p Os redemoinhos costumam ser vistos como o clima do oceano. Como circulações em grande escala na atmosfera, redemoinhos rodopiam através do oceano como ciclones marítimos lentos, extraindo nutrientes e calor, e transportá-los ao redor do mundo. p Na maioria dos oceanos, redemoinhos são observados em todas as profundidades e são mais fortes na superfície. Mas desde a década de 1970, pesquisadores observaram um padrão peculiar no Ártico:no verão, Os redemoinhos árticos se assemelham a seus equivalentes em outros oceanos, aparecendo em toda a coluna d'água. Contudo, com o retorno do gelo do inverno, As águas do Ártico ficam calmas, e redemoinhos não podem ser encontrados nos primeiros 50 metros abaixo do gelo. Enquanto isso, camadas mais profundas continuam a provocar redemoinhos, afetado pela mudança abrupta em águas mais rasas.

p Esta mudança sazonal na atividade de redemoinhos do Ártico intrigou os cientistas por décadas. Agora, uma equipe do MIT tem uma explicação. Em um artigo publicado hoje no Journal of Physical Oceanography , os pesquisadores mostram que os principais ingredientes para impulsionar o comportamento dos remoinhos no Ártico são a fricção do gelo e a estratificação do oceano.

p Modelando a física do oceano, eles descobriram que o gelo do inverno atua como um freio de fricção, desacelerando as águas de superfície e evitando que se tornem redemoinhos turbulentos. Este efeito é tão profundo; entre 50 e 300 metros de profundidade, os pesquisadores descobriram, o oceano é salgado, camadas mais densas atuam para isolar a água dos efeitos de fricção, permitindo que redemoinhos girem o ano todo.

p Os resultados destacam uma nova conexão entre a atividade parasita, Gelo ártico, e estratificação do oceano, que agora podem ser fatorados em modelos climáticos para produzir previsões mais precisas da evolução do Ártico com as mudanças climáticas.

p "À medida que o Ártico aquece, este mecanismo de dissipação para redemoinhos, ou seja, a presença de gelo, vai embora, porque o gelo não estará lá no verão e será mais móvel no inverno, "diz John Marshall, professor de oceanografia do MIT. "Então, o que esperamos ver no futuro é um Ártico muito mais vigorosamente instável, e isso tem implicações para a dinâmica em grande escala do sistema ártico. "

p Os co-autores de Marshall no artigo incluem o autor principal Gianluca Meneghello, um cientista pesquisador do Departamento da Terra do MIT, Ciências Atmosféricas e Planetárias, junto com Camille Lique, Pal Erik Isachsen, Edward Doddridge, Jean-Michel Campin, Healther Regan, e Claude Talandier.

p Abaixo da superfície

p Para seu estudo, os pesquisadores reuniram dados sobre a atividade do oceano Ártico que foram disponibilizados pelo Woods Hole Oceanographic Institution. Os dados foram coletados entre 2003 e 2018, de sensores que medem a velocidade da água em diferentes profundidades ao longo da coluna d'água.

p A equipe calculou a média dos dados para produzir uma série temporal para produzir um ano típico das velocidades do Oceano Ártico com profundidade. A partir dessas observações, surgiu uma tendência sazonal clara:durante os meses de verão com muito pouca cobertura de gelo, eles viram altas velocidades e mais atividade de redemoinhos em todas as profundezas do oceano. No inverno, conforme o gelo crescia e aumentava de espessura, águas rasas paralisam, e redemoinhos desapareceram, enquanto as águas mais profundas continuaram a mostrar atividade em alta velocidade.

p "Na maior parte do oceano, esses redemoinhos se estendem até a superfície, "Marshall diz." Mas no inverno ártico, descobrimos que redemoinhos estão vivendo sob a superfície, como submarinos pendurados nas profundezas, e eles não vão até a superfície. "

p Para ver o que pode estar causando essa curiosa mudança sazonal na atividade parasita, os pesquisadores realizaram uma "análise de instabilidade baroclínica". Este modelo usa um conjunto de equações que descrevem a física do oceano, e determina como as instabilidades, como sistemas meteorológicos na atmosfera e redemoinhos no oceano, evoluir sob determinadas condições.

p Um esfregar de gelo

p Os pesquisadores conectaram várias condições ao modelo, e para cada condição, eles introduziram pequenas perturbações semelhantes às ondulações dos ventos de superfície ou de um barco que passava, em várias profundezas do oceano. Eles então executaram o modelo adiante para ver se as perturbações evoluiriam para maiores, redemoinhos mais rápidos.

p Os pesquisadores descobriram que, quando ligaram o efeito de fricção do gelo marinho e o efeito da estratificação, como nas camadas de densidade variável das águas árticas, o modelo produziu velocidades de água que combinavam com o que os pesquisadores inicialmente viram em observações reais. Isso é, eles viram que sem o atrito do gelo, redemoinhos se formaram livremente em todas as profundidades do oceano. Com o aumento do atrito e da espessura do gelo, as águas abrandaram e os redemoinhos desapareceram nos primeiros 50 metros do oceano. Abaixo deste limite, onde a densidade da água, ou seja, sua estratificação, muda dramaticamente, redemoinhos continuaram a girar.

p Quando eles conectaram em outras condições iniciais, como uma estratificação menos representativa do verdadeiro oceano Ártico, os resultados do modelo foram uma correspondência mais fraca com as observações.

p "Somos os primeiros a apresentar uma explicação simples para o que estamos vendo, que é que redemoinhos subterrâneos permanecem vigorosos durante todo o ano, e redemoinhos de superfície, assim que o gelo estiver por perto, são apagados por causa dos efeitos de fricção, "Marshall explica.

p Agora que eles confirmaram que o atrito e a estratificação do gelo afetam os redemoinhos do Ártico, os pesquisadores especulam que essa relação terá um grande impacto na formação do Ártico nas próximas décadas. Outros estudos mostram que o gelo do Ártico no verão, já recuando mais rápido ano a ano, desaparecerá completamente até o ano 2050. Com menos gelo, as águas estarão livres para girar em redemoinhos, na superfície e em profundidade. O aumento da atividade parasita no verão pode trazer calor de outras partes do mundo, aquecendo ainda mais o Ártico.

p Ao mesmo tempo, o inverno do Ártico será coberto de gelo em um futuro previsível, notas Meneghello. Se o aquecimento do Ártico resultará em mais turbulência oceânica ao longo do ano ou em uma maior variabilidade ao longo das estações, dependerá da força do gelo marinho.

p Sem considerar, "se nos movermos para um mundo onde não há gelo no verão e gelo mais fraco durante o inverno, a atividade de redemoinho aumentará, "Meneghello diz." Isso tem implicações importantes para as coisas que se movem na água, como traçadores e nutrientes e calor, e feedback sobre o próprio gelo. "