Por que a Antártica é importante para nós?

A camada de gelo da Antártica é um lugar muito especial na Terra. É um corpo de gelo muito grande e espesso, que cobre uma vasta superfície terrestre. Os mantos de gelo atuais são as da Groenlândia e da Antártica, que é um continente quase inteiramente coberto por um espesso manto de gelo. A Antártica tem cerca de duas vezes o tamanho da Austrália, 1,5 vezes o tamanho dos Estados Unidos e é maior do que todos os países europeus juntos! Devido ao seu tamanho enorme e à sua espessa manto de gelo, a Antártica contém mais de 90% de todo o gelo da Terra. Isso é muito gelo!

À medida que a temperatura da Terra aumenta, parte do gelo da Antártica derrete, assim como um cubo de gelo derrete em um dia quente de verão e cria uma pequena poça d’água (Figura 1). Quando o gelo da Antártica derrete, a maior parte da água vai para o oceano, causando a elevação do nível do mar. Isso muda constantemente devido a múltiplos fatores, incluindo a quantidade de gelo que derrete na Antártica. Mesmo congelado, o gelo também flui muito lentamente do centro da Antártica para as costas, e flui mais rápido à medida que o clima esquenta, o que significa que ainda mais gelo atinge as bordas do continente e derrete nos oceanos.

O que preocupa os cientistas é que pode haver um “ponto de inflexão” após o qual a Antártica pode derreter cada vez mais rápido, tão rapidamente que não poderíamos controlar ou nos adaptar (leia mais aqui). Mares mais altos significam que algumas cidades correm o risco de ficar submersas. Já observamos que algumas cidades inundam com mais frequência do que antes, o que deve afetar mais de um bilhão de pessoas em 2050, em todo o mundo.

O que é uma maquete da Antártica?

Uma maquete é uma representação de algo. Um exemplo de maquete é um castelo que você constrói com blocos de montar, como Legos ou Minecraft. Sua criação terá todas as partes importantes que compõem um castelo: pode ter torres, uma ponte levadiça e muros de proteção. No final, sua maquete de castelo será diferente de um castelo real, mas será composta de partes semelhantes.

Quando os cientistas criam modelos da Antártica, eles usam, em vez de blocos de construção, programas de computador. E, assim como no caso do castelo de blocos de construção, é preciso garantir que o modelo de computador inclua tudo o que os cientistas consideram importante sobre a Antártica. Por exemplo: o gelo na Antártica é o resultado da queda de neve ao longo de milhares de anos. Portanto, uma parte fundamental de um modelo da Antártica, chamado modelo de manto de gelo, que usa a quantidade de neve que cai sobre o manto de gelo como entrada e calcula a velocidade com que o gelo flui. É ele que registra a quantidade de gelo existente, adicionando a neve que cai no solo e removendo a neve que derrete.

Os primeiros modelos da Antártica eram semelhantes a bolas de neve gigantes. Os cientistas registravam quanta neve havia caído e deveria ser adicionada à bola de neve gigante ao longo do tempo, ou quanta neve deveria ser removida conforme a temperatura aumentava. Mas, à medida que os cientistas continuaram a estudar e a compreender a Antártica, perceberam que uma bola de neve gigante era um modelo ruim da Antártica.

Um modelo melhor é um xarope ou mel bem gelado que você despeja sobre panquecas! Isso ocorre porque a Antártica, assim como o xarope frio, não mantém a mesma forma ao longo do tempo. O gelo flui e desliza lentamente sobre a terra abaixo e, ao fazer isso, se espalha e fica mais fino. Da próxima vez que estiver na cozinha, despeje mel ou xarope frio em um prato e você verá que ele se espalha lentamente e fica mais fino. O gelo da Antártica faz a mesma coisa, mas muito mais lentamente!

Portanto, uma boa maneira de descrever como o gelo da Antártica se move no espaço e no tempo é tratá-lo como um líquido muito frio e pegajoso. E é exatamente assim que os cientistas tratam o gelo nos modelos de manto de gelo atuais. É claro que ainda precisamos acompanhar a quantidade de neve a ser adicionada ao modelo, para saber quanto o gelo deve crescer — é como saber quanto xarope ou mel é despejado no seu prato. Também precisamos entender a velocidade com que o gelo que toca o oceano está derretendo (Figura 2).

Mas, agora, nosso modelo de manto de gelo também sabe que o gelo adicionado devido à queda de neve também precisa se espalhar lentamente. Os modelos de manto de gelo que os cientistas criam tentam capturar tudo o que sabemos sobre a Antártica e, à medida que os cientistas aprendem coisas novas sobre o gelo, atualizamos nossos modelos.

Por que precisamos de modelos computacionais da Antártica?

Os cientistas utilizam modelos computacionais para fazer previsões sobre como será o futuro, ou como foi o passado. Esses modelos nos ajudam a entender como a Antártica pode mudar de forma e tamanho sob diversas temperaturas e climas possíveis. Nossos modelos também nos ajudam a testar ideias, por exemplo, se podemos desacelerar a elevação do nível do mar se as temperaturas da Terra não subirem tão rápido quanto recentemente.

Para fazer projeções (ou previsões) sobre o futuro, também precisamos entender o que está acontecendo na Antártica agora. Embora saibamos muito, ainda existem algumas coisas muito importantes que não sabemos sobre a Antártica. Por exemplo, não sabemos realmente o que está acontecendo sob o gelo muito espesso. O gelo está preso (ou congelado) em solo muito duro ou está deslizando sobre solo muito macio? Quando os cientistas tentam entender como será a Antártica no futuro, podem usar um modelo de manto de gelo para verificar o que aconteceria se o gelo estivesse deslizando, em comparação com se estivesse congelado no solo. Os cientistas podem executar o modelo com quantas configurações diferentes puderem imaginar, e isso lhes permitirá explorar a gama de possibilidades futuras.

Como será a Antártica no final do século?

Para enxergar as possíveis condições da Antártica no ano 2100, um grande grupo de cientistas de todo o mundo empregou diferentes modelos de computador da Antártica para executar o mesmo conjunto de experimentos [1].

Para executar esses modelos de manto de gelo, eles precisam saber quanta neve cairá sobre a manto de gelo e quão quente o oceano estará ao redor das bordas do gelo. Essas duas coisas vêm de um tipo diferente de modelo: um modelo climático de computador de toda a Terra. Ele usa a quantidade de gases de efeito estufa no ar como entrada e calcula o quanto o ar e o oceano aquecerão. Esses são modelos de computador de toda a Terra (leia mais aqui) que podem ser usados ​​para entender o quanto o ar e o oceano aquecerão, dependendo das quantidades de gases de efeito estufa (Gases na atmosfera que podem aquecer o clima da Terra.

Muitos desses gases são o resultado de atividades humanas, como o dióxido de carbono proveniente da queima de combustíveis fósseis. que são adicionados à atmosfera). Os experimentos com o modelo da manto de gelo da Antártica analisaram dois possíveis cenários climáticos futuros: um em que as pessoas continuariam a liberar gases de efeito estufa da maneira que fazemos atualmente (“altas emissões”) e outro em que as pessoas limitariam as emissões de gases de efeito estufa (“baixas emissões”).

No final, 13 grupos de modelagem de mantos de gelo participaram desses experimentos, e suas projeções sobre a quantidade de elevação do nível do mar que poderia advir da Antártica são mostradas na Figura 3 [2, 3]. É possível observar que os modelos de mantos de gelo não concordam sobre o futuro da Antártica, devido a diferenças tanto no clima quanto nos modelos de mantos de gelo. A maioria dos modelos de mantos de gelo mostra que a Antártica continuará a perder gelo e a aumentar o nível do mar, mas alguns modelos também mostram que talvez não haja grandes mudanças. De fato, alguns modelos de mantos de gelo preveem que a Antártica crescerá ao longo do tempo!

Embora todos os modelos climáticos digam que a atmosfera e o oceano ao redor da Antártica irão aquecer, o futuro para a Antártica não é tão certo, porque os modelos climáticos podem não concordar sobre onde o aquecimento ocorrerá, ou quando. E o assunto é ainda mais complicado: alguns modelos climáticos preveem que, em um mundo mais quente, poderemos ter mais neve sobre a Antártica, mas outros preveem que poderemos ter mais chuva. Mais neve significa que algumas partes da Antártica podem ficar maiores e ganhar gelo; por outro lado, mais chuva pode levar ao derretimento na superfície do gelo ou ajudar a quebrá-lo. Oceanos mais quentes sempre levam à perda de gelo, mas, no final, o futuro da Antártica depende se a perda de gelo (devido ao aquecimento da água do oceano ou ao derretimento na superfície do gelo) é maior do que qualquer gelo ganho por mais neve.

Conclusão

A Antártica pode contribuir significativamente para a elevação do nível do mar no futuro, pois contém muito gelo. Para prever quanto o nível do mar poderá subir, e quando isso poderá acontecer, os cientistas criam modelos computacionais da grande camada de gelo da Antártica. Os cientistas dedicam todo o seu conhecimento à construção dos modelos do manto de gelo, mas cada modelo é ligeiramente diferente, pois ainda há muito que não sabemos sobre a Antártica. O futuro da Antártica também depende de como a atmosfera e o oceano mudarão em um mundo em aquecimento. Os modelos não são todos consensuais, portanto, o futuro da Antártica não é realmente claro.

Para melhorar a clareza do futuro da Antártica, devemos continuar realizando medições e usando essas medições para aprimorar os modelos computacionais. Até lá, também podemos tentar limitar o aquecimento que a Terra está observando. O gelo sempre derrete quando está quente, mas podemos tentar desacelerar o derretimento o máximo possível.

Glossário

Manto de Gelo: Uma massa de gelo muito grande e espessa que cobre uma vasta superfície terrestre. Os mantos de gelo atuais são as camadas de gelo da Groenlândia e da Antártica.

Elevação do Nível do Mar: A altura medida da água no oceano. Isso muda constantemente devido a múltiplos fatores, incluindo a quantidade de gelo derretido da Antártica.

Modelo Computacional: Um programa de computador que contém todo o conhecimento que os cientistas têm sobre o funcionamento de algo. Existem modelos computacionais de mantos de gelo (modelos de manto de gelo) e de toda a Terra (modelos climáticos).

Modelo de Manto de Gelo: Um modelo computacional da Antártica. Ele usa a quantidade de neve que cai sobre o manto de gelo como entrada e calcula a velocidade com que o gelo flui.

Projeção: Uma estimativa de como será o futuro. Isso também pode ser chamado de previsão, que no nosso caso vem de modelos.

Modelo Climático: Um modelo computacional de toda a Terra. Ele utiliza a quantidade de gases de efeito estufa no ar como entrada e calcula o quanto o ar e o oceano aquecerão.

Gases de Efeito Estufa: Gases na atmosfera que podem aquecer o clima da Terra. Muitos desses gases são resultado de atividades humanas, como o dióxido de carbono proveniente da queima de combustíveis fósseis.

Referências

[1] Nowicki, S., Payne, A. J., Goelzer, H., Seroussi, H., Lipscomb, W. H., Abe-Ouchi, et al. 2020. Experimental protocol for sea level projections from ISMIP6 standalone ice sheet models. The Cryosphere. 14:2331–68. doi: 10.5194/tc-14-2331-2020

[2] Seroussi, H., Nowicki, S., Payne, A.J., Goelzer, H., Lipscomb, W.H., Abe-Ouchi, A., et al. 2020. ISMIP6 Antarctica: a multi-model ensemble of the Antarctic ice sheet evolution over the 21st century. The Cryosphere 14:3033–3070. doi: 10.5194/tc-14-3033-2020

[3] Payne, A.J., Nowicki, S., Abe-Ouchi, A., Agosta, C., Alexander, P., Albrecht, T., et al. 2021. Future sea level change under coupled model intercomparison project phase 5 and phase 6 scenarios from the Greenland and Antarctic ice sheets. Geophys. Res. Lett. 48:e2020GL091741. doi: 10.1029/2020GL091741

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Citação

Nowicki S, Felikson D e Nias I (2023) A Changing Antarctica: How Computer Models Help Scientists Look Into the Future. Front. Young Minds. 11:1114876. doi: 10.3389/frym.2023.1114876