E6 Acoplamentos Oceano-Atmosfera-Criosfera

Tópico

O sistema climático é fundamentalmente acoplado: o oceano, a atmosfera e a criosfera trocam continuamente energia, momento e massa entre si, e nenhum componente desse sistema climático acoplado pode ser totalmente compreendido sem os outros dois. O protótipo mais estudado desse acoplamento oceano-atmosfera é a Oscilação Sul do El Niño (ENSO), na qual uma pequena perturbação na tensão do vento ao longo do equador desencadeia uma reorganização massiva de todo o sistema acoplado em escala hemisférica.

Um modelo clássico desse acoplamento oceano-atmosfera, formulado em 1987, e as versões simplificadas desenvolvidas posteriormente, capturam a essência da Oscilação Sul do El Niño por meio de duas relações que se reforçam mutuamente: o vento superficial responde ao gradiente de temperatura da superfície do mar ao longo do equador, e a temperatura da superfície do mar, por sua vez, responde à circulação oceânica impulsionada por esse mesmo vento superficial. Quando o vento superficial e a temperatura da superfície do mar se reforçam mutuamente em vez de se estabilizarem, essa instabilidade de retroalimentação mútua entre o vento superficial e a temperatura da superfície do mar pode produzir um ciclo autossustentável, com um período de três a sete anos, que é precisamente o ciclo que caracteriza o El Niño-Oscilação Sul (ENSO).

A criosfera, o terceiro componente do sistema climático acoplado descrito no início, atua como um amplificador de sinal em altas latitudes: o gelo marinho reflete cerca de 80% da radiação solar que recebe, enquanto o oceano aberto exposto quando o gelo marinho desaparece reflete apenas cerca de 7% dessa mesma radiação solar. Devido a essa enorme diferença na fração de radiação solar refletida entre o gelo marinho e o oceano aberto, a perda de gelo marinho gera um grande ciclo de retroalimentação positiva local: quanto mais gelo marinho é perdido, mais oceano aberto de baixa refletividade fica exposto, e esse oceano aberto de baixa refletividade absorve muito mais radiação solar do que o gelo marinho, aquecendo ainda mais a região e causando ainda mais perda de gelo marinho. Em escalas de tempo muito maiores do que o ciclo de três a sete anos do El Niño-Oscilação Sul ou o feedback local do gelo marinho, o oceano profundo atua como um retardador térmico do sistema climático acoplado, graças à sua enorme capacidade de armazenar calor: o oceano profundo absorve e libera calor muito mais lentamente do que a atmosfera, a superfície do oceano ou a criosfera, atrasando assim a resposta completa do sistema climático acoplado a qualquer perturbação ao longo de várias décadas. Dessa forma, os três componentes do sistema climático acoplado proposto inicialmente — o oceano, a atmosfera e a criosfera — trocam energia, momento e massa em três escalas de tempo muito diferentes: o acoplamento entre o oceano e a atmosfera produz ciclos de alguns anos, como o El Niño-Oscilação Sul; a criosfera amplifica esse sinal localmente quase que imediatamente; e o oceano profundo o atrasa e suaviza ao longo de décadas.

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