultado é um ciclo de retroalimentação preocupante: a queda de gelo cria condições que favorecem ainda mais perda de gelo.
Estação de Rothera e um novo navio polar no terreno
Para compreender este processo com mais detalhe, os investigadores transformaram a própria Antártida num laboratório natural. Um ponto-chave é a Estação de Investigação de Rothera, base britânica na Península Antártica.
A partir daí, as equipas seguem para o navio polar mais recente do Reino Unido, o RRS Sir David Attenborough, para observar frentes glaciares activas onde o gelo fratura diariamente e cai directamente no Oceano Antártico.
Cada episódio de calving passa a ser uma experiência ao vivo. Os cientistas sincronizam os instrumentos para captar o instante em que o gelo atinge a água, seguem as ondas que se formam e medem depois como muda a estrutura do oceano em redor.
Como seguir uma onda invisível com tecnologia de ponta
Os tsunamis submarinos quase não deixam marcas visíveis à superfície, por isso as equipas recorrem a um conjunto de ferramentas avançadas para os detetar em tempo real:
- Imagens de satélite e câmaras remotas acompanham frentes glaciares, procurando fendas e ruturas.
- Drones voam baixo sobre a orla do gelo, filmando eventos de calving e mapeando a geometria da face do glaciar.
- Veículos subaquáticos autónomos (AUV) deslocam-se sob a superfície congestionada por gelo para amostrar água ao longo das trajectórias das ondas.
- Instrumentos ancorados no fundo marinho registam pressão, correntes e turbulência à passagem das ondas.
- Algoritmos de aprendizagem automática analisam séries de satélite para assinalar eventos de calving que poderiam passar despercebidos.
- Modelos numéricos simulam como o embate de um bloco de gelo na água se converte em energia de onda e em mistura.
O oceanógrafo Michael Meredith, do Serviço Antártico Britânico, e os seus colegas sublinham que o objectivo não é apenas descrever uma curiosidade. Pretendem que estes processos sejam incorporados em modelos climáticos, para que as projecções futuras da subida do nível do mar e da circulação oceânica deixem de ignorar esta fonte escondida de mistura.
"Integrar ondas geradas pelo calving em simulações climáticas pode afinar previsões do degelo antártico e dos impactos climáticos a jusante nas próximas décadas."
Glaciar Sheldon: um tanque de ensaio natural
Um dos estudos de caso mais úteis situa-se no Glaciar Sheldon, um glaciar costeiro usado como laboratório de física no mundo real. Aqui, veículos submersíveis autónomos patrulham repetidamente a água em frente à face glaciar.
Medem temperatura, salinidade, velocidade das correntes e níveis de nutrientes - por vezes metro a metro. Quando uma grande placa de gelo cai, os robôs seguem a onda resultante à medida que ela avança para fora e para baixo.
Estes dados mostram a rapidez com que a coluna de água se revolve, até que ponto o calor sobe e quanto tempo dura a turbulência. Em paralelo, biólogos analisam a resposta das comunidades de plâncton quando nutrientes armazenados em profundidade atingem, de repente, as camadas iluminadas pelo sol.
Como o plâncton está na base da cadeia alimentar marinha, estes impulsos de mistura podem alterar as condições de alimentação para krill, peixes, pinguins e baleias muito para lá da frente glaciar.
Um esforço internacional com implicações globais
O trabalho integra o POLOMINTS, um projecto internacional liderado pelo Serviço Antártico Britânico com parceiros do Reino Unido, dos Estados Unidos e da Polónia. Instituições como a Instituição Scripps de Oceanografia e a Universidade de Southampton contribuem com experiência tanto em trabalho de campo como em modelação avançada.
O financiamento do Conselho de Investigação do Ambiente Natural do Reino Unido reflecte a ligação directa destas ondas submarinas a preocupações públicas urgentes. Compreender melhor a mistura na Antártida ajuda a refinar projecções do nível do mar, previsões de trajectórias de tempestades e até estimativas de quanto carbono o oceano consegue absorver da atmosfera.
Porque é que estas ondas importam muito longe da Antártida
O Oceano Antártico funciona como um guardião global: absorve uma grande parte do excesso de calor do planeta e uma fracção significativa do dióxido de carbono libertado pela actividade humana. Pequenas alterações na forma como este oceano se mistura podem repercutir-se pelos sistemas climáticos em todo o lado.
Uma mistura mais intensa junto à Antártida pode conduzir mais calor até às plataformas de gelo; mas também pode mudar a profundidade a que calor e carbono afundam. Isso influencia a rapidez com que o oceano superior aquece e como os padrões meteorológicos se ajustam em regiões tão distantes como o Atlântico Norte ou o Oceano Índico.
| Processo | Efeito local perto da Antártida | Potencial consequência global |
|---|---|---|
| Ondas geradas pelo calving | Mais calor na base dos glaciares, degelo mais rápido | Maior subida do nível do mar ao longo de décadas |
| Mistura acrescida de nutrientes | Aumentos de curta duração no crescimento do plâncton | Alterações na absorção de carbono e nas redes alimentares marinhas |
| Formação de água profunda alterada | Densidade e estrutura diferentes das águas antárticas | Mudanças nos padrões de circulação oceânica global |
Termos-chave e o que significam para o resto de nós
Dois conceitos estão no centro desta investigação: calving e ondas internas. Calving descreve o momento em que uma porção de gelo se separa de um glaciar ou de uma plataforma de gelo e cai no mar. Ondas internas são ondas que se deslocam dentro do oceano, e não à superfície. Viajam ao longo de fronteiras entre camadas de água com temperaturas ou densidades diferentes.
Quando um grande bloco de gelo entra no mar, pode gerar ondas internas fortes que fazem essas camadas oscilar para cima e para baixo. A energia que, de outra forma, ficaria no impacto do gelo a despenhar-se transfere-se para a água circundante - e é essa energia que realiza o trabalho de mistura.
Pode parecer abstracto, mas os efeitos acabam por ser muito concretos: mais alguns milímetros de subida do nível médio global do mar, uma trajectória de tempestades ligeiramente mais vigorosa no Hemisfério Sul, ou uma mudança na frequência com que cidades costeiras enfrentam inundações por maré no final deste século.
Cenários futuros e perguntas em aberto
O passo seguinte passa por testar cenários em que eventos de calving se tornam mais frequentes à medida que as temperaturas do ar e do oceano sobem. Nessas simulações, os tsunamis submarinos deixam de surgir como raridades e passam a aparecer como motores regulares de mistura em pontos críticos da Antártida.
Persistem, contudo, várias perguntas. Qual é o tamanho mínimo dos blocos de gelo para gerar as ondas mais fortes? A forma do fundo marinho perto de um glaciar amplifica ou atenua o efeito? E de que modo tempestades, a evolução do gelo marinho e o aquecimento induzido pela actividade humana interagem com este processo, ano após ano?
As equipas que trabalham em Rothera, no Glaciar Sheldon e noutros locais antárticos esperam que registos mais longos e detalhados fechem estas lacunas. As medições alimentam modelos globais que simulam décadas no futuro, oferecendo a governos e a responsáveis pelo planeamento costeiro uma leitura mais nítida dos riscos que podem nascer de ondas formadas num recanto remoto e silencioso do planeta.
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