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Nos oceanos, tamanho é documento!

Por que alguns mares são mais salgados que outros? Por que a temperatura no Hemisfério Norte varia mais que no Hemisfério Sul? Qual é o oceano mais quente? Tudo isso tem a ver com o formato dos nossos oceanos. Hoje  conversaremos sobre como as dimensões do oceano influenciam em alguns dos processos físicos mais comuns!

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Ocean Waves. UN DESA.

 

A maior parte da superfície terrestre é coberta por mar, cerca de 71% oceano e 29% continentes. Esses 71% correspondem a um volume de água de aproximadamente 1.360.000 km3 de água. A profundidade média dos oceanos é de 4km e, em relação ao nível do mar, os oceanos possuem maiores diferenças altimétricas do que os continentes. Enquanto somente 11% da superfície terrestre está acima de 2000m, 84% do assoalho oceânico tem profundidade superior a 2000m. As máximas de ambos, no entanto, são similares com a Fossa das Marianas >11.000m e o monte Everest com quase 9000m. Apesar da profundidade média dos oceanos ficar em torno de 4000 m, essa distância vertical é relativamente pequena quando comparada à escala horizontal dos oceanos, que está entre 5000km e 15.000km. O oceano é uma camada bem fina em relação a superfície terrestre e, para sua adequada representação, precisa de exagero da escala vertical. 

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Relação entre a altitude dos continentes e a profundidade do oceano. Fonte: Reproduzido de Emanuelly Verde.

 

O oceano é “mais alto”, contém um impressionante volume de água e diversas subdivisões e feições topográficas. Como isso influencia nas características físicas dos oceanos?

MARES E DIMENSÕES 

Os oceanos são bacias na superfície sólida da Terra contendo água salgada. As maiores áreas oceânicas são o Oceano Pacífico, o Oceano Índico, o Oceano Atlântico, o Oceano Ártico e o Oceano Austral. Os primeiros 4 são claramente divididos por massas continentais, mas os limites que o Oceano Austral faz ao norte com os outros oceanos são dinâmicos. Ou seja, são determinados somente pelas características das águas e pela circulação. A Corrente Circumpolar Antártica é a corrente principal da Antártica e suas frentes são consideradas como os limites dinâmicos do oceano Austral.  

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Mapa-mundi com divisões do planeta em hemisférios, oceanos e massas continentais. Encyclopædia Britannica, Inc.

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Observe a demarcação do Oceano Austral. Ao contrário dos demais oceanos, demarcação é dinâmica. Nesse caso, ele é demarcado ao norte pela Zona de Convergência Antártica e ao Sul pelo continente Antártico.

 

Além das bacias oceânicas, existem os Mares Marginais. Eles são bacias de água salgada razoavelmente grandes que são conectadas ao oceano aberto por um ou alguns canais estreitos. Os que são conectados por poucos canais são chamados de mares mediterrâneos, em referência ao Mar Mediterrâneo do continente europeu.

→ Mar Mediterrâneo

O Mar Mediterrâneo apresenta um balanço negativo de P-E (precipitação e evaporação), ou seja, menos entrada de água doce (deságue de rios e precipitação) e mais evaporação.

→ Mar Negro

Exemplo de balanço positivo, ele se conecta ao Mar Mediterrâneo.

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Note como o Mar Negro (Black Sea) se conecta ao Mar Mediterrâneo por um pequena passagem em seu limite sul. Fonte: Free World Maps.

 

O termo mar também é utilizado para porções do oceano que não são divididas por terra, mas tem características oceanográficas locais que as distinguem do seu entorno.

→ Mar da Noruega

O Mar da Noruega se caracteriza pela presença de uma batimetria profunda que “aprisiona” as águas naquela região. Essas bacias profundas podem servir de proxy em estudos, pois a renovação das águas é bastante lenta.

→ Mar do Sargasso

É uma região cercada por correntes oceânicas e que está inserida em um giro anticiclônico. É conhecido pela grande concentração de algas que acaba sendo deslocada para seu interior.

À esquerda, esquema ilustrativo da circulação dominante no Mar do Sargasso (Fonte: Domínio Público). À direita, foto da localidade mostrando a acumulação de algas (Fonte: European Space Agency). 

A forma, a profundidade e a localização geográfica dos oceanos afetam as características gerais de circulação de cada oceano. 

→  Proporção de água para terra em cada hemisfério – HN 1.5:1 / HS 4:1. 

O potencial calorífico da água é muito maior do que o dos continentes, tornando os oceanos um excelente regulador térmico. Ou seja, essa proporção influencia diretamente na amplitude térmica, que por sua vez influencia o gradiente de pressão, que influencia a intensidade dos ventos e que transfere momentum às correntes superficiais. A maior amplitude térmica se dá no HN, por ter menos água.

→ Largura das Bacias

O Atlântico forma um “S” bem marcado no seu centro e o Pacífico possui uma distribuição mais oval o que impacta em como a circulação se ajusta à mudança de fatores que a influenciam. A diferença de largura implica por exemplo, nas características termohalinas (salinidade e temperatura) de cada oceano. O Pacífico, para uma mesma latitude, apresenta regiões (mais extensas) com temperatura superficiais mais altas do que as do Atlântico. Isso acontece porque o Oceano Pacífico é significativamente mais amplo perto do equador do que o Atlântico.

Compare a largura das bacias.  Fonte: CIA – The World Factbook.

 

Mas como exatamente se dá esse processo de aquecimento desigual? A maior parte do aquecimento dos oceanos e exportação de calor tem lugar nas regiões equatoriais, e é importante notar que as águas não são estacionárias. De forma geral, a circulação nos oceanos abertos pode ser descrito como giros anticiclônicos – giros conduzidos pelo vento, no sentido horário no hemisfério Norte e sentido anti-horário no hemisfério sul. Assim, em ambos os oceanos Atlântico e Pacífico, as águas do oceano viajam para o oeste ao longo do equador a cerca de 10-15 cm/s.

O Atlântico tem cerca de 6.500 km de largura na linha do equador, enquanto o Pacífico tem quase 18.000 km de largura. Isto significa que no Atlântico, as águas passam por sua região de maior aquecimento durante cerca de 45 dias, enquanto no Pacífico passam por este aquecimento por cerca de 125 dias antes de serem desviados norte e sul para os giros subtropicais.

Assim, as águas superficiais do Pacífico se submetem a esse aquecimento por quase 3 vezes mais tempo que as águas do Atlântico, resultando em temperaturas de superfície mais elevadas e maior exportação de calor para latitudes mais altas.

→  Volume

O Oceano Pacífico abriga cerca de 49% do volume total dos oceanos, representando mais do que o volume do Atlântico e do Índico somados.

→  Limites latitudinais

Observando o oceano Índico, percebemos que ele não faz parte de nenhuma região polar. A inexistência de regiões frias, impede que se forme água de fundo ou profunda no Índico.

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Observe o Oceano Índico, área hachurada, não se estende ao sul de 60°S. Fonte: CIA – The World FactbookCIA – The World Factbook

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Referências

  1. Lynne D Talley. Descriptive physical oceanography: an introduction. Academic press, 2011.
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Como estarão a Antártica e o Oceano Austral em 2070?

 

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Foto: Iceberg no Setor Atlântico do Oceano Austral. OPERANTAR XXXIII. Natalia Ribeiro

Apesar de ser uma das regiões mais remotas do planeta, a Antártica está completamente acoplada ao restante do sistema climático terrestre. As teleconexões oceânicas e atmosféricas se comunicam com as variações do clima das baixas às altas latitudes, influenciando a atmosfera polar, a estabilidade das plataformas de gelo, o gelo marinho e a própria biosfera. Dada a influência da Antártica e do Oceano Austral no aumento do nível do mar, clima e ecossistemas marinhos em geral, mudanças na região trazem consequências generalizadas para o planeta e para a humanidade. Por conta da situação política do continente e do oceano, que são divididos e regulados por um conjunto de países através do Tratado Antártico, todas as decisões dependem de esforço global e, portanto, estão idealmente atreladas aos interesses de todos e não somente a uma nação. Dessa forma, as decisões tomadas no presente, serão as responsáveis por como será o mundo do futuro para as crianças de hoje.

Em um estudo publicado recentemente na revista Nature, pesquisadores discutem dois cenários sob a perspectiva de um observador do futuro, baseado nas decisões tomadas 50 anos antes. (1) No primeiro cenário, as emissões de gases do Efeito Estufa não foram controladas, o clima segue esquentando e as decisões tomadas para responder às mudanças climáticas foram inefetivas de forma geral. (2) No segundo cenário, ações ambiciosas foram tomadas para limitar as emissões de gases do Efeito Estufa e para estabelecer políticas que reduzissem a pressão antropogênica sobre o ambiente. Para desenvolver esses cenários foram utilizados dados quantitativos de modelos climáticos para variáveis físicas e químicas e, quando não era possível (ex. avaliação da situação dos sistemas biológicos e sociais), foi feita uma análise heurística, baseada no entendimento dos processos e respostas conhecidas de mudanças passadas.

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Fig. 1 | Antártica e Oceano Austral em 2070, sob os cenários de “baixas emissões/ações efetivas (esquerda) e “altas emissões/ações fracas” (direita).

(1) Antártica em 2070 sob altas emissões, segundo nosso viajante do futuro:

“Observando os 50 anos anteriores, fica claro que os últimos 50 anos se desenvolveram de acordo com o esperado pelo 5˚ Relatório do IPCC (2013). A demanda por alimentos e energia aumentou devido ao crescimento populacional e foi suprida por intensa atividade agrícola, principalmente sustentada por combustíveis fósseis e desmatamento. Isso, aliada à falta de regulação das emissões, acabou por aumentar ainda mais as emissões de gases de efeito estufa.

A temperatura média do ar já é mais de 3.5˚C mais alta que no fim do século XIX, o que excede os 2˚C recomendados pelos acordos climáticos internacionais (como o Acordo de Paris). A temperatura do Oceano Austral aumentou 1.9˚C o que, aliada à dessalinização por conta do aumento da precipitação, causou profundas mudanças na circulação dos oceanos e colapso de plataformas de gelo tanto do oeste como do leste da Antártica. Os icebergs gerados são cuidadosamente monitorados por conta do aumento do tráfego de navios na área, tanto de turismo como navios de pesca e navios comerciais. A melhora do acesso ao continente, aumentou consideravelmente a pesca. Rapidamente a sobrepesca de algumas espécies base alterou as cadeias tróficas, diminuindo o número de predadores de topo (como os pinguins) e ferindo a biodiversidade da região. Espécies invasoras no continente, especialmente de plantas, também são uma realidade.

O aumento do nível do mar já causa mais de 1 trilhão de dólares de prejuízo por conta de 27 cm de aumento, e as taxas esperadas para os próximos anos consideram um aumento de 10m irreversível, números similares ao último período de deglaciação da Terra.

As alianças começam a dar sinais de desgaste. Muitas discussões sobre criação de espécies marinhas e, principalmente, mineração, e como esses recursos poderiam ser divididos entre as nações causam conflitos que parecem ser irreversíveis. A conservação vai perdendo a importância e a Antártica hoje é tratada como um Parque Nacional ou reserva ambiental, vivendo precariamente do balanço entre turismo, lucro possível e conservação da biodiversidade.”

(2) Antártica em 2070 sob baixas emissões, segundo nosso viajante do futuro:

“Embora as perspectivas de ação global eficaz para mitigar as emissões parecessem sombrias em 2015, a subsequente ratificação do acordo climático das Nações Unidas em Paris (Acordo de Paris) por 196 países, anunciou uma nova era de cooperação internacional para reduzir as emissões de gases de efeito estufa. A redução mais rápida do que o previsto nos custos das energias renováveis ​​desencadeou uma rápida transição do carvão. Um aumento na magnitude e frequência de eventos climáticos extremos que afetam grandes populações e economias destacou a vulnerabilidade generalizada e convenceu os tomadores de decisão a aumentar sua ambição de reduzir as emissões de gases de efeito estufa, com o forte envolvimento de cidades, regiões e empresas. Como resultado dessas políticas, a ampliação dos feedbacks de carbono não foi acionada, e estamos agora no caminho para manter o aquecimento bem abaixo da meta de 2°C. Novos caminhos financeiros ajudaram a criar um mercado de carbono funcional e equitativo, que é um incentivo para a rápida transição para uma economia de baixo carbono. Líderes empresariais e gestores de fundos começaram a apreciar as oportunidades financeiras e outros co-benefícios da transição associada à descarbonização, e as novas tecnologias permitiram o sequestro seguro e eficiente e, por fim, a remoção de gases de efeito estufa da atmosfera. O amplo reconhecimento dos perigos do uso irrestrito de combustíveis fósseis inspirou mudanças nos padrões de consumo no mundo desenvolvido, incluindo mudanças em dietas baseadas em plantas mais sustentáveis ​​e mudanças na agricultura e práticas de uso da terra. A disponibilidade de energia renovável de baixo custo permitiu que os países em desenvolvimento fornecessem energia acessível e diminuíssem a pobreza.

A temperatura do ar e demais aspectos da atmosfera, como o padrão de ventos, se mantiveram muito similares aos padrões de 50 anos atrás. As tendências de aquecimento e dessalinização no Oceano Austral observadas no início do século XXI foram se reduzindo até reverterem entre 2020 e 2050. As plataformas de gelo ficaram menos expostas às águas quentes, mas essa mudança não aconteceu rápido o suficiente para preservar as plataformas do oeste da Antártica. Quanto às plataformas do leste da Antártica, mais volumosas, estas se mantiveram relativamente intactas. O aumento do nível do mar foi de 6cm e continua principalmente sendo derivado da expansão térmica. O gelo marinho também retraiu, mas apenas 15%.

Em relação à biodiversidade, a estrutura continua muito parecida com a de 50 anos atrás e as espécies invasoras continuam controladas, principalmente porque a relativa estabilidade da  temperatura manteve o ambiente inóspito para as espécies que dominam os outros continentes. As ações mitigatórias também foram efetivas em diminuir a taxa de acidificação dos oceanos, preservando a biodiversidade dependente de cálcio e aragonita.

Como reflexo dos bons resultados do Acordo de Paris e motivadas por uma apreciação mais clara das ameaças à região e o valor global de uma melhor compreensão da Antártica e suas ligações com latitudes mais baixas, as nações envolvidas reafirmaram o compromisso de manter a Antártida como uma reserva natural para a paz e ciência.”

E o presente?

Os dois cenários são altamente especulativos e, segundo os autores, a intenção do estudo prioriza mais catalisar a discussão do que fazer previsões diretas para o futuro. A principal lição é que as escolhas feitas na próxima década irão determinar que trajetória seguiremos enquanto humanidade e que, apesar de o caminho da preservação e mitigação não ser fácil, ele é possível.

 

 

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Referências

Rintoul, S.; Chown, S.; Deconto, R.; England, M.; Fricker, H.; Masson-Delmotte, V.; Naish, T.; Siegert, M. and  J. Xavier. 2018. Choosing the future of Antarctica. Nature, 558, 233 – 241.

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Os exploradores antárticos: conheça a contribuição dos mamíferos marinhos no estudo dos ecossistemas polares.

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Imagem: agu.org

O Oceano Austral (que pode ser definido como toda área oceânica abaixo dos 60° S de latitude) possui características importantes que lhe conferem um papel de destaque no entendimento das questões relativas às mudanças climáticas globais. Ao mesmo tempo em que é uma das regiões de maior produtividade biológica do mundo¹, também atua na ventilação* das camadas profundas de grande parte dos oceanos globais, sendo então responsável por grande parte do transporte global de calor e água doce e por retirar e armazenar CO2 atmosférico2. Estudos indicam que a sensibilidade desse oceano às mudanças climáticas parece ser maior do que a do resto do planeta3, o que evidencia ainda mais a importância do entendimento dos processos atmosféricos e oceânicos da região.  

Entretanto, a amostragem desse oceano é um desafio bem conhecido da comunidade científica. Fazer pesquisa é muito caro! E na Antártica, mais caro ainda, sem contar as dificuldades de logística impostas pelo clima polar.  A coleta de dados oceanográficos por si só já “quebra a banca”, pois exige o uso de navios – um navio “simples” de pesquisa pode custar até 50.000 reais por dia de mar! Além disso, muitas vezes a quantidade de gelo marinho impede os navios de se aproximarem de áreas de interesse científico, como as cavidades subglaciais e as plataformas continentais. O difícil acesso, condições climáticas adversas (ventos fortes, baixas temperaturas) e os altos valores levam a uma falta de dados observacionais nesse oceano quando comparado a outras regiões.

Para driblar essas dificuldades, o campo da oceanografia operacional tem focado no desenvolvimento de plataformas autônomas de amostragem, como os perfiladores ARGO (Fig. 1), instrumentos autônomos medem temperatura e salinidade (podendo agregar mais sensores, como o fluorímetro para medição de clorofila) do oceano até 2000m, transmitindo os dados via satélite quando em superfície. Operar esses equipamentos em áreas com muito gelo marinho, no entanto, pode se tornar muito complicado, já que ele precisa ficar em superfície em torno de 10h a cada 10 dias para transmitir os dados coletados. Isso faz com que o uso desses equipamentos seja bastante restrito no Oceano Austral (Fig. 2). 

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Figura 1. Ciclo de funcionamento dos perfiladores ARGO: (1) Perfil de salinidade, temperatura e profundidade até 1000m, (2) deriva por 9 dias, (3) desce até 2000m e, finalmente, (4) perfil de subida e transmissão dos dados do ciclo. Fonte: ARGO PROGRAMME.

 

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Figura 2. Distribuição atual dos perfiladores ARGO. Note que o uso desses equipamentos não é compatível com a presença de gelo marinho, o que faz com que não existam muitos deles ativos no Oceano Austral. Fonte: ARGO PROGRAMME, figura do colaborador UCSD.

Nesse contexto, percebeu-se que investigar esse ambiente tão importante requer ajuda dos moradores do continente gelado. Alguns mamíferos marinhos viajam milhares de quilômetros em busca de comida, mergulhando a profundidades de até 1000 m (caso dos elefantes-marinhos). Algumas focas se alimentam sob as plataformas de gelo e nas plataformas continentais, visitando constantemente, inverno e verão, áreas de difícil acesso até mesmo para navios quebra-gelo. Instrumentar esses animais com sensores (temperatura, salinidade, etc), não só permite que se observe diretamente o comportamento alimentar (ou forrageio) dessas espécies, mas garante a obtenção de dados oceanográficos únicos em áreas extremamente remotas nos ecossistemas polares (Fig. 3).  

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Figura 3. Foca instrumentada pelo Australia’s Integrated Marine Observing System (IMOS). Fonte: News Research to Reality, Universidade da Tasmania.

Depois de uma iniciativa científica internacional chamada Southern Elephant seals as Oceanographic Samplers (SEaOS) iniciada em 2004, que foi responsável por instrumentar um grande número de elefantes-marinhos, o projeto MEOP (Marine Mammals Exploring the Oceans Pole to Pole) se estabeleceu durante o Ano Polar Internacional com o objetivo de coordenar os esforços entre programas científicos de países que estivessem investindo nesse tipo de amostragem (entre eles o Brasil, através do financiamento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq) (Fig. 4). Hoje, cerca de 200 elefantes marinhos são equipados todos os anos com sensores de condutividade (que mede salinidade), temperatura e pressão (CTD) e os mamíferos marinhos são responsáveis por 98% dos dados coletados sob o gelo marinho e por 80% de todos os dados de temperatura e salinidade do oceano Austral como um todo4.  

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Figura 4. Posição dos dados coletados por mamíferos marinhos disponíveis para uso científico. A contribuição do Brasil (em azul) é de 15505 perfis, coletados por 28 instrumentos.

Para garantir que não haverá qualquer dano aos animais e evitar que o aparelho interfira na vida normal deles, existe um rígido protocolo para a instalação do equipamento. O CTD é colado à pele do mamífero, assim que administrada a sedação. Como eles passam por um processo de muda todos os anos, o instrumento eventualmente cai – se não for recuperado pelos pesquisadores antes. Logo que os CTDs são instalados, eles já passam a coletar dados quando os animais estão dentro da água. Quando na superfície, os equipamentos transmitem os dados coletados via satélite, que são então processados e disponibilizados pelo MEOP para uso da comunidade científica (Fig. 5). No momento, são 371768 perfis disponíveis, de 2004 até Junho de 2016  (Fig. 4).

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Figura 5. Ciclo de funcionamento dos CTDs de mamíferos: (1) Instalação, (2) instrumento mede temperatura, salinidade, pressão enquanto o animal estiver na água (3) transmissão via satélite quando em superfície e, finalmente, (4) processamento e disponibiliazação para uso científico. Fonte: MEOP.

 

Os dados coletados têm permitido uma série de descobertas científicas. Na oceanografia física, por exemplo, os mamíferos já ajudaram a identificar um novo local de formação da Água de Fundo Antártica5 e taxa de formação de águas profundas6.Os dados hidrográficos coletados já foram capazes de refinar modelos que incluem gelo marinho e devem ajudar a melhorar as projeções de modelos oceânicos em geral. Esse monitoramento também têm sido importante para o estudo desses animais e da ecologia do ecossistema polar4. Como esses dados podem ser considerados novos, existe uma gama de possibilidades ainda não exploradas totalmente pelos cientistas.

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Filhote de Foca-de-Weddell. Fonte:  Wikipedia.

 

 

No aguardo das novas descobertas!

 

 

 

*Ventilação:  processo pelo qual águas superficiais formam águas intermediárias ao penetrarem extratos mais profundos (ocorre principalmente no inverno nas áreas subtropicais)7.

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Referências:

  1. Emerson, S. & Hedges, J. 2008. Chemical Oceanography and the Marine Carbon Cycle. Cambrigde University Press, Reino Unido, 453 p.
  2. Orsi, A.H., Johnson, G.C. & Bullister, J.L. 1999.Circulation, mixing and production of Antartic Bottom Water. Progress in Oceanography, 43: 55 – 109.
  3. Sprintall, J. 2003. Seasonal to interannual upper ocean variability in the Drake Passage. Journal of Marine Research, 61: 27-57.
  4. Roquet, F., & Coauthors. 2014. A Southern Indian Ocean database of hydrographic profiles obtained with instrumented elephant seals. Nature Scientific Data, 1: 140028.
  5. Ohshima, K., & Coauthors. 2013. Antarctic Bottom Water production by intense sea-ice formation in the Cape Darnley polynia. Nature Geoscience, NGEO1738.
  6. Williams, G., & Coauthors. 2016. The suppression of Antarctic bottom water formation by melting ice shelves in Prydz Bay. Nature Communications, 7, 12577.
  7.  Talley, L. D. Descriptive physical oceanography: an introduction. Academic press, 2011.
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Como se formam os furacões e porque eles podem se tornar mais frequentes e mais destrutivos.

Harvey, Irma, José, Kátia, Maria… A temporada dos furacões e tempestades tropicais do Atlântico 2017 veio com muito intensidade e potencial destrutivo, atingido principalmente as ilhas caribenhas, mas também partes dos Estados Unidos. Essa temporada tem chamado a atenção não somente pela quantidade de furacões, mas também pela intensidade deles e pelo seu tamanho. Pela primeira vez desde 2010, três furacões de alto potencial destrutivo estiveram ativos ao mesmo tempo no Oceano Atlântico (Ver figura abaixo); um deles, Irma, atingiu o continente com categoria 5 na escala Saffir-Simpson (ver Infográfico) com área de ação maior que o estado do Texas. O rastro de destruição deixados por esses furacões, em especial Harvey e Irma, é similar à temporada de 2005 quando os furacões Katrina e Wilma protagonizaram a maior destruição já registrada ao atingirem à Louisiana e o Caribe, respectivamente.

Os recentes eventos levantam o questionamento se a frequência e intensidade desses fenômenos seria considerada normal. Para discutir isso, o blog Cientistas Feministas explica como se formam os furacões e como o aquecimento global pode estar fortalecendo e aumentando a ocorrência desses fenômenos.

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Registro dos três furacões ativos no Oceano Atlântico na temporada de 2017. Fonte: National Hurricane Center, NOAA.

 

Como se formam os furacões?

Furacões são as tempestades mais violentas do nosso planeta e, como necessitam de calor para se formarem, normalmente ocorrem na região equatorial. Eles são classificados em cinco categorias em uma escala chamada Saffir-Simpson que levam em consideração a pressão medida no centro do fenômeno, velocidade dos ventos e tempestades provocadas pelo furacão¹.

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Infográfico da Escala Saffir-Simpson comparando com os ventos esperados para o furacão Irma. Fonte: BBC Brasil.

Os ingredientes básicos para a formação de um furacão são:

1) Ar quente e úmido como combustível || Os furacões se alimentam da água quente do oceano superficial e é por isso que somente se formam em regiões tropicais e equatoriais onde as águas oceânicas estão acima dos 26°C nos primeiros 50m de profundidade.

2) Vento || No caso dos furacões do oceano Atlântico, os ventos de leste para oeste que vêm da África na região equatorial são os responsáveis pela formação dessas estruturas. Quando em contato com a superfície do oceano quente, a água evapora e sobe. Esse vapor de água se resfria à medida que ganha altura, condensando novamente em gotículas de água e, eventualmente, formando as conhecidas nuvens de tempestade cumulonimbus.

Como o ar quente, mais leve, se moveu para cima, há menos ar deixado perto da superfície do oceano, gerando uma baixa pressão. O ar das áreas circundantes de maior pressão é “empurrado” para a área de baixa pressão. Então, esse ar “novo” aquece, fica mais úmido e também sobe. É dessa forma que as tempestades se formam: à medida que mais ar quente continua a subir, o ar circundante se arrasta para tomar seu lugar e, conforme o ar aquecido e úmido se eleva e esfria, o vapor d’água condensa formando mais nuvens. Todo o sistema de nuvens e vento gira (por conta do efeito de rotação da Terra) e cresce, alimentado pelo calor do oceano e água evaporando da superfície. Conforme o sistema vai girando mais rápido um olho com pressão bastante baixa se forma no centro para onde o ar das pressões mais alta flui enquanto a tempestade gira. Quando os ventos atingem 62 km/h, a tempestade é chamada de tempestade tropical. E quando as velocidades do vento atingem 119 km/h, a tempestade é oficialmente um furacão.

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À esquerda, um esquema feito pela NASA de um furacão, como se ele tivesse sido fatiado na horizontal. As setas vermelhas finas mostram o ar subindo da superfície do oceano e formando as camadas de nuvens ao redor do olho. As setas azuis representam o ar já resfriado e seco de alta pressão fluindo para o olho entre as nuvens. As setas vermelhas largas mostram o giro do cone de nuvens em ascensão.

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À direita uma imagem de satélite do Furacão Irma fornecida pelo NOAA Satellite and Information Service.

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Enquanto estiverem sobre o oceano superficial de águas quentes, os furacões irão crescer e aumentar sua velocidade. Esses sistemas geralmente se enfraquecem quando atingem a terra, porque já não estão sendo “alimentados” pela energia das águas quentes dos oceanos. No entanto, muitas vezes se movem para o interior, causando destruição por conta dos fortes ventos e grandes volumes de chuva antes de se desfazerem completamente².

Mudanças Climáticas vs Eventos Extremos

Já existe consenso entre a comunidade científica no sentido de que o aquecimento global levará, em tempo, à intensificação e ao aumento da frequência de eventos extremos, como enchentes, deslizamentos, secas, ondas de calor e furacões³. Já falamos um pouco sobre isso no último Dia Mundial dos Oceanos.

No caso da presente temporada de furacões do Atlântico, além do impacto do aquecimento global, é preciso analisar outros fatores que influenciam na formação dos furacões nessa região. Em anos de El Niño, fenômeno de aquecimento anômalo das águas do oceano Pacífico equatorial, os furacões tendem a aumentar sua incidência no Pacífico e reduzir sua frequência no Atlântico. Como nesse ano de 2017 não estamos em um ano de El Niño, é preciso também levar isso em consideração ao caracterizar a intensidade desses fenômenos².

De qualquer modo, a formação dos furacões e sua intensidade estão intimamente ligadas às temperaturas superficiais dos oceanos que aumentaram significativamente nas últimas décadas e continuarão aumentando pelo menos até o fim do século4. Um oceano mais quente tende a formar furacões em maior número e de maior intensidade. A série histórica do National Hurricane Center já mostra que houve um aumento nos furacões mais intensos e que a frequência dos furacões observada em 2017 não é normal, mas também não pode mais ser considerada uma exceção, visto que essa situação se repete a cada 15 anos em média².

O aumento na frequência e força desses fenômenos até que deixem de ser extremos e passem à chamada “condição normal” é uma das consequências diretas das mudanças climáticas de maior impacto econômico. Mais pesquisas são necessárias para que se quantifique a relação entre o aquecimento global e os furacões, mas as evidências já apontam para a necessidade imediata de mitigação dos efeitos das mudanças climáticas e controle de emissões de gases do efeito estufa a fim de evitar um futuro cenário catastrófico.

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Referências:

¹ What are Hurricanes? NASA knows series. https://www.nasa.gov/audience/forstudents/k-4/stories/nasa-knows/what-are-hurricanes-k4.html

² Tropical Cyclone Climatology, National Hurricane Center, NOAA, USA. http://www.nhc.noaa.gov/climo/

3 From, A. Explaining Extreme Events of 2014. 2015. Bulletin of the American Meteorological Society, 96 (12).

4 Change, IPCC Climate. 2013. The physical science basis. Contribution of working group I to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change, 1535 pp.

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Dia Mundial dos Oceanos: 7 motivos pelos quais o oceano está em perigo!

Nesse dia de celebração dos oceanos, é fundamental que se discutam também os impactos das nossas atividades nesse ecossistema. Conheça as ameaças.


O dia mundial dos oceanos é comemorado no dia 08 de Junho, sendo reconhecido pelas Nações Unidas desde 2008. Aqui no Brasil, nesse dia também se celebra a legalização da profissão de oceanóloga(o)/oceanógrafa(o), legislação aprovada pelo Congresso Nacional também no ano de 20081
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É um dia global de celebração dos oceanos, sua importância para o ecossistema e para a humanidade e colaboração para sua preservação. Entretanto, apesar de todos os esforços científicos e comunitários, os oceanos seguem sofrendo pressões antrópicas de todos os tipos, o que compromete não só a vida marinha, como a do ecossistema como um todo. Por isso, o blog Cientistas Feministas separou uma lista dos 7 (dos vários) motivos pelos quais temos muito o que nos preocupar com os oceanos:

1. Sobrepesca

Overfishing

Fonte: http://www.intoon.com/cartoons.cfm/id/96969

O oceano é fonte de proteínas para 1 bilhão de pessoas, representando cerca de 15% do total de proteína animal ingerida para pelo menos 4.5 bilhões2.

Sim, nós comemos muito peixe. E a indústria da pesca predatória, aliada à dieta de boa parte da população mundial, é responsável pela extinção de 90% de grandes espécies de peixe (ou predadores de topo) de algumas localidades3. Algumas das espécies remanescentes atingem menos da metade do tamanho médio que poderiam alcançar, devido também a sobreexploração dos recursos pesqueiros.

2. A sopa de plástico

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Fonte: Missouri Department of Conservation.

Outro problema sério relacionado aos impactos antrópicos é o nosso lixo – em particular o plástico. Estima-se que a quantidade de lixo lançada nos oceanos anualmente é de cerca de 8 milhões de toneladas4. Isso compromete num primeiro momento a saúde dos animais, que podem ter membros “estrangulados” por plástico. Eles ainda confundem plástico com comida ou ingerem a forma fragmentada desse lixo ao respirar, provocando uma falsa sensação de saciedade que pode levá-los a morte por inanição ou prejudicar sua flutuação impedindo que respirem adequadamente (tartarugas e mamíferos marinhos). Além disso, ao consumirmos animais marinhos contaminados por microplásticos, também estamos, de certa forma, ingerindo nosso próprio lixo.

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Fonte: Na esquerda, http://www.cornwalllive.com/nurdles-pollution-at-record-levels-as-100-000-tiny-plastic-pellets-found-on-one-cornish-beach/story-30143311-detail/story.html. Na direita, reprodução/Youtube/COASTS/Christine Figgener. 

3. Acidificação oceânica

Os oceanos regulam o clima, absorvendo carbono e garantindo a abundância da vida na terra5. Entretanto, as atividades antrópicas estão injetando uma quantidade tão significativa de dióxido de carbono no sistema que os oceanos já absorveram cerca de um terço do dióxido de carbono (CO2) emitido pelas atividades humanas. Ou seja, sem ele, a quantidade do gás na atmosfera seria ainda maior e as consequências das mudanças climáticas, ainda mais marcantes. Essa absorção, no entanto, não passa despercebida, causando impactos nas propriedades químicas do oceano e levando a sua acidificação.

Os oceanos já estão 30% mais ácidos do que na era pré-industrial (0.1, escala logarítmica),  o que é bastante para alguns organismos, como os corais6. Esse aumento torna mais difícil a calcificação de organismos que constroem suas próprias conchas ou que possuem esqueletos calcáreos, solúveis em ambientes ácidos.

Mas é claro que falar em ameaças aos oceanos e não mencionar os impactos das mudanças climáticas é impossível. Como o aquecimento global antrópico coloca o oceano e a biota marinha em risco? Ou ainda:

“Quem se importa com uns graus há mais?” 

4. Branqueamento de corais

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Estimativa da perda de corais na Grande Barreira de Corais Australiana. Fonte: http://www.abc.net.au/news/2016-05-30/coral-mortality-map-along-the-great-barrier-reef/7457168.

Recentemente, sondagens aéreas da Grande Barreira de Corais Australiana mostram mais de 8000 km de extensão de corais afetadas pelo branqueamento, doença que atingiu os corais da localidade por dois anos seguidos. Eles ficam brancos porque, ao ficarem estressados com o aumento da temperatura, expulsam as zooxantelas e acabam morrendo. A freqüência do aparecimento dessas lesões diminui drasticamente as chances de recuperação dos corais, levando alguns cientistas a declarar recentemente que a barreira de corais se encontra em “estado terminal”7.

5. Redução de Oxigênio

 A camada superficial dos oceanos realiza trocas com a atmosfera, sendo, normalmente, mais rica em oxigênio. Esse oxigênio originalmente presente na superfície é transportado para as camadas mais profundas através de processos de ventilação – processo pelo qual águas superficiais formam águas intermediárias ao penetrarem extratos mais profundos (ocorre principalmente no inverno nas áreas subtropicais)5.

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Declínio e oscilações nas concentrações de oxigênio em pontos do Pacífico Norte. Fonte: AGU.

Entretanto, o aquecimento das águas vem aumentando a estratificação da coluna de água. Isso significa que as águas superficiais estão ficando mais quentes e portanto mais leves, tendo maior dificuldade de penetrar e ventilar as camadas mais profundas dos oceanos, levando oxigênio. Hoje, as zonas de oxigênio mínimo do oceano vem se expandindo tanto latitudinalmente como verticalmente8. Essa situação a curto prazo coloca em risco inúmeras espécies pelágicas (principalmente os peixes) e pode levar a uma grande extinção no ecossistema marinho, se níveis pretéritos de concentração de oxigênio forem atingidos.

6. Aumento do nível do mar

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Fonte: IPCC (2013).

No último relatório do IPCC6, já se estima um aumento de aproximadamente 0.9m no nível do mar até 2100, levando em consideração apenas a expansão térmica para um aumento mínimo de 2 ˚C na temperatura média da Terra. Isso já coloca em risco grande parte da população mundial, uma vez que dois terços dela vive a menos de 50km da costa. No Brasil, um quarto da população se encontra em áreas de risco.

Somado a isso, teremos ainda o aumento em consequência do derretimento das geleiras continentais. Nesse último entram as grandes plataformas de gelo do Leste da Antártica, capazes de, sozinhas, aumentarem o nível do mar em cerca de 13 m – considerando as três principais9.

7. Aumento de eventos extremos

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Fonte: From (2015).

Eventos extremos, como tempestades, furacões e secas, afetam significativamente a economia dos países e a vida das pessoas. Os prejuízos com o fenômeno El Niño, por exemplo, atingem da pesca à agricultura, sem mencionar os estragos urbanos por conta das altas chuvas em algumas localidades. Com o aumento da temperatura, as projeções são de que esses eventos se intensifiquem ainda mais, tanto em quantidade como intensidade6,11, destacando-se no Brasil o aumento das temperaturas e das secas no nordeste do país. Isso é verdadeiro também para o El Niño, que se tornará mais frequente e com maior possibilidade de ser caracterizado como forte (grande expansão espacial e altas temperaturas no Oceano Pacífico Equatorial)10.

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Referências

  1. Lei N˚ 11.760, de 31 de Julho de 2008.
  2. Béné, C., Barange, M., Subasinghe, R., Pinstrup-Andersen, P., Merino, G., Hemre, G. I., Williams, M. Feeding 9 billion by 2050–Putting fish back on the menu. 2015. Food Security, 7(2), 261-274.
  3. Valdivia, A., Cox, C., Bruno, J. Predatory fish depletion and recovery potential on Caribbean reefs. 2017. Science Advances, E1601303.
  4. Jambeck, J. R., et al. Plastic waste inputs from land into the ocean. 2015. Science, 347(6223), 768-771.
  5. Talley, L. D. Descriptive physical oceanography: an introduction. Academic press, 2011.
  6. Change, IPCC Climate. The physical science basis. Contribution of working group I to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. 2013, 1535 pp.
  7. Great Barrier Reef at ‘terminal stage’: scientists despair at latest coral bleaching data. Jornal The Guardian, 9 de Abril de 2017.
  8. Stramma, Lothar, et al. Ocean oxygen minima expansions and their biological impacts. 2010. Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 57(4), 587-595.
  9. Silvano, A., Rintoul, S., Herraiz-Borreguero, L. Ocean-ice shelf interaction in East Antarctica. 2016. Oceanography, 29(4): 130–143.
  10. Pala, C. Corals tie stronger El Niños to climate change. 2016. Science, 354 (6317), 1210.
  11. From, A. Explaining Extreme Events of 2014. 2015. Bulletin of the American Meteorological Society, 96 (12).