O Oceano Antártico absorve mais calor do que qualquer outro oceano da Terra

por *Maurice Huguenin ** Matthew England ***Ryan Holmes

Drivers e distribuição da absorção global de calor oceânico ao longo do último meio século. Esse aquecimento dos oceanos controla a taxa de mudança climática,

Sentidos Por Gera Es

Nos últimos 50 anos, os oceanos têm trabalhado em excesso para retardar o aquecimento global, absorvendo cerca de 40% de nossas emissões de dióxido de carbono e mais de 90% do excesso de calor retido na atmosfera.

Mas, como descobriu nossa pesquisa publicada recentemente na Nature Communications, alguns oceanos trabalham mais do que outros. Usamos um modelo computacional de circulação oceânica global para examinar exatamente como o aquecimento oceânico se desenrolou nos últimos 50 anos.

As camadas são definidas como principais massas de água do Oceano Antártico: Água Subtropical (TW), Água Moderada (MW), Água Intermediária (IW), Água Profunda Circumpolar (CDW) e Água de Fundo (BW). As setas pretas mostram as principais vias de tombamento na bacia, e os contornos pretos pontilhados mostram uma fatia vertical da Corrente Circumpolar Antártica de grande alcance circulando no sentido horário ao redor do continente Antártico. As setas vermelhas e os números associados representam os processos em jogo no aquecimento do Oceano Antártico e são discutidos no texto: (1) aumento da estratificação da superfície e redução da camada de CDW, (2) aumento da absorção de calor nas bacias subpolares, (3) aumento do transporte de calor para o norte associado ao aumento da absorção de calor subpolar

E descobrimos que o Oceano Antártico dominou a absorção global de calor. De fato, a absorção de calor do Oceano Antártico é responsável por quase todo o aquecimento oceânico do planeta, controlando assim a taxa de mudança climática. Esse aquecimento do Oceano Antártico e seus impactos associados são efetivamente irreversíveis nas escalas de tempo humanas, porque leva milênios para que o calor preso nas profundezas do oceano seja liberado de volta à atmosfera.

Isso significa que as mudanças que estão acontecendo agora serão sentidas nas próximas gerações – e essas mudanças só devem piorar, a menos que possamos interromper as emissões de dióxido de carbono e atingir o zero líquido.

É importante, mas difícil medir o aquecimento dos oceanos

O aquecimento dos oceanos amortece os piores impactos das mudanças climáticas, mas não é sem custo. O nível do mar está subindo porque o calor faz com que a água se expanda e o gelo derreta.

Os ecossistemas marinhos estão passando por um estresse térmico sem precedentes, e a frequência e a intensidade dos eventos climáticos extremos estão mudando.

No entanto, ainda não sabemos o suficiente sobre exatamente quando, onde e como ocorre o aquecimento dos oceanos. Isso se deve a três fatores.

Anomalias recentes do conteúdo global de calor oceânico (OHC) em observações e simulações de modelos retroativos a Anomalias do conteúdo global de calor oceânico (10 23 J) nos 2.000 m superiores da reanálise oceânica, observações, 25 modelo CMIP6 histórico totalmente acoplado executa (incluindo sua média multimodelo e 2σ variância), a força total do oceano- simulação de gelo marinho (ACCESS-OM2 repeat década spin-up, onde todos os campos de forçamento atmosférico evoluem ao longo do tempo), 11 simulações de modelo de gelo marinho OMIP-2 sem derivação (incluindo sua média multi-modelo e 2 σ variância) e a simulação baseada em OMIP-2 do ACCESS-OM2. Para as séries temporais individuais de cada membro do conjunto CMIP6 e OMIP-2. Os dois marcadores triangulares destacam as erupções vulcânicas de El Chichón em 1982 e do Monte Pinatubo em 1991. O período de referência para todas as séries temporais é 1972–1981. b, c Distribuição espacial de tendências anômalas do conteúdo de calor oceânico superior de 2000 m ao longo de 2006–2017 nas observações de Argo e na simulação de força total ACCESS-OM2 (10 8 J m −2 ano −1 ).

Anomalias recentes do conteúdo global de calor oceânico (OHC) em observações e simulações de modelos retroativos

Primeiro, as mudanças de temperatura na superfície do oceano e na atmosfera logo acima se acompanham de perto. Isso torna difícil saber exatamente onde o excesso de calor está entrando no oceano. Em segundo lugar, não temos medições que rastreiem as temperaturas em todo o oceano. Em particular, temos observações muito esparsas no fundo do oceano, em locais remotos ao redor da Antártida e sob o gelo marinho.Por último, as observações que temos não retrocedem muito no tempo. Dados confiáveis de profundidades superiores a 700 metros são praticamente inexistentes antes da década de 1990, além de observações ao longo de rotas específicas de cruzeiros de pesquisa. a Anomalias de fluxo de calor de superfície líquida integrada no tempo (10 8 J m −2 ano −1 ) com absorção de calor positiva definida como no oceano. Os valores de toda a bacia (10 21 J ano -1) mostram as tendências integradas da área total sobre uma bacia oceânica particular com os limites definidos pelas linhas pretas através do Oceano Antártico, o Throughflow da Indonésia, o Estreito de Bering e as massas continentais. O Oceano Antártico termina a 36°S, o Estreito de Bering a 65°N e o Throughflow da Indonésia é definido entre Java, Nova Guiné (105°W a 134°W) a 3°S e o continente australiano (20°S a 6°S) a 137°E. As contribuições do Oceano Atlântico incluem o Oceano Ártico ao norte de 65°N e as bacias marginais da Baía de Hudson, do Báltico e do Mediterrâneo. O componente do Oceano Índico também inclui o Mar Vermelho. Os valores de toda a bacia são arredondados para precisão de um ponto decimal. b Convergência anômala de transporte de calor calculada como um resíduo da a absorção de calor e c armazenamento de calor (10 8 J m −2 ano −1 ). As taxas anômalas de transporte de calor e suas incertezas entre os transectos (10 21 J m −2 ano −1 ) são calculadas a partir de transporte anômalo de calor e volume (Métodos). d Tendências simuladas da temperatura da superfície do mar (°C ano −1 ). As células da grade em d que têm uma cobertura climatológica de gelo marinho acima de 85% foram removidas e estão sombreadas em branco.

A abordagem de modelagem

Para descobrir as complexidades de como o aquecimento dos oceanos ocorreu, primeiro foram executados um modelo oceânico com condições atmosféricas perpetuamente presas na década de 1960, antes de qualquer mudança climática significativa causada pelo homem.

Então, separadamente, permitimos que cada bacia oceânica avançasse no tempo e experimentasse a mudança climática, enquanto todas as outras bacias foram retidas para experimentar o clima da década de 1960. Separamos os efeitos do aquecimento atmosférico das mudanças causadas pelo vento na superfície para ver o quanto cada fator contribui para o aquecimento observado do oceano.

Absorção de calor oceânico no Hemisfério Sul, temperatura da superfície do mar e temperatura do ar na superfície, tendências líquidas de ondas longas e fluxo líquido de calor sensível ao longo de 1972–2017 a Absorção de calor integrada zonalmente nas simulações com forçante total, somente vento e apenas térmica (10 15 J ano -1 ), e. b Temperatura média zonal da superfície do mar e tendências da temperatura do ar na superfície (°C ano −1 ). c, d A contribuição dos fluxos líquidos de ondas longas e de calor sensível para a absorção total de calor oceânica mostrada em a (10 15 J ano -1). As linhas horizontais a 36°S indicam o limite norte do Oceano Antártico em nossa análise. Uma média de rolagem de células de 5 grades foi aplicada em a , c e d .

Ao adotar essa abordagem de modelagem, podemos isolar que o Oceano Antártico é o absorvedor mais importante desse calor, apesar de cobrir apenas cerca de 15% da área total da superfície do oceano.

De fato, o Oceano Antártico sozinho poderia responder por praticamente toda a absorção global de calor oceânico, com as bacias do Pacífico e do Atlântico perdendo qualquer calor ganho de volta para a atmosfera.

Um impacto ecológico significativo do forte aquecimento do Oceano Antártico está no krill antártico. Quando o aquecimento do oceano ocorre além das temperaturas que eles podem tolerar, o habitat do krill se contrai e eles se movem ainda mais para o sul, para águas mais frias.

Como o krill é um componente-chave da cadeia alimentar, isso também mudará a distribuição e a população de predadores maiores, como peixes-dentes e peixes-gelo comercialmente viáveis. Também aumentará ainda mais o estresse para pinguins e baleias que já estão ameaçados hoje.

Então, por que o Oceano Antártico está absorvendo tanto calor?

Isso se deve em grande parte à configuração geográfica da região, com fortes ventos de oeste ao redor da Antártida exercendo sua influência sobre um oceano que não é interrompido por massas de terra. Isso significa que os ventos do Oceano Antártico sopram a uma grande distância, trazendo continuamente massas de água fria para a superfície. A água fria é empurrada para o norte, absorvendo prontamente grandes quantidades de calor da atmosfera mais quente, antes que o excesso de calor seja bombeado para o interior do oceano em torno de 45-55°S (uma faixa de latitude ao sul da Tasmânia, Nova Zelândia e regiões do sul da América do Sul).

Essa absorção de aquecimento é facilitada tanto pela atmosfera mais quente causada por nossas emissões de gases de efeito estufa, quanto pela circulação impulsionada pelo vento, que é importante para obter calor no interior do oceano.

E quando combinamos os efeitos do aquecimento e do vento apenas sobre o Oceano Antártico, com os oceanos restantes retidos ao clima da década de 1960, podemos explicar quase toda a absorção global de calor oceânico.

Mas isso não quer dizer que as outras bacias oceânicas não estejam aquecendo. São, só que o calor que ganham localmente da atmosfera não pode explicar esse aquecimento. Em vez disso, a absorção maciça de calor no Oceano Antártico é o que impulsionou as mudanças no conteúdo total de calor oceânico em todo o mundo ao longo do último meio século.

Temos muito a aprender

Embora essa descoberta lance uma nova luz sobre o Oceano Antártico como um dos principais impulsionadores do aquecimento global dos oceanos, ainda temos muito a aprender, principalmente sobre o aquecimento dos oceanos além dos 50 anos que destacamos em nosso estudo. Todas as projeções futuras, incluindo os cenários mais otimistas, preveem um oceano ainda mais quente no futuro.

E se o Oceano Antártico continuar a responder pela grande maioria da absorção de calor do oceano até 2100, poderemos ver seu conteúdo de calor aumentar em até sete vezes mais do que já vimos até hoje.

Isso terá enormes impactos em todo o mundo, como mais distúrbios na cadeia alimentar do Oceano Antártico , derretimento rápido das plataformas de gelo da Antártida e mudanças na correia transportadora oceânica .

Para capturar todas essas mudanças, é vital que continuemos e expandamos nossas observações feitas no Oceano Antártico.

Um dos novos fluxos de dados mais importantes serão os novos flutuadores oceânicos que podem medir temperaturas oceânicas mais profundas, bem como pequenos sensores de temperatura em elefantes marinhos , que nos fornecem dados essenciais das condições oceânicas no inverno sob o gelo marinho da Antártida.

Ainda mais importante é o reconhecimento de que quanto menos dióxido de carbono emitirmos, menos mudanças nos oceanos teremos. Isso acabará por limitar a interrupção dos meios de subsistência de bilhões de pessoas que vivem perto da costa em todo o mundo.