Mapa moderno da temperatura da superfície do mar do noroeste do Oceano Pacífico. A corrente e extensão de Kuroshio são representadas pela linha preta e seta, enquanto a corrente de Oyashio é representada pela linha branca e seta. A localização dos três núcleos de sedimentos (numerados 1207, 1208, e 1209) usado no estudo, perfurado em Shatsky Rise, são denotados pelos círculos. Crédito:Binghamton University
As correntes oceânicas incorporam o movimento, serpenteando seu caminho dos trópicos para os pólos e vice-versa, deslocando grandes quantidades de água de momento a momento. Mas eles também são incrivelmente antigos, seguindo seu curso básico por milhões de anos.
Traçar uma história escrita na água é obra de paleoceanógrafos como Adriane Lam, Presidential Diversity Postdoctoral Fellow no Departamento de Ciências Geológicas e Estudos Ambientais da Binghamton University. Lam é o autor principal de "Plioceno até o Pleistoceno (5–2,5 Ma) Reconstrução da extensão da corrente de Kuroshio revela uma corrente dinâmica, "publicado recentemente no jornal Paleoceanografia e Paleoclimatologia . Os co-autores incluem a Professora Assistente de Ciências Geológicas e Estudos Ambientais Molly Patterson, bem como Kenneth MacLeod da University of Missouri, Solveig Schilling da Universidade do Texas em Austin, R. Mark Leckie, da Universidade de Massachusetts Amherst, Andrew Fraass, da Universidade de Bristol da Inglaterra, e Nicholas Venti da Universidade de Delaware.
A principal corrente de fronteira ocidental no norte do Oceano Pacífico, a Corrente e Extensão Kuroshio, é análogo à Corrente do Golfo, que flui ao longo da costa leste da América do Norte. Impulsionado pelo vento, as correntes de fronteira são os burros de carga do oceano, calor em movimento, sal e gases dos mares equatoriais às latitudes médias, Lam explicou.
"Em outras palavras, essas correntes ajudam a distribuir o calor dos trópicos para latitudes mais altas. Na verdade, corais ocorrem em sua latitude mais alta de qualquer lugar do mundo dentro da Corrente Kuroshio porque as águas são tão quentes, " ela disse.
Esse calor provém das águas superficiais que se acumulam no oeste do Oceano Pacífico ao longo do equador, chamada de Western Pacific Warm Pool. A Corrente Kuroshio leva essas águas ao norte, além da costa japonesa, e, em seguida, para o leste na latitude 36 ° N, onde se junta ao Oceano Pacífico aberto. Neste ponto, torna-se a extensão atual de Kuroshio.
A corrente e a extensão liberam grandes quantidades de calor e umidade que evaporam da água quente para a baixa atmosfera do hemisfério norte. Por causa disso, eles ajudam a moldar os padrões de precipitação sobre o Japão e a costa oeste da América do Norte, bem como os caminhos dos tufões, que se alimentam de águas quentes. Além de afetar o clima, o Kuroshio provavelmente também afeta o clima, embora seu impacto em escalas de tempo de mil e milhões de anos ainda não esteja claro.
O Kuroshio também desempenha um papel importante nos ecossistemas e na indústria pesqueira. No noroeste do Pacífico, encontra a Corrente Oyashio, que traz as águas frias da região polar para o sul. Onde as duas correntes se encontram, um forte gradiente de temperatura se forma devido à mistura de águas quentes e frias. Também cria uma região de ressurgência, onde as águas ricas em nutrientes das profundezas do oceano são trazidas para a superfície à medida que as correntes fluem para o leste.
Não são apenas as águas que se misturam:os organismos de água quente e fria que vivem nas respectivas correntes também fluem juntos em uma área de transição entre ecossistemas, conhecido como ecótono. Seus habitantes incluem várias espécies de peixes e plâncton, que, em última análise, abastece a prolífica indústria pesqueira do Japão e constitui uma parte importante da economia daquele país.
Por causa de seu impacto na biodiversidade, tempo e clima, compreender como as correntes de fronteira, como o Kuroshio, responderão às mudanças climáticas e ao aumento do CO 2 níveis na atmosfera é crítica. Hoje, essas correntes estão esquentando duas a três vezes mais rápido do que outras áreas do oceano, Disse Lam.
Estudos de modelos oceânicos e dados observacionais também mostram que a extensão da corrente de Kuroshio está mudando para o norte e aumentando sua capacidade de transporte, mas os pesquisadores ainda não sabem como essas mudanças afetarão os organismos que vivem lá, ou padrões de tempo e clima locais e regionais.
A pesquisa publicada recentemente é a primeira de seu tipo a reconstruir o Kuroshio como era há 2,5 a 5 milhões de anos, uma época que abrangeu os dois períodos de aquecimento e resfriamento global, bem como o fechamento de um importante canal marítimo no que hoje é a América Central. Olhar para o passado distante do presente pode responder a algumas das perguntas sobre seu futuro.
Uma imagem de microscópio eletrônico de varredura de Globigerinoides ruber, uma espécie de foraminíferos plancticos que foi usada no estudo geoquímico para reconstruir o comportamento da Extensão da Corrente de Kuroshio. Crédito:Binghamton University
Oceanos passados e futuros
Durante o Plioceno, que se estende de 2,5 a 5,3 milhões de anos atrás, CO atmosférico 2 os níveis eram próximos aos que enfrentamos hoje:cerca de 350 a 450 partes por milhão. A atmosfera de hoje tem cerca de 415 partes por milhão de CO 2 .
"A parte divertida deste período de tempo é que os continentes foram organizados de forma semelhante a hoje, o que torna o Plioceno um ótimo período para usar como um análogo de como o sistema terrestre responderá ao aumento de CO 2 concentrações e aquecimento, "Lam disse.
Houve algumas diferenças em relação às massas de terra, ela observou:Até cerca de 2,5 milhões de anos atrás, existia uma hidrovia entre a América do Norte e a América do Sul que permitia que as águas superficiais dos oceanos Pacífico e Atlântico se misturassem. Quando o Seaway da América Central fechou, ele pode ter colocado a extensão atual do Kuroshio em sua configuração atual.
O Plioceno incluiu um período de 3 a 3,3 milhões de anos atrás, conhecido como Período Quente médio do Piacenza (mPWP), que viu o aumento dos níveis de dióxido de carbono e aquecimento global. Uma vez que esse período terminou, resfriamento retomado, accompanied by the growth of glaciers and sea ice in the Northern Hemisphere's high latitudes.
In the recently published study, the researchers reconstructed the Kuroshio throughout the mPWP, using chemical signatures from the fossilized shells of marine plankton that once lived in the Kuroshio region's surface waters.
"Our data indicate that during the first phase of mPWP warming in the Pliocene, the current warmed up and potentially shifted its latitudinal position northward. It then cooled back down and perhaps shifted its position back south during a brief period of global cooling, " ela disse.
Reconstructing the current
Scientists use different techniques to reconstruct the history of an ocean current, depending on the time scale in question. For shorter timescales, they rely on observational data to see how a current's path changes seasonally, from year to year or decade to decade. But when it comes to climate change, that dataset can fall short.
"This is why it is useful and necessary to reconstruct the behavior of western boundary currents through deep time, using the sedimentary record from millions of years ago, " Lam explained. "Through the lens of the sedimentary record, the shorter-term variations in the current are 'smoothed' or averaged out, so we are essentially only able to recover signals that indicate the longer-term, larger changes of the currents."
No estudo, the researchers used the chemical signals obtained from fossil plankton that lived in the surface ocean, as well as three deep-sea sediment cores from Shatsky Rise, a location on the northwest Pacific seafloor. Planktic foraminifera have lived in the open oceans for the last 170 million years; their durable shells, called "tests, " are made of calcium carbonate and accumulate on the ocean floor when they die.
Em um estudo anterior, Lam calculated the diversity of fossil plankton at each site used in the later chemical study. She found that diversity was highest at the northernmost site of Shatsky Rise, from 12 million years ago until today. This finding indicates the ecotone created by the current has been around for a very long time—and likely the Kuroshio has, também.
Researchers don't know how warm the current became during the mPWP, or how much the chemical signal is affected by salinity as well as temperature changes. To get a better picture, Lam and colleagues from other SUNY schools are currently working on a grant that would use different chemical methods to answer these questions.
"The ocean is hugely affected by climate change, and we must think about ways in which we can protect it and marine organisms. This is especially true for the Kuroshio Current Extension, as this region is home to some of the highest biodiversity in our world ocean, "Lam disse.
