Em 1974, imagens adquiridas de satélites NOAA revelaram um fenômeno intrigante:a 250, 000 quilômetros quadrados de abertura no gelo marinho de inverno no Mar de Weddell, sul da América do Sul. A abertura, conhecido como polynya, persistiu durante três invernos. Essas extensas áreas sem gelo no oceano ao redor da Antártica não foram vistas desde então, embora um pequeno polynya foi visto no ano passado.

Em uma nova análise de modelos climáticos, pesquisadores da University of Pennslyvania, O Instituto de Ciências Marinhas da Espanha e a Universidade Johns Hopkins revelam os efeitos globais significativos que esses polynyas aparentemente anômalos podem ter. Suas descobertas indicam que o calor que escapa do oceano por meio dessas aberturas impacta as temperaturas do mar e da atmosfera e os padrões de vento ao redor do globo e até mesmo as chuvas nos trópicos. Embora este processo seja parte de um padrão natural de variabilidade climática, tem implicações em como o clima global responderá ao futuro aquecimento antropogênico.

"Tão pequeno, a abertura isolada no gelo marinho no Oceano Antártico pode ter uma significativa, implicações climáticas em grande escala, "disse Irina Marinov, autor do estudo e professor assistente no Departamento de Ciências da Terra e Meio Ambiente da Penn na Escola de Artes e Ciências. "Os modelos climáticos sugerem que, em anos e décadas com uma grande polynya, toda a atmosfera aquece globalmente, e vemos mudanças nos ventos no hemisfério sul e uma mudança para o sul no cinturão de chuva equatorial. Isso é atribuível à polynya. "

O estudo aparece no Journal of Climate . Marinov foi co-autor do trabalho com Anna Cabre, um ex-pós-doutorado no laboratório de Marinov e agora um oceanógrafo do Instituto de Ciências Marinhas de Barcelona, e Anand Gnanadesikan, professor do Departamento de Ciências da Terra e Planetárias da Johns Hopkins.

Tipicamente, o Oceano Antártico é coberto de gelo durante o

inverno. Polynyas ocorrem quando as águas subterrâneas quentes do Atlântico Norte e origem equatorial se misturam localmente com as águas superficiais frias, um processo conhecido como convecção em oceano aberto.

Até recentemente, cientistas do clima e oceanógrafos acreditavam que as condições atmosféricas e oceânicas ao redor dos trópicos eram os principais fatores que afetavam as condições fora dos trópicos. Mas nos últimos anos, Marinov e colaboradores e outros mostraram que o oposto também é verdadeiro:o Oceano Antártico tem um papel importante em afetar os climas tropicais e do Hemisfério Norte.

No trabalho atual, Marinov e seus colegas usaram modelos poderosos que simulam o clima passado e futuro para determinar como os efeitos da polynya se propagam ao redor do globo.

Seu modelo indicou que polynyas e a convecção em oceano aberto que a acompanha ocorrem aproximadamente a cada 75 anos. Quando eles ocorrem, os pesquisadores observaram, eles atuam como uma válvula de escape para o calor do oceano. Não só a área imediata aquece, mas também há aumentos nas temperaturas gerais da superfície do mar e atmosféricas de todo o hemisfério sul e, em menor grau, o hemisfério norte, também.

Mudanças nos gradientes de temperatura norte-sul também levam a mudanças nos padrões do vento.

"Estamos vendo uma diminuição no que chamamos de ventos do hemisfério sul e mudanças nos ventos alísios, "Disse Marinov." E esses ventos afetam as tempestades, precipitação e nuvens. "

Entre essas mudanças na precipitação está uma mudança na Zona de Convergência Intertropical, um cinturão equatorial onde convergem os ventos alísios, resultando em precipitação intensa. Quando ocorre um polynya, esse cinturão de chuva se move alguns graus para o sul e permanece lá por 20 a 30 anos antes de voltar.

"Isso afeta os recursos hídricos em, por exemplo, Indonésia, América do Sul e África Subsaariana, "disse Marinov." Temos uma variação natural de clima que pode ser, entre outros efeitos, impactando a produção agrícola em regiões densamente povoadas do mundo. "

Dadas essas implicações em larga escala de um fenômeno do Oceano Antártico, Marinov ressalta a necessidade de aumentar o monitoramento na região. Ela faz parte de um esforço chamado SOCCOM, para Observações e Modelagem de Carbono e Clima do Oceano Antártico, colocar flutuadores robóticos no Oceano Antártico para coletar dados sobre a temperatura do oceano, salinidade, carbono, nutrientes e oxigênio.

"Também estamos incentivando as pessoas a ficarem de olho nos satélites para procurar outros polynyas, este ano e daqui para frente, "Disse Marinov.

Pesquisas anteriores do grupo de Marinov e colaboradores sugeriram que, sob a mudança climática, polynyas podem se tornar menos freqüentes. Conforme o gelo marinho derrete, ele refresca a camada superior da superfície do mar, tornando-o mais leve e menos provável de se misturar com as águas mais pesadas do fundo. Marinov observa que o fato de que nenhum polynyas significativo foi aberto de meados da década de 1970 até o ano passado pode ter contribuído para o chamado "hiato climático" no final da década de 1990 e início de 2000, quando as temperaturas médias globais da superfície pareciam estagnar em sua subida de outra forma persistente.

"Durante este período de hiato, quantidades anormais de calor foram armazenadas nas águas subterrâneas do oceano", disse Marinov. "A maioria das pesquisas atribuiu esse hiato a um período prolongado de La Niña, resultando em um armazenamento de calor na baixa latitude do Pacífico. Mas acho que a falta de um polynya do Mar de Weddell também contribuiu, armazenando mais calor no Oceano Antártico e evitando a liberação adicional de calor para a atmosfera. "

O trabalho levanta muitas novas questões, como a diminuição da extensão do gelo marinho, incluindo a recente separação de um grande pedaço da península Antártica, afetará a frequência de polynyas e como a presença ou ausência de polynyas afetará o quanto as temperaturas atmosféricas aquecem em resposta à mudança climática antropogênica.

"Esta investigação sobre polynyas e convecção do Oceano Antártico acabou sendo uma história muito importante e interessante para o clima global que acreditamos que muitas pessoas irão estudar na próxima década, "Disse Marinov.