Pesquisadores descobrem novo processo de renovação de águas profundas no Lago Genebra

Pesquisadores da EPFL descobriram que a renovação de águas profundas no Lago Genebra no inverno não se deve apenas à mistura vertical. Em vez disso, fortes correntes vindas da bacia Petit Lac do lago e zonas próximas à costa do Grand Lac desempenham um papel vital.

Em lagos temperados, a mistura vertical profunda, conhecida como turnover, acontece durante o inverno. À medida que a água da superfície esfria, ela se torna mais densa e afunda, misturando-se com a água mais profunda. Esse processo é importante porque a saúde do lago sofre quando o oxigênio dissolvido e os nutrientes não são bem distribuídos.

Normalmente, no Lago Genebra, a água da superfície rica em oxigênio não chega ao fundo do lago, que pode ficar pobre em oxigênio. Mas, em invernos muito frios, ocorre uma mistura completa, fazendo com que os níveis de oxigênio e temperatura sejam os mesmos de cima para baixo. Até agora, essa mistura vertical era considerada a única maneira de refrescar as águas profundas do Lago Genebra.

Por causa das mudanças climáticas, a mistura vertical completa está se tornando menos comum. “As temperaturas têm aumentado desde 2012, e os níveis de oxigênio no fundo do Lago Genebra caíram 90% em 10 anos”, diz Naifu Peng, pesquisador do Laboratório de Engenharia Ecológica (ECOL) da EPFL.

Peng, especialista em modelos de simulação, foca nos impactos das mudanças climáticas. Recentemente, ele e colegas da ECOL examinaram a dinâmica envolvida na renovação de águas profundas no inverno no Lago Genebra. Suas descobertas foram publicadas recentemente em Pesquisa de Recursos Hídricos.

Hidrodinâmica de inverno

De acordo com a Comissão Internacional para a Proteção das Águas do Lago Genebra (CIPEL), o último transbordamento completo do Lago Genebra ocorreu no inverno excepcionalmente frio de 2012.

Para este caso importante, a equipe da EPFL investigou os mecanismos fundamentais subjacentes àquela reviravolta completa. Em vez de apenas mistura vertical, a equipe de pesquisa determinou que a renovação de águas profundas no Lago Genebra em 2012 foi impulsionada por processos de mistura tridimensionais muito mais complexos.

O Lago Genebra é composto por duas bacias, a grande e profunda Grand Lac (309 m de profundidade, 85 km³ volume) no leste, e o menor e mais raso Petit Lac (75 m de profundidade, 4 km³ volume) no oeste — que vira anualmente. Notavelmente, a estrutura de duas bacias do Lago Genebra é fundamental para a renovação das camadas mais profundas do Grand Lac.

Os cientistas do ECOL usaram extensas observações de campo e modelagem numérica para investigar a hidrodinâmica em todo o Lago Genebra durante o inverno de 2012. Sua abordagem combinada revelou o limite da mistura vertical no Grand Lac.

“Ao analisar a temperatura da água e a concentração de oxigênio, descobrimos que a reviravolta completa devido à mistura vertical não ocorreu em 2012, afinal”, explica Peng. “Usando modelagem numérica altamente resolvida, conseguimos obter insights detalhados sobre como esse processo ocorreu no lago como um todo.

“Em particular, foi a água que fluiu lateralmente do Petit Lac e das zonas rasas próximas à costa do Grand Lac que renovou as camadas mais profundas do lago.”

A água em regiões mais rasas do lago esfria mais rapidamente do que em áreas profundas, o que resulta em fluxos devido a contrastes laterais na densidade da água, culminando na renovação da água nas camadas mais profundas do Grand Lac. “Assim, o resfriamento da superfície durante o inverno leva a fluxos impulsionados por gradientes de densidade verticais e horizontais, o que em 2012 levou à completa renovação do lago.”

À medida que o aquecimento climático continua, a mistura vertical de profundidade total do Lago Genebra no inverno ocorrerá apenas durante invernos ocasionais e muito frios. No entanto, os processos de mistura lateral continuarão a contribuir para a renovação das camadas mais profundas do lago. “O Lago Genebra não é incomum em ter uma estrutura de duas bacias, então o mesmo tipo de mistura de inverno é esperado em outros lagos temperados.”