Os oceanos da Terra absorveram cerca de um terço do dióxido de carbono adicionado à atmosfera pelos humanos por meio do uso de combustíveis fósseis e outras atividades. Isso é uma boa notícia para aqueles que se preocupam com o aquecimento do efeito estufa, mas são más notícias para a vida marinha, que é sensível à crescente acidez que o CO2 extra traz para as águas oceânicas.

Dra. Elizabeth Shadwick, professor assistente do Instituto de Ciências Marinhas da William &Mary na Virgínia, agora implantou um ancoradouro de alta tecnologia sob as águas sazonalmente cobertas de gelo ao redor da Antártica para entender melhor a acidificação do oceano nas regiões polares, particularmente durante os meses de inverno pouco estudados. O financiamento para seu trabalho vem do Office of Polar Programs da National Science Foundation.

A data, o conhecimento dos níveis de CO2 no Oceano Antártico ao redor da Antártica depende quase exclusivamente de dados coletados por navios de pesquisa e navios de reabastecimento durante a breve janela de verão sem gelo. A amarração de Shadwick vai estender este ano recorde, durante o longo inverno polar.

A amarração, uma linha ancorada ao fundo do mar em cerca de 1, 600 pés de água e mantidos verticalmente por flutuadores do tamanho de bolas de praia, termina cerca de 60 pés abaixo da superfície do mar, bem abaixo da camada de gelo marinho do inverno. Inclui sensores de última geração que podem medir as concentrações de dióxido de carbono dissolvido a cada três horas durante a implantação de seis meses da atracação. Outros sensores irão medir o pH, temperatura, salinidade, e oxigênio dissolvido. Todos os dados são armazenados em cartões de memória à prova d'água até que a amarração seja recuperada.

“Os sensores autônomos nos permitirão monitorar todo o ciclo anual de dióxido de carbono nas águas costeiras da Antártica, pela primeira vez, ", diz Shadwick. Ela e a técnica marítima da VIMS Olivia De Meo planejam recuperar a atracação recém-implantada no início de maio - final do outono na Antártica - quando eles também implantarão uma segunda amarração idêntica a ser recuperada em dezembro seguinte.

A implantação e a recuperação ocorrem a partir do navio de pesquisa dos EUA Laurence M. Gould. A recuperação envolve o uso de coordenadas GPS armazenadas para realocar a amarração - que não é visível na superfície - e então libertá-la de sua amarra no fundo do mar por meio do ping de um mecanismo de liberação com um sinal acústico. A amarração pode, então, flutuar para a superfície, onde os membros da tripulação o engancham com uma garra e o içam a bordo.

Acidificação no Oceano Antártico

Como o Oceano Antártico desempenha um papel tão importante no ciclo global do carbono - armazenando quase metade das emissões induzidas pelo homem que foram absorvidas pela água do mar - os dados das ancoradouros de Shadwick devem levar a uma melhor compreensão da mudança climática global e uma capacidade aprimorada de prever seus impactos em todo o mundo.

"A partir de observações em lugares como Havaí e Bermudas, sabemos que a superfície do oceano está monitorando o aumento do CO2 atmosférico, "diz Shadwick." O que é menos compreendido é se os mares polares também estão acompanhando esse aumento, uma vez que ficam sem contato com a atmosfera por vários meses a cada ano quando há gelo. "

A modelagem baseada em medições a bordo de verões recentes da Antártica sugere que o aumento das concentrações de CO2 levará a grandes problemas para a vida marinha local começando por volta de 2070 - quando a diminuição resultante no pH pode impactar animais que formam conchas ou esqueletos de minerais de carbonato de cálcio. Shadwick e outros cientistas estão particularmente preocupados com os impactos sobre os organismos microscópicos na base da cadeia alimentar polar, e como esses impactos podem afetar os peixes, pinguins, selos, e baleias.

Compreendendo as condições do inverno, diz Shadwick, é importante porque, ao contrário do verão, quando a fotossíntese por algas marinhas remove CO2 da água e aumenta o pH, no inverno, o CO2 é liberado através da respiração ou decomposição da proliferação de algas, levando a condições com pH naturalmente baixo.

"Usando observações esparsas das condições do inverno, "diz Shadwick, "Nossos modelos preveem que o Oceano Antártico ficará subsaturado em relação ao carbonato até o ano 2030 - cerca de 30 anos antes das projeções com base nas condições que representam uma média anual, e até 70 anos mais cedo do que aqueles baseados apenas em observações de verão. "A subsaturação de carbonato significa que os minerais de carbonato de cálcio são mais caros para os animais produzirem; as conchas de carbonato podem até começar a se dissolver na água do mar com baixo pH.

Shadwick adverte, Contudo, que essas projeções podem mudar com base em uma série de mecanismos de feedback que permanecem mal compreendidos. Isso inclui aquecimento contínuo; refrescamento devido ao aumento do derretimento do gelo marinho e geleiras terrestres; produtividade biológica aumentada devido a uma estação de águas abertas mais longa, aumento da entrega de nutrientes, ou ambos; e intrusões de água rica em carbono na plataforma continental de águas mais profundas nas proximidades.

Para entender melhor esses feedbacks potenciais, Shadwick e colaboradores irão analisar os dados de amarração à luz de todo um conjunto de outras medições biológicas e físicas das águas circundantes. A amarração está dentro da área de estudo do programa Palmer Antarctic Long-Term Ecological Research, que, como o nome indica, foi estabelecido para monitorar mudanças ano a ano e década a década nos ecossistemas da Península Antártica Ocidental perto da Estação de Pesquisa Palmer dos EUA. Os cientistas do PAL-LTER vêm coletando dados na área desde 1991. O projeto de Shadwick também foi endossado pelo Southern Ocean Observing System (SOOS).