Cientistas começam a desvendar detalhes sobre derretimento da Antártica

O tamanho da camada de gelo da Antártida pode ser difícil de compreender. Com uma média de dois quilômetros de espessura e cobrindo uma área quase o dobro da Austrália, o manto de gelo sobre o continente contém água doce suficiente para elevar o nível global do mar em 58 metros.

Projeta-se que a perda de gelo dessa camada seja o principal fator de elevação do nível do mar até 2100, mas sua contribuição permanece em grande parte incerta. Embora seja uma certeza que o nível do mar vai aumentar neste século, as projeções da contribuição do gelo antártico netes processo variam de uma elevação de 44 cm a uma queda de 22 cm.

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Grande parte dessa incerteza se deve ao fato de que os processos oceânicos que controlam o destino do lençol ocorrem em uma escala incrivelmente pequena, e são muito difíceis de medir e modelar.

Mas, recentemente, cientistas fizeram progressos significativos na compreensão do comportamento dessa "camada limite gelo-oceano" na Antártica. Esses avanços são o tema de nosso novo artigo de revisão, publicado no periódico Annual Reviews.

Encolhimento, afinamento e recuo

Nas margens da camada de gelo da Antártica, geleiras fluem para o Oceano Antártico, formando plataformas de gelo flutuantes. Essas plataformas de gelo funcionam como pedras fundamentais, estabilizando o manto de gelo do continente. E estas plataformas também estão encolhendo.

O oceano derrete as plataformas de gelo por baixo, um processo conhecido como "derretimento basal". O aumento do derretimento basal levou ao afinamento e ao recuo da camada de gelo em algumas regiões, elevando o nível global do mar.

A corrente mais profunda da circulação global de revolvimento, um sistema de correntes oceânicas que espalha a água ao redor do globo também está desacelerando.

Assim como as geleiras que as alimentam, as plataformas de gelo são imensas. No entanto, os processos oceânicos que controlam o derretimento basal e o destino de toda a camada de gelo da Antártica ocorrem na escala de milímetros. Eles acontecem em uma fina camada de oceano, logo abaixo do gelo.

A camada limite entre a plataforma de gelo e o oceano é fria, fica a quilômetros de qualquer lugar e está sob um gelo muito espesso, portanto, não é de se admirar que quase não tenha sido medida.

Estudar essa camada com outras técnicas, como simulações de computador, também é um grande desafio. Até recentemente, os minúsculos movimentos que acontecem dentro da camada limite gelo-oceano colocavam fora de alcance a modelagem precisa do derretimento do gelo.

Esse desafio duplo há muito tempo impede os esforços para responder a uma pergunta aparentemente simples: "Como o oceano derrete as plataformas de gelo da Antártica?"

Modelagem em microescala

As simulações computadorizadas dos processos oceânicos não são novas.

Mas só recentemente as simulações da camada limite gelo-oceano se tornaram viáveis, à medida que os recursos de computação aumentam e o custo de sua utilização diminui.

Vários grupos de pesquisa em todo o mundo encararam esse problema, modelando o fluxo oceânico em microescala que fornece calor ao gelo para seu derretimento.

Os pesquisadores estão procurando uma relação entre o que o oceano está fazendo e a rapidez com que o gelo derrete. Até o momento, eles descobriram não apenas uma relação, mas várias, cada uma indicando um "regime" de derretimento diferente. As condições do oceano (temperatura, teor de sal e velocidade das correntes oceânicas) e o formato do gelo determinam qual regime de derretimento se aplica.

O formato da camada de gelo é fundamental porque a água de derretimento é doce e mais leve do que o oceano ao redor. Assim como o ar quente que se acumula na parte superior de uma sala, a água de derretimento fresca e fria se acumula em cavidades na superfície inferior da camada de gelo, isolando o gelo da água do oceano abaixo e retardando o derretimento.

No caso de gelo com inclinação acentuada, o efeito de isolamento é muito menor. O fluxo energético da água derretida à medida que sobe embaixo do gelo íngreme leva à mistura com as águas oceânicas mais quentes. Isso aumenta o derretimento.

As correntes oceânicas rápidas têm um efeito semelhante, pois transferem calor para o gelo.

Robôs equipados com sonar

Recentemente, os robôs oceânicos, incluindo veículos subaquáticos autônomos e sondas com cabo implantadas por perfuração no gelo, forneceram quantidades de dados sem precedentes sobre o ambiente abaixo das plataformas de gelo.

Usando sonar e câmeras, esses robôs revelaram uma estranha e maravilhosa "paisagem de gelo" na parte inferior das plataformas de gelo.

Essa "paisagem de gelo" é formada por gelo com perfis muito diferentes, que variam de centímetros a quilômetros de tamanho. Alguns destes perfis característicos, como fendas íngremes, são formados por fraturas no gelo. Acredita-se que outros, como as depressões com "covinhas" no gelo (geralmente chamadas de "vieiras"), os "terraços" em forma de escada, as "conchas" em forma de mexilhão e os canais basais maiores, são formados por processos de derretimento.

Nosso novo conhecimento sobre o processo de derretimento do gelo antártico, obtido por meio de simulações de computador e robôs, esclarece essas características e como elas se formam. A existência de regimes de derretimento diferentes ajuda a explicar a evolução dos terraços de lados íngremes ou por que diferentes características aparecem em partes distintas de uma plataforma de gelo.

Por exemplo, na parte leste quente e calma da plataforma de gelo Dotson, no oeste da Antártica, um robô autônomo observou terraços basais. Na parte oeste de Dotson - que passa por correntes frias e rápidas - foram descobertas grandes conchas em forma de mexilhão.

Incertezas permanecem

Ainda não se sabe exatamente como algumas dessas características se formam.

Novas simulações que permitem que o limite entre o gelo e a água se mova no tempo mostram o comportamento de "auto-escultura" do derretimento do gelo. Isso é semelhante à maneira como as dunas se formam e se movem em um deserto.

No entanto, são necessários novos modelos de computador para simular a formação e a evolução de toda a paisagem de gelo.

Alguns dos avanços recentes destacados aqui estão ajudando a reduzir a incerteza em nossa compreensão da contribuição da camada de gelo da Antártica para o aumento global do nível do mar.

No entanto, a incorporação de nossa nova compreensão do derretimento basal e da paisagem de gelo dinâmica que ele forma nos modelos climáticos e de camada de gelo ainda representa um enorme desafio.

É urgente superar esse desafio. A representação precisa do derretimento nos modelos climáticos e de camadas de gelo reduzirá a profunda incerteza nas projeções de aumento do nível do mar, especialmente à medida que as condições oceânicas - e os regimes de derretimento das plataformas de gelo - mudarem no futuro.

Madelaine Gamble Rosevear recebe financiamento do Australian Research Council.

Ben Galton-Fenzi trabalha para a Australian Antarctic DIvision.

Bishakhdatta Gayen trabalha para a University of Melbourne. Ele recebe financiamento do Australian Research Council. Ele é afiliado ao Indian Institute of Sciences.

Catherine Vreugdenhil recebe financiamento do Australian Research Council.