Oceano 11 de maio de 2022, 10:28 11/05/2022

Que mudanças os oceanos podem experimentar no futuro?

Autores

Jovens revisores

Resumo

O oceano é um dos principais componentes do sistema climático. Ele distribui e absorve calor a fim de regular o clima ao longo de diferentes escalas de tempo. A temperatura e a salinidade (quantidade de sal) controlam a densidade da água do oceano. As diferenças na densidade da água são decisivas para a circulação oceânica: são elas que geram algumas correntes que se movem através do oceano. Uma parte importante da circulação oceânica chama-se circulação termohalina. Ela absorve, armazena e transfere calor pelo planeta. Assim como as alterações na temperatura ou na salinidade das águas do oceano podem afetar a circulação termohalina, as mudanças climáticas também podem modificar essa circulação. As mudanças na circulação da água impactam igualmente a química do oceano e os organismos que nele vivem. Primeiro, vamos explicar como acontece a circulação do oceano e depois por que ele é afetado pelas mudanças climáticas.

Como funciona a dinâmica do oceano?

O oceano recobre cerca de 70% da superfície do planeta e contém 97% de sua água. A água absorve o calor do Sol e o transporta pelas correntes oceânicas. Além de calor, as correntes transportam também dióxido de carbono, nutrientes e organismos como larvas de peixes para todas as partes do globo.

Esse transporte recebe o nome de circulação oceânica e tem dois componentes principais. O primeiro é a corrente oceânica superficial, que é movida pelo vento e é mais rápida. Tende a ocorrer apenas em certas bacias oceânicas (no oceano Atlântico Norte ou no oceano Índico, por exemplo). Essa circulação ajuda na troca de calor e de umidade entre o oceano e a atmosfera. Portanto, mudanças na circulação oceânica superior podem causar impacto sobre o clima global e regional. O segundo componente é a corrente profunda, mais lenta e provocada por diferenças na densidade da água. É a principal parte da corrente oceânica global. Além disso, a circulação global profunda distribui calor e energia pela Terra, alcançando diferentes bacias oceânicas. Mudanças na circulação global profunda ocorrem em escalas de tempo muito longas e podem afetar o clima local e global, como ocorreu nos últimos 50 mil anos. Vale lembrar que a diferença entre “tempo” e “clima” é a duração. Quando falamos de “tempo”, referimo-nos aos processos que duram pouco; quando falamos de “clima”, queremos dizer o estado da natureza em períodos médios mais longos. Por exemplo, se começa a chover no deserto, dizemos que estamos experimentando um “tempo chuvoso”. Mas, como ao longo de anos vimos que não chove muito na região, o deserto possui um “clima seco”, apesar do “tempo chuvoso” do momento.

Como a diferença de densidade da água afeta a circulação global profunda? A densidade da água do oceano varia conforme a salinidade (quantidade de sal) e a temperatura, de sorte que a densidade da água varia ao longo do oceano. Diferentes regiões e profundidades apresentam níveis de salinidade e temperatura diferentes – portanto, diferentes densidades. Quanto mais quente for a água (estado líquido), mais leve e densa será. No entanto, o gelo (estado sólido) é na verdade menos denso que a água (estado líquido) devido à estrutura de seus cristais. Por isso, os cubos de gelo flutuam na água, ainda que tenham temperatura mais baixa do que ela. Portanto, as áreas de água fria e salgada são mais densas que as áreas de água com menos sal e quente. No oceano, camadas mais densas de água ficam por baixo das mais leves. As camadas de água no oceano se superpõem conforme sua densidade, mais ou menos como as várias camadas e recheios de um bolo de aniversário. Isso forma a estratificação oceânica ilustrada na Figura 1.

Figura 1. A estratificação oceânica é a separação da água em camadas, com base em sua densidade. A salinidade (quantidade de sal) e a temperatura da água contribuem para a densidade. Quando chove muito ou as geleiras derretem e o Sol aquece a água do mar, a densidade dessa água aumenta (à esquerda). Quando a densidade da água diminui, isso pode criar camadas estáveis de água (à direita). Nessas condições, é mais difícil que massas de água se formem.

Os níveis de temperatura e salinidade definem uma camada de água. As camadas são o que chamamos de massas de água. Estudando-as, conseguimos descobrir de onde vieram e para onde vão, o que nos ajuda a entender e descrever melhor o oceano.

Para se formarem, as massas de água exigem a combinação certa de condições. Estas podem incluir ventos, radiação solar e disponibilidade de sal, que só ocorrem em certas estações e regiões do globo – no Atlântico Norte e no Atlântico Sul, por exemplo.

O oceano e o clima: transporte de calor

A formação de massas de água profundas é o combustível para a chamada circulação termohalina. A Circulação Meridional de Capotamento do Atlântico (CMCA) é parte importante da circulação termoalina. Trata-se de um fluxo de água com orientação norte-sul que transporta o calor pelo oceano Atlântico. Começando na superfície, a CMCA se compõe de águas salgadas e quentes vindas de baixas latitudes (perto do Equador). Daí, ela flui para o oceano Atlântico Norte, onde uma corrente chamada Corrente do Golfo desempenha um papel-chave. À medida que avança para o norte, a CMCA vai aos poucos perdendo calor para a atmosfera devido à grande diferença de temperatura entre o ar e o oceano. Depois de perder calor, a água se torna mais densa e afunda, voltando para o sul (Figura 2).

Figura 2. Circulação de calor no Atlântico Norte. O oceano absorve calor do Sol, perto do Equador, e o transporta para o norte. Nesse trajeto, a água se evapora e esfria. A evaporação faz com que o calor e a umidade sejam transferidos da água para o ar. A circulação atmosférica redistribui todo esse calor e umidade. À medida que avança para o norte, a água se torna mais fria e salgada. Finalmente, se mistura e cria uma nova massa de água, com maior densidade, que afunda e volta para o sul. (Crédito da imagem: Thiago Sales.)

Ao mesmo tempo, o ar quente e úmido acima da CMCA é apanhado pelos ventos. Coisa parecida ocorre quando você se esquece de sua xícara de chá: ele vai esfriando até alcançar a temperatura ambiente. Para chegar ao equilíbrio, o chá quente precisa perder calor e umidade para o ar acima da xícara. No entanto, esse ar quente e úmido não permanece concentrado perto da xícara por muito tempo. Ao contrário, ele se dispersa no ambiente até você não conseguir mais percebê-lo. O ar quente e úmido saído da CMCA é apanhado pelos ventos e vai longe, até cidades distantes como Londres. Isso faz com que o tempo em Londres seja mais quente e úmido do que o de outras cidades localizadas na mesma latitude.

Agora você já sabe por que a CMCA é um componente essencial do sistema climático da Terra: ele desempenha um papel importante no transporte de calor. A CMCA é responsável pelo calor relativo do Hemisfério Norte [2].

Mas que mudanças irão ocorrer no oceano?

O oceano absorve a maior parte da energia solar que chega à Terra. Mas você sabia que ele absorve também mais de 90% do CO2 e o excesso de calor que os humanos injetam na atmosfera? E poderá o oceano continuar absorvendo calor e carbono para sempre? Provavelmente, não. Embora o oceano mude o tempo todo, ele está atualmente mudando mais rápido do que os cientistas esperavam (Figura 3).

Figura 3. (A) a temperatura média superficial global do mar e (B) o nível médio global do mar, ao que tudo indica, continuarão aumentando no futuro. Se nos esforçarmos para reduzir nossas emissões de CO2, as mudanças serão mais lentas (linha azul); mas se não fizermos nada para reduzir o CO2 (linha vermelha), o oceano poderá ficar muito mais quente e o nível do mar subirá consideravelmente. (Imagem adaptada de [3].)

Toda vez que acrescentamos ao oceano algo que ali não estava, como calor ou carbono, provocamos uma mudança nele. Assim, entre mudanças climáticas e impactos humanos, o que o futuro reserva para o oceano?

A temperatura média do oceano está aumentando. Um oceano mais quente significará um oceano muito mais estratificado, ou seja, haverá mais camadas isoladas de água e menos mistura. Também será bem mais difícil surgirem as massas de água que temos hoje, pois, para se formar, elas precisam de mistura. Mudanças na formação de massas de água afetarão o transporte de calor e, portanto, o clima da Terra. Contudo, em alguns lugares haverá mais aquecimento superficial que em outros. O Ártico, por exemplo, será mais afetado do que qualquer outra região [4]. O problema é que esse oceano é uma das áreas mais críticas para a formação de massas de água. Se, ali, essas massas não se formarem rapidamente, as correntes oceânicas provavelmente ficarão mais fracas. Os pesquisadores já demonstraram que a CMCA está enfraquecendo, e supõem que isso se deva às mudanças climáticas [5].

Um oceano quente pode também provocar o desaparecimento de algumas ilhas e cidades costeiras. Isso aconteceria devido à expansão termal. Quando a temperatura sobe, a água líquida se expande e ocupa um volume maior, fazendo com que o nível do mar suba. O nível do mar também sobe com a passagem da água da terra para o mar, em virtude da maior descarga dos rios ou do derretimento das geleiras. O derretimento das camadas de gelo, quando a temperatura aumenta, também acrescenta volume ao oceano e contribui para a subida do nível do mar local. Nos últimos anos, a elevação do nível do mar tem sido observada e deve ser objeto de estudos cuidadosos, pois pode afetar inúmeras pessoas no mundo inteiro, especialmente as populações costeiras.

O que podemos fazer?

Estudos de mudanças climáticas nos ensinam como e por que o oceano mudará caso nada seja feito para deter o processo. Se as temperaturas oceânicas globais continuarem a aumentar, haverá incontáveis efeitos prejudiciais nos organismos marinhos e nos seres humanos. O oceano é um dos principais reguladores da chuva e da produção de oxigênio. Ele nos dá alimento e nos ajuda em nossas viagens pelo mundo. Todos dependemos do oceano! Por isso, precisamos aprimorar e acelerar nosso conhecimento sobre ele e sobre os perigos que ele enfrenta. Para tanto, as Nações Unidas criaram a Década da Ciência Oceânica para o Desenvolvimento Sustentável entre 2021 e 2030. Essa iniciativa nos ajudará a ensinar às pessoas o que elas devem fazer, individual e coletivamente, a fim de melhor administrarem os recursos do oceano. Se não começarmos a mudar nossos hábitos e a melhorar nosso relacionamento com a natureza, a mudança climática se intensificará e os efeitos do aumento da temperatura oceânica se agravarão.

Mas podemos mudar! Podemos mudar nossos hábitos pessoais, fazendo um uso mais consciente da água e da energia, e reduzindo o consumo de plásticos descartáveis. Assim, desempenharemos um papel decisivo como cidadãos. As crianças têm uma missão importante a desempenhar no aprimoramento da consciência e na construção do futuro. Conversando sobre a mudança climática com nossos familiares e amigos, chamaremos a atenção deles para a relevância do tema. Podemos discutir como apoiar políticas que protejam o oceano e detenham a mudança climática. E podemos também exigir de nossos governos e indústrias que ajam responsavelmente, usando os recursos naturais com sabedoria. Quanto mais cedo entrarmos em ação, maiores serão nossas chances de garantir um futuro melhor e mais brilhante para os oceanos do mundo – e para todos os animais e humanos que dependem deles.

Glossário

Circulação oceânica: Movimento em larga escala de águas, executado pelas correntes do mar.

Densidade: Proporção entre massa e volume de um objeto.

Salinidade: Quantidade de sal dissolvido numa porção de água.

Estratificação oceânica: Divisão da água do oceano em camadas, com base na densidade.

Massas de água: Camadas de água, formadas em um mesmo lugar, que se deslocam e têm características similares de temperatura e salinidade.

Circulação termoalina: Parte da circulação oceânica em larga escala provocada pelos graus de densidade. Resulta dos efeitos combinados de temperatura (thermo) e sal (haline) sobre a densidade. Também chamada de correia transportadora oceânica.

Expansão termal: Quando uma substância é aquecida, as moléculas começam a vibrar e a se mover com maior rapidez, aumentando a distância entre si. Isso aumenta o volume e diminui a densidade.

Referências

[1] Glessmer, M. S. 2019. “When water swims in water, will it float, or will it sink? Or: what drives currents in the ocean?” Front. Young Minds. 7:85. DOI: 10.3389/frym.2019.00085.

[2] Buckley, M. W. e Marshall, J. 2016. “Observations, inferences and mechanisms of the Atlantic meridional overturning circulation: a review.” Ver. Geophys. 54:5–63. DOI: 10.1002/2015RG000493.

[3] IPCC. 2019. “Summary for policymakers”, em IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate, orgs. H. O. Pörtner, D. C., Roberts, V., Masson-Delmotte, P., Zhai, M., Tignor, E., Poloczanska et al. (IPCC.)

[4] Xie, S. 2020. “Ocean warming pattern effect on global and regional climate change.” AGU Adv. 1:e2019AV000130. DOI: 10.1029AV000130.

[5] Hu, S. e Federov, A. 2019. “Indian ocean warming can strenghten the Atlantic meridional overturning circulation.” Nat. Clim. Change 9:747–51. DOI: 10.1038/s41558-019-0566-x.

[6] Siegert, M. 2017. “Why should we worry about sea level change?” Front. Young Minds. 5:41. DOI: 10.3389/frym.2017.00041.

Citação

Fukai, D., Oaquim, A. e Cirano, M (2021). “How Might the Ocean Change in the Future?” Front. Young Minds. 9:700622. DOI: 10.3389/frym.2021.700622.

Encontrou alguma informação errada neste texto?
Entre em contato conosco pelo e-mail:
parajovens@unesp.br