As temperaturas da superfície do mar nos trópicos têm uma grande influência no clima nos trópicos e nos continentes adjacentes. Por exemplo, eles determinam a posição da Zona de Convergência Intertropical e o início e a intensidade das monções da África Ocidental. Portanto, é importante compreender a variabilidade das temperaturas da superfície do mar para as previsões climáticas. Até agora, o ciclo sazonal da temperatura da superfície do mar no Atlântico Norte tropical não pôde ser suficientemente explicado. "Mais precisamente, a superfície do mar está mais fria do que o previsto pela combinação de observações diretas anteriores da radiação solar, correntes e mistura, especialmente nos meses de verão de julho a setembro, "explica a Dra. Rebecca Hummels do GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel e primeira autora de um estudo agora publicado em Nature Communications .

As observações baseadas em navio com o navio de pesquisa alemão METEOR em setembro de 2015 forneceram as primeiras medições de um evento de mistura turbulento forte abaixo da superfície do mar, onde a mistura foi até um fator de 100 maior do que o observado anteriormente neste local. "Quando notamos a turbulência bastante intensificada na coluna de água durante o processamento de dados, nós inicialmente suspeitamos de um mau funcionamento de nossos sensores, "diz o Dr. Marcus Dengler, co-autor do estudo. "Mas quando também notamos fortes correntes na superfície do oceano, ficamos curiosos. "Precisamente esses eventos podem explicar as temperaturas mais baixas na superfície do oceano.

"Conseguimos isolar o processo por trás deste evento de mixagem forte, que durou apenas alguns dias, "explica o Dr. Hummels." É uma chamada onda inercial, que é um evento de fluxo muito curto, mas intenso, "O Hummels continua. As ondas inerciais são fenômenos de onda horizontais em que a corrente na superfície gira no sentido horário com o tempo, enquanto o movimento decai rapidamente com o aumento da profundidade. As diferentes velocidades na superfície e na camada abaixo causam instabilidades e, em última análise, mistura entre a água quente na camada superficial e a água mais fria abaixo. Essas ondas inerciais podem ser causadas por breves variações nos ventos próximos à superfície. Até agora, geralmente apenas correntes fracas foram observadas nesta região e os ventos alísios constantes nesta época do ano não sugeriam eventos de mistura particularmente fortes. Contudo, as variações do vento são cruciais para desencadear essas ondas na parte superior do oceano. Os ventos não precisam ser particularmente fortes, mas, idealmente, deve girar da mesma forma que as correntes oceânicas. Uma vez que essas flutuações do vento são relativamente raras e duram apenas alguns dias, ainda não foi possível medir um fenômeno de onda tão forte com a forte mistura associada nesta região.

Após a descoberta deste evento durante o cruzeiro METEOR em setembro de 2015, os cientistas de Kiel queriam saber mais sobre a frequência e o impacto real de tais eventos. "Por meio da análise de dados baseada em modelo, fomos capazes de dar um contexto para as observações in-situ, "explica o co-autor Dr. Willi Rath da Unidade de Pesquisa Ocean Dynamics da GEOMAR." Juntos, nós digitalizamos 20 anos de observações globais de vento em busca de eventos semelhantes desencadeados por flutuações do vento e descrevemos sua ocorrência na região e durante o curso do ano, "O Dr. Rath acrescenta. Isso tem apoiado a hipótese de que a distribuição temporal e espacial de tais eventos pode de fato explicar a lacuna no equilíbrio térmico da parte superior do oceano.

A forte mistura turbulenta causada pelas ondas inerciais na base da camada superficial também é crucial para a biologia:por exemplo, a água fria que é misturada à camada superficial durante esse evento também traz nutrientes das camadas mais profundas para a parte superior do oceano, penetrada pela luz solar. "Isso também explica a ocorrência, até então, em grande parte inexplicada, de florações de clorofila nesta região, o que agora também pode ser atribuído ao aumento sazonal da ocorrência dessas ondas inerciais, "explica o Dr. Florian Schütte, também co-autor do estudo.

As medições dos navios no Atlântico tropical foram realizadas em estreita cooperação com o programa internacional PIRATA. Por mais de 20 anos, as bóias de superfície PIRATA têm fornecido dados valiosos para estudos de interação oceano-atmosfera, que também foram usados ​​para este estudo. "De fato, as medições intensivas de mistura resultaram de uma falha no sistema hidráulico do METEOR, o que tornava outras medições impossíveis na época, "diz o Prof. Dr. Peter Brandt, cientista-chefe da expedição. Apesar das bóias e da série de expedições de navios para esta região, novos fenômenos ainda estão sendo descobertos - às vezes por acaso - que avançam decisivamente em nossa compreensão do clima tropical.