E10 Física Biogeoquímica

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A biogeoquímica física descreve como os processos físicos do oceano — circulação, mistura, estratificação e ondas — controlam a distribuição de nutrientes, carbono, oxigênio e outros elementos que determinam tanto a produtividade biológica marinha quanto seu papel no ciclo global do carbono. É precisamente essa capacidade da física oceânica de mover elementos de um lugar para outro que permite que o oceano funcione simultaneamente como motor e reservatório de grande parte da química que sustenta a vida marinha.

O oceano absorve aproximadamente 25 a 30% de todo o dióxido de carbono emitido para a atmosfera pela atividade humana, tornando-se o maior sumidouro de carbono de longo prazo do planeta. Essa absorção é possível graças ao que é conhecido como bomba biológica de carbono: o fitoplâncton fixa o dióxido de carbono dissolvido em carbono orgânico na zona iluminada pelo sol do oceano e, quando esses organismos morrem ou são consumidos, parte desse carbono é exportada para as águas profundas antes de se decompor novamente. Isso significa que o carbono capturado perto da superfície acaba sendo sequestrado por um longo tempo, longe do contato com a atmosfera.

A disponibilidade de nutrientes na zona iluminada pelo sol do oceano depende de três vias de fornecimento: ressurgência, mistura turbulenta vertical e deposição atmosférica. Nas zonas de ressurgência mais intensas do planeta, ao largo do Peru, de Benguela e da Califórnia, a ressurgência contínua de águas profundas ricas em nutrientes é o que faz com que essas regiões sustentem alguns dos ecossistemas marinhos mais produtivos do mundo.

Zonas de mínimo de oxigênio se formam precisamente onde grande parte do carbono orgânico exportado da superfície pela bomba biológica acaba afundando. É a decomposição desse carbono, nas profundezas do oceano e abaixo de regiões de alta produtividade superficial, que faz com que o consumo biológico de oxigênio exceda o fornecimento trazido pela circulação, deixando essas águas quase desprovidas de oxigênio dissolvido.

A acidificação dos oceanos é a consequência química direta da mesma absorção de dióxido de carbono discutida no início deste documento. O dióxido de carbono absorvido pela água do mar reage com ela para formar ácido carbônico, que por sua vez se dissocia, liberando íons de hidrogênio e bicarbonato. É precisamente esse aumento nos íons de hidrogênio que reduz o pH do oceano e a saturação de aragonita e calcita. O pH oceânico diminuiu em um décimo de unidade desde a era pré-industrial, o que equivale a um aumento de 26% na concentração de íons de hidrogênio. Os efeitos esperados incluem tanto uma redução na profundidade em que a água deixa de estar saturada com carbonato quanto um impacto direto sobre os organismos calcificadores.

Assim, desde os processos físicos que distribuem nutrientes e carbono por todo o oceano até a acidificação química discutida ao final deste documento, e incluindo a bomba biológica que absorve carbono e as zonas de mínimo de oxigênio que ela cria, a biogeoquímica física determina que a circulação, a mistura e a estratificação oceânicas, em última análise, definem tanto sua capacidade de capturar carbono quanto sua química interna.

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