E10 Interação Atmosfera-Oceano

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A interação oceano-atmosfera é o mecanismo de acoplamento mais importante em todo o sistema climático em escalas de tempo que variam de dias a décadas: o oceano libera ou absorve calor, umidade e momento da atmosfera por meio de fluxos turbulentos que ocorrem exatamente na interface entre os dois. A temperatura da superfície do mar modifica, por baixo, a convecção atmosférica que ocorre acima dela: quando a temperatura da superfície do mar está alta, favorece a convergência e a convecção do ar; quando está baixa, por outro lado, estabiliza a atmosfera acima e inibe essa mesma convecção. Essa dependência é tão forte que a Zona de Convergência Intertropical, a faixa onde os ventos de ambos os hemisférios convergem, segue de perto a localização da temperatura da superfície do mar mais alta no oceano.

O fenômeno El Niño-Oscilação Sul (ENSO) é o modo dominante dessa interação oceano-atmosfera em escala interanual: pequenas perturbações nos ventos alísios que sopram pelo Pacífico tropical podem se transformar em um evento El Niño ou La Niña completo, graças à instabilidade de Bjerknes. Essa instabilidade funciona como um ciclo de auto-reforço: os ventos alísios modificam a temperatura da superfície do mar, essa temperatura da superfície do mar, por sua vez, modifica a convecção atmosférica, como descrito anteriormente, e essa convecção modifica os próprios ventos alísios que a originaram, fortalecendo-os ou enfraquecendo-os dependendo da direção de onde surgiu a perturbação inicial. Quando esse ciclo cresce o suficiente, produz um aquecimento entre dois e quatro graus Celsius no Pacífico oriental, com teleconexões climáticas que atingem todo o planeta. O ciclo completo do El Niño-Oscilação Sul (ENSO) tem um período entre três e sete anos e pode ser descrito usando modelos matemáticos de osciladores acoplados entre o oceano e a atmosfera.

Os ciclones tropicais são outra manifestação dessa mesma interação oceano-atmosfera, embora em uma escala muito menor e mais rápida do que o El Niño-Oscilação Sul. Elas obtêm sua energia do oceano quente através do mesmo mecanismo de troca de calor superficial induzido pelo vento que sustenta sua própria intensificação, no qual a evaporação, aumentada por seus próprios ventos fortes, fornece a energia que alimenta a convecção nas faixas espirais e na parede do olho do ciclone. A intensidade de um ciclone tropical depende, em última análise, da temperatura equivalente potencial das massas de ar que entram pela base do ciclone. Essa temperatura equivalente potencial, por sua vez, depende da temperatura da superfície do mar sobre a qual esse ar se formou: quanto maior essa temperatura equivalente potencial, maior o limite termodinâmico de intensidade que o ciclone tropical pode atingir.

Assim, desde o ciclo de anos necessário para o desenvolvimento de um episódio de El Niño-Oscilação Sul até os poucos dias necessários para a intensificação de um ciclone tropical, a interação oceano-atmosfera mantém o mesmo mecanismo subjacente: a temperatura da superfície do mar modifica a convecção, essa convecção modifica os ventos e esses ventos, por sua vez, modificam a temperatura da superfície do mar, em ciclos que se fecham em escalas de tempo muito diferentes, mas que compartilham o mesmo acoplamento fundamental entre o oceano e a atmosfera.

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