D6 Amostragem Físico-Química

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A amostragem físico-química fornece medições de referência altamente precisas das propriedades da água do mar em profundidade, medições indispensáveis ​​tanto para a calibração dos instrumentos autônomos descritos anteriormente quanto para o estudo da própria química do oceano. Grandes levantamentos hidrográficos globais percorrem o oceano, estabelecendo estações hidrográficas espaçadas aproximadamente de 50 a 100 quilômetros. Em cada estação, mede-se um perfil completo da superfície até o fundo, além de coletar amostras de água em garrafas Niskin. Essas amostras são então analisadas quimicamente em laboratório com a maior precisão possível, tornando essa amostragem físico-química a referência para a calibração de qualquer outro instrumento autônomo.

O sensor padrão para medir esse perfil completo é o sensor de condutividade, temperatura e profundidade. Ele mede a condutividade elétrica da água, a partir da qual a salinidade é inferida usando a Equação Termodinâmica Internacional da Água do Mar; mede a temperatura com uma precisão de um milésimo de grau; e mede a pressão, ou seja, a profundidade, com uma precisão de um decibar. Sensores modernos desse tipo descem a dois metros por segundo, amostrando vinte e quatro vezes por segundo, produzindo perfis com resolução vertical extremamente alta, com uma diferença de apenas seis centímetros entre as medições.

Além desse perfil físico, as amostras de água coletadas em garrafas Niskin também permitem a medição de traçadores transitórios: clorofluorcarbonos, hexafluoreto de enxofre e o par trítio-hélio-3, compostos cuja concentração na atmosfera vem mudando de maneiras bem conhecidas desde a década de 1940. É precisamente essa mudança atmosférica conhecida que permite aos cientistas datar a água — há quanto tempo ela está em contato com a atmosfera — medindo a concentração de cada traçador transitório em uma amostra de água do mar profundo e, assim, calcular a taxa na qual o oceano profundo está sendo ventilado.

Os gases dissolvidos nessa mesma água, oxigênio e dióxido de carbono, também revelam sua história biológica e sua história de troca com a atmosfera. A utilização aparente de oxigênio, ou seja, a diferença entre o oxigênio que a água conteria se estivesse saturada e o oxigênio que ela realmente contém, quantifica quanto oxigênio a respiração biológica consumiu desde que a água deixou a atmosfera. Esse consumo acumulado é o que faz com que águas mais antigas e menos ventiladas apresentem consistentemente maior utilização aparente de oxigênio, maiores concentrações de nutrientes como nitrato e fosfato, e menores níveis de oxigênio dissolvido e acidez do que águas recentemente ventiladas. Assim, ao combinar o perfil físico obtido por sensores de condutividade, temperatura e profundidade, a data revelada por traçadores transitórios e o histórico biológico contado pelos gases dissolvidos, a amostragem físico-química reconstrói, a partir de uma única amostra de água, tanto sua idade quanto tudo o que aconteceu com ela desde que deixou a superfície.

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