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Um novo estudo liderado por pesquisadores da Brown oferece novos insights sobre as forças acima e abaixo da superfície do oceano que influenciam como o gelo marinho se move e se dispersa no Oceano Ártico, que está aquecendo mais do que o dobro da taxa média global.
A análise aprofundada revela como as correntes de maré locais afetam fortemente o movimento do gelo ao longo de sua jornada e fornece uma visão sem precedentes de como a composição do fundo do mar está causando algumas das mudanças mais abruptas.
Os dados do estudo podem ser aplicados para melhorar simulações de computador complexas usadas para prever as condições do gelo marinho do Ártico e, a longo prazo, os resultados podem ajudar a esclarecer como as mudanças climáticas estão alterando o Ártico e informar previsões climáticas futuras.
“O gelo está claramente sentindo a influência do fundo do oceano”, disse Daniel Watkins, pesquisador de pós-doutorado da Brown e principal autor do novo estudo publicado na Cartas de Pesquisa Geofísica. “A paisagem no fundo do oceano, como desfiladeiros e plataformas continentais, afeta as marés e outras correntes oceânicas. E à medida que deriva, o gelo do mar passa por muitas características submarinas diferentes. Vemos mudanças bruscas na dinâmica do gelo do mar assim que chega a essas características submarinas.”
Usando dados do maior conjunto de bóias de gelo marinho já à deriva, juntamente com 20 anos de imagens de satélite, os pesquisadores examinaram o movimento do gelo marinho à medida que derivava do Oceano Ártico através de uma passagem de águas profundas chamada Estreito de Fram e, eventualmente, no Mar da Groenlândia. A análise revelou o impacto do fundo do mar em algumas das mudanças mais abruptas que afetam o gelo marinho, como ganhos dramáticos de velocidade ou movimentos que forçam o gelo a se juntar ou até mesmo se separar.
“O que vemos com este conjunto de dados é uma transição do Ártico central, onde o gelo está se movendo como um todo e seguindo os padrões do vento, para áreas onde estamos vendo impactos muito mais fortes das correntes oceânicas”, disse Watkins.
O Ártico é a parte de aquecimento mais rápido do globo e há muito se sabe que o gelo marinho na região desempenha um papel importante no clima do planeta. Por exemplo, o gelo age como uma superfície reflexiva, desviando a quantidade de luz solar absorvida pela Terra. À medida que desaparece, mais luz solar é absorvida, levando a um planeta mais quente. Muitos cientistas também esperam que, com o desaparecimento do gelo do Ártico, o clima em todo o Hemisfério Norte seja afetado, produzindo períodos de frio intenso, ondas de calor punitivas e inundações desastrosas.
Com o estudo, os pesquisadores queriam se aprofundar nas mudanças que estão acontecendo nesta parte criticamente importante da Terra. Muitos dos dados para o estudo foram coletados durante a maior expedição polar da história – o Observatório Multidisciplinar de deriva para o Estudo do Clima Ártico.
Pesquisa abrangente revela aumentos repentinos na velocidade do gelo
Durante a expedição, equipes de pesquisadores se revezaram passando um ano à deriva com o gelo marinho a bordo de um enorme quebra-gelo alemão no Oceano Ártico. Watkins esteve lá por duas semanas em outubro de 2019 para ajudar a instalar uma rede de sensores autônomos ao redor do acampamento base. Enquanto estava lá, Watkins coordenou voos de helicóptero para trechos remotos de gelo marinho, trabalhou com analistas para encontrar locais adequados para instrumentos e bóias e os posicionou no gelo.
Ao longo da expedição de um ano, um total de 214 bóias foram implantados, incluindo 51 durante o mandato de Watkins na expedição. O estudo é baseado em dados de GPS transmitidos de um conjunto de 108 das bóias que derivaram do Ártico central através do Estreito de Fram e no Mar da Groenlândia.
O foco principal foi o que é conhecido como zonas marginais de gelo no Mar da Groenlândia e no Estreito de Fram, que é a zona de transição entre o oceano aberto e sem gelo e o gelo do Ártico central.
Como parte de sua análise, o grupo também analisou medições de satélite feitas de 2003 a 2020 para colocar os dados que as bóias coletaram ao longo do ano à deriva em um contexto histórico. Os dados do satélite ajudaram a confirmar mudanças bruscas na velocidade e no movimento do gelo que só poderiam ser explicadas pela influência do fundo do mar no gelo marinho.
Por exemplo, olhando para os dados de uma área a nordeste de Svalbard, na Noruega, os pesquisadores notaram que a velocidade do gelo aumentou repentinamente, embora o vento não tivesse mudado. Isso significava que o gelo estava sendo empurrado pelas correntes oceânicas, então a equipe se aprofundou para descobrir onde isso acontece e como. Eles descobriram que o gelo do mar acelera onde termina a Transpolar Drift Stream, uma das principais correntes do Oceano Ártico, e a rápida corrente leste da Groenlândia, que se forma devido a uma combinação da rotação da Terra e a borda da plataforma continental em fundo do mar, começa. A análise mostra como o gelo do mar responde a diferentes correntes oceânicas e que o fundo do mar desempenha um papel importante.
“No início desta jornada, quase não havia diferença na velocidade de deriva em todo o conjunto de bóias”, disse Watkins. “Então, há essencialmente um dia em que o vento diminuiu e o gelo atingiu a corrente limite e simplesmente decolou. Foi como uma mudança de um dia para o outro no que estava empurrando o gelo.”
Como próximos passos, os pesquisadores planejam trabalhar com desenvolvedores de modelos para ajudar a implementar os dados do estudo em previsões de como o gelo se moverá e onde terminará. Eles também planejam desenvolver uma ferramenta de rastreamento de bloco de gelo para rastrear o movimento de pedaços individuais de gelo. A ferramenta ajudaria os pesquisadores a ver detalhes do movimento do gelo que são invisíveis para abordagens padrão.
“Esperamos entender a mudança da física do gelo em um Ártico em aquecimento e usá-la para ajudar a melhorar nossos modelos dessa física”, disse Watkins.
Junto com Watkins, outros pesquisadores envolvidos no estudo incluíram Monica Martinez Wilhelmus, professora assistente de engenharia e autora sênior do estudo, bem como Angela C. Bliss do Goddard Space Flight Center da NASA e Jennifer K. Hutchings da Oregon State University. . Os financiadores do trabalho incluíram a NASA, o Departamento de Energia, o Escritório de Pesquisa Naval e a National Science Foundation.
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