O gelo do inverno na superfície do Mar de Weddell da Antártica ocasionalmente forma um enorme buraco. Um buraco que surgiu em 2016 e 2017 atraiu intensa curiosidade de cientistas e repórteres. Embora lacunas ainda maiores tenham se formado décadas antes, esta foi a primeira vez que os oceanógrafos tiveram a chance de monitorar verdadeiramente a lacuna inesperada no gelo marinho de inverno da Antártica.

Um novo estudo liderado pela Universidade de Washington combina imagens de satélite da cobertura de gelo do mar, drifters robóticos e até mesmo selos equipados com sensores para entender melhor o fenômeno. A pesquisa explora porque esse buraco aparece em apenas alguns anos, e que papel poderia desempenhar na circulação oceânica mais ampla.

O estudo foi publicado em 10 de junho na revista Natureza .

"Achamos que esse grande buraco no gelo marinho - conhecido como polynya - era algo raro, talvez um processo extinto. Mas os eventos de 2016 e 2017 nos obrigaram a reavaliar isso, "disse o autor principal Ethan Campbell, um aluno de doutorado da UW em oceanografia. "As observações mostram que os polias recentes se originaram de uma combinação de fatores - sendo um deles as condições incomuns do oceano, e a outra sendo uma série de tempestades muito intensas que giraram sobre o Mar de Weddell com ventos quase com a força de um furacão. "

Um "polynya, "uma palavra russa que significa" buraco no gelo, "pode ​​se formar perto da costa à medida que o vento empurra o gelo. Mas também pode aparecer longe da costa e permanecer por semanas a meses, onde atua como um oásis para os pinguins, baleias e focas para aparecer e respirar.

Este local particular longe da costa da Antártica freqüentemente tem pequenas aberturas e já viu grandes polynyas antes. Os maiores polynyas conhecidos naquele local foram em 1974, 1975 e 1976, logo após o lançamento dos primeiros satélites, quando uma área do tamanho da Nova Zelândia permaneceu sem gelo durante três invernos antárticos consecutivos, apesar das temperaturas do ar muito abaixo de zero.

Campbell ingressou na UW como estudante de graduação em 2016 para entender melhor esse fenômeno misterioso. Em um golpe de sorte científica, um grande apareceu pela primeira vez em décadas. Uma imagem de satélite da NASA em agosto de 2016 chamou a atenção do público para um 33, 000 quilômetros quadrados (13, Gap de 000 milhas quadradas) que apareceu por três semanas. Uma lacuna ainda maior, de 50, 000 quilômetros quadrados (19, 000 milhas quadradas) apareceu em setembro e outubro de 2017.

Acredita-se que o Oceano Antártico desempenhe um papel fundamental nas correntes oceânicas globais e nos ciclos de carbono, mas seu comportamento é mal compreendido. Ele hospeda algumas das tempestades mais violentas do planeta, com ventos soprando ininterruptamente ao redor do continente na escuridão de 24 horas do inverno polar. O novo estudo usou observações do projeto de Modelagem e Observações de Carbono e Clima do Oceano Antártico, ou SOCCOM, que lança instrumentos que derivam com as correntes para monitorar as condições antárticas.

O estudo também usou dados do programa de observação do oceano de Argo, de longa duração, elefantes marinhos que enviam dados de volta à costa, estações meteorológicas e décadas de imagens de satélite.

"Este estudo mostra que esta polynya é realmente causada por uma série de fatores que todos têm que se alinhar para que aconteça, "disse o co-autor Stephen Riser, um professor de oceanografia da UW. "Em qualquer ano, você pode ter várias dessas coisas acontecendo, mas a menos que você pegue todos eles, então você não ganha um polynya. "

O estudo mostra que quando os ventos que cercam a Antártica se aproximam da costa, eles promovem uma mistura ascendente mais forte no Mar de Weddell oriental. Naquela região, uma montanha subaquática conhecida como Maud Rise força a densa água do mar ao seu redor e deixa um vórtice giratório acima. Dois instrumentos SOCCOM foram presos no vórtice acima de Maud Rise e registraram anos de observações lá.

A análise mostra que quando a superfície do oceano é especialmente salgada, como visto ao longo de 2016, fortes tempestades de inverno podem causar uma reviravolta na circulação. Mais quente, água mais salgada das profundezas é agitada até a superfície, onde o ar o resfria e o torna mais denso do que a água abaixo. À medida que a água afunda, águas profundas relativamente mais quentes de cerca de 1 grau Celsius (34 F) o substituem, criando um ciclo de feedback onde o gelo não pode se formar.

Sob a mudança climática, a água doce do derretimento das geleiras e de outras fontes tornará a camada superficial do Oceano Antártico menos densa, o que pode significar menos polynyas no futuro. Mas o novo estudo questiona essa suposição. Muitos modelos mostram que os ventos que circundam a Antártica se tornarão mais fortes e se aproximarão da costa - o novo artigo sugere que isso incentivaria a formação de mais polynyas, não menos.

Estas são as primeiras observações que provam que mesmo um polynya menor como o de 2016 move a água da superfície até o fundo do oceano.

"Basicamente, é uma inversão de todo o oceano, em vez de uma injeção de água superficial em uma viagem unilateral da superfície para o fundo, "disse o co-autor Earle Wilson, que recentemente concluiu seu doutorado em oceanografia na UW.

Uma das maneiras pelas quais um polynya de superfície é importante para o clima é pelas águas mais profundas dos oceanos, conhecido como Água Antártica de Fundo. Este frio, água densa se esconde abaixo de todas as outras águas. Onde e como é criado afeta suas características, e teria um efeito cascata em outras grandes correntes oceânicas.

"No momento, as pessoas pensam que a maior parte da água do fundo está se formando na plataforma antártica, mas esses grandes polynyas offshore podem ter sido mais comuns no passado, "Riser disse." Precisamos melhorar nossos modelos para que possamos estudar este processo, o que poderia ter implicações climáticas em larga escala. "

Políias grandes e de longa duração também podem afetar a atmosfera, porque as águas profundas contêm carbono de formas de vida que se afundaram ao longo dos séculos e se dissolveram na descida. Assim que essa água atingir a superfície, esse carbono poderá ser liberado.

"Este reservatório profundo de carbono está trancado há centenas de anos, e em um polynya pode ser ventilado na superfície por meio dessa mistura realmente violenta, "Campbell disse." Um grande evento de liberação de gás de carbono poderia realmente destruir o sistema climático se acontecesse vários anos consecutivos.