A plataforma de reboque "Triaxus" rompe a superfície agitada do oceano durante uma tempestade. Ao rebocar tal plataforma com instrumentos de monitoramento através da água, mudando sua profundidade em um padrão de 'yo-yo' enquanto viajava, cientistas criaram instantâneos de alta resolução de como um corante liberado rio acima evoluiu na frente da Corrente do Golfo. Crédito:Craig M. Lee, UW APL
Uma nova pesquisa fornece a primeira evidência direta para o efeito do misturador da Corrente do Golfo, identificar um novo mecanismo de mistura de água através da corrente de movimento rápido. Os resultados têm implicações importantes para o clima, clima e pesca, porque a mistura dos oceanos desempenha um papel crítico nesses processos. A Corrente do Golfo é um dos maiores impulsionadores do clima e da produtividade biológica da Flórida a Newfoundland e ao longo da costa ocidental da Europa.
O estudo multi-institucional liderado por um pesquisador da Universidade de Maryland revelou que a agitação ao longo das margens da Corrente do Golfo em áreas tão pequenas quanto um quilômetro pode ser uma das principais fontes de mistura do oceano entre as águas em ambos os lados da corrente. O estudo foi publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences em 6 de julho, 2020.
"Este debate de longa data sobre se a Corrente do Golfo atua como um misturador ou uma barreira para a mistura do oceano considerou principalmente os grandes redemoinhos do oceano, dezenas de quilômetros a cem quilômetros de diâmetro, "disse Jacob Wenegrat, professor assistente do Departamento de Ciências Atmosféricas e Oceânicas da UMD e principal autor do estudo. "O que estamos adicionando a este debate é esta nova evidência de que a variabilidade na escala do quilômetro parece estar causando muita confusão. E essas escalas são realmente difíceis de monitorar e modelar."
À medida que a Corrente do Golfo segue seu caminho até a costa leste dos EUA e Canadá, traz água salgada quente dos trópicos para o Atlântico Norte. Mas a corrente também cria uma parede invisível de água que divide duas regiões distintas do oceano:a mais fria, águas mais frescas ao longo da borda norte da Corrente do Golfo que giram no sentido anti-horário, e o mais quente, águas mais salgadas na borda sul da corrente que circulam no sentido horário.
Uma equipe de pesquisa desdobrou um flutuador do R / V Knorr antes de liberar um corante fluorescente na água. Os cientistas então rastrearam a deriva do corante e da flutuação através da Corrente do Golfo, revelando uma mistura significativa de águas através da corrente rápida. Crédito:Craig M. Lee, UW APL
Quanta mistura oceânica ocorre ao longo da Corrente do Golfo tem sido uma questão de debate científico. Como resultado, modelos oceânicos que prevêem o clima, o clima e a produtividade biológica não foram totalmente responsáveis pela contribuição da mistura entre os dois tipos muito diferentes de água em ambos os lados da corrente.
Para conduzir o estudo, os pesquisadores tiveram que levar seus instrumentos até a fonte:a borda da Corrente do Golfo. Duas equipes de cientistas a bordo de dois navios de pesquisa de classe global enfrentaram tempestades de inverno no Oceano Atlântico para liberar um corante fluorescente ao longo da frente norte da Corrente do Golfo e traçar seu caminho nos dias seguintes.
A primeira equipe lançou o corante junto com um flutuador contendo um farol acústico. Rio abaixo, a segunda equipe rastreou o flutuador e monitorou a concentração de corante junto com a temperatura da água, salinidade, química e outros recursos.
De volta à costa, Wenegrat e seus co-autores desenvolveram simulações de alta resolução dos processos físicos que poderiam fazer com que o corante se dispersasse na água da maneira que as equipes de campo registraram. Seus resultados mostraram que a turbulência em áreas tão pequenas quanto um quilômetro exerceu uma influência importante no caminho do corante e resultou em uma mistura significativa de propriedades da água, como salinidade e temperatura.
O corante fluorescente fornece uma maneira única de rastrear a evolução e a mistura da água na Corrente do Golfo. Em um estudo recente, o corante de fluoresceína (conforme ilustrado aqui) foi liberado ao longo da parede norte da Corrente do Golfo, e rastreado por navio enquanto ele se misturava horizontalmente com a corrente. Crédito:Lance Wills, WHOI
"Esses resultados enfatizam o papel da variabilidade em escalas muito pequenas que atualmente são difíceis de observar usando métodos padrão, como observações de satélite, "Wenegrat disse." A variabilidade nesta escala não é resolvida atualmente nos modelos climáticos globais e não será nas próximas décadas, então isso nos leva a pensar, o que estamos perdendo? "
Ao mostrar que a mistura em pequena escala através da Corrente do Golfo pode ter um impacto significativo, o novo estudo revela um importante, contribuidor sub-reconhecido para a circulação oceânica, biologia e potencialmente clima.
Por exemplo, a Corrente do Golfo desempenha um papel importante no que é conhecido como a bomba biológica do oceano - um sistema que retém o excesso de dióxido de carbono, protegendo o planeta do aquecimento global. Nas águas superficiais da região da Corrente do Golfo, a mistura oceânica influencia o crescimento do fitoplâncton - a base da teia alimentar dos oceanos. Este fitoplâncton absorve dióxido de carbono próximo à superfície e depois afunda, levando carbono com eles e prendendo-o nas profundezas do oceano. Os modelos atuais da bomba biológica oceânica não levam em consideração o grande efeito que a mistura em pequena escala através da Corrente do Golfo poderia ter no crescimento do fitoplâncton.
"Para progredir nisso, precisamos encontrar maneiras de quantificar esses processos em uma escala mais precisa usando a teoria, modelos numéricos de última geração e novas técnicas de observação, "Wenegrat disse." Precisamos ser capazes de compreender seu impacto na circulação em grande escala e na biogeoquímica do oceano. "
O artigo de pesquisa, "Mistura aprimorada através do limite do giro na frente da Corrente do Golfo, "Jacob O. Wenegrat, Leif N. Thomas, Miles A. Sundermeyer, John R. Taylor, Eric A. D'Asaro, Jody M. Klymak, R. Kipp Shearman, e Craig M. Lee, foi publicado em 6 de julho, Edição de 2020 do Proceedings of the National Academy of Sciences .
