O nível das águas do mar está a subir

Em 2014, o IPCC (Painel Intergovernamental para as Alterações Climáticas) estimou que o nível médio das águas do mar irá provavelmente subir 40 a 60 centímetros até ao final do século. Entre 50 a 66% desta subida dever-se-à ao derretimento do gelo da Gronelândia. No entanto, este derretimento pode acelerar dependendo do ritmo de derretimento do gelo da Gronelândia e do Oeste da Antárctica à medida que as temperaturas aumentam, e produzir aumento do nível das águas do mar entre 0,9 a 2,0 metros.

Alteração do nível das águas do mar entre 1870 e 1990 (em milímetros).

Previsões do aumento do nível médio das águas do mar (em metros) até 2100.

O aumento do nível das águas do mar não será uniforme em todo o mundo, devido a factores como as correntes marítimas e os ventos. Até 2100, por exemplo, o nível das águas do mar do Bangladesh pode aumentar 4 metros.

De acordo com o IPCC, o aumento em 1 metro no nível das águas do mar durante este século pode ter as seguintes consequências (excluindo os efeitos resultantes de tempestades):

• Degradação ou destruição de pelo menos 1/3 dos estuários, zonas húmidas, recifes de corais e deltas do mundo.
• Perturbações na pesca costeira.
• Inundações de vastas áreas continentais.
• Inundações e erosão de ilhas de baixa altitude e zonas costeiras com baixo declive.
• Submersão de ilhas de baixa altitude no Oceano Índico, Oceano Pacífico e Mar das Caraíbas.
• Inundação de algumas das maiores cidades costeiras como Kolkata e Mumbai (Índia), Dhaka (Bangladesh), Guangzhou e Shangai (China), Ho Chi Minh City e Haiphong (Vietname), Rangoon (Birmânia) e Miami e Nova Iorque (Estados Unidos). O que pode levar à deslojamento de 150 milhões de pessoas.
• Contaminação dos aquíferos costeiros pela intrusão de água salgada, o que resulta na diminuição de água potável para irrigação e consumo.

Para além do derretimento do gelo das camadas de gelo na Gronelândia e na Antárctica ocidental, o nível das águas do mar também acontece devido ao derretimento de glaciares e gelo nos picos das montanhas e à expansão térmica dos oceanos. Esta última contribuiu em cerca de 38% para o aumento do nível médio das águas do mar entre 1972 e 2008.

Contribuições para o nível médio das águas do mar.

Fontes:

Living in the environment (G. Tyler Miller & Scott E. Spoolman)

https://www.nationalgeographic.com/environment/global-warming/sea-level-rise/

Mais gelo e neve irá derreter

Os modelos prevêem que as alterações climáticas serão mais severas nas regiões polares. O derretimento da neve e do gelo polar, irá expor áreas terrestres e marinhas mais escuras, que reflectem menos luz e por isso absorvem mais energia solar. Esse fenómeno tem aquecido a atmosfera nos pólos mais e em maior ritmo do que a atmosfera em latitudes baixas. E como resultado, espera-se mais derretimento de neve e gelo, o que causará ainda aquecimento atmosférico adicional da atmosfera acima dos pólos, característico de uma situação de feedback positivo.

Efeito Gelo-Albedo - feedback positivo

De acordo com o relatório do IPCC de 2014, as temperaturas do ar no Árctico aumentaram duas vezes mais do que as temperaturas médias no resto do globo nos últimos 50 anos e são as mais elevadas nos últimos 44.000 anos. Adicionalmente, a fuligem oriunda das indústrias das América do Norte, Europa e Ásia está a escurecer o gelo Árctico e consequentemente a diminuir a capacidade de reflectir a luz solar.

Devido a estes factores, o gelo marinho de verão no Árctico está a desaparecer mais depressa do que os cientistas pensavam. As medições indicam que esta aceleração do derretimento está a acontecer devido ao aquecimento da atmosfera acima do gelo e pelo aquecimento da água que está abaixo. As tendências a longo prazo antevêem um aquecimento do Árctico, uma diminuição da extensão de gelo no verão e uma diminuição da espessura do gelo.

Extensão média mensal de gelo marinho no Árctico em Setembro (1979-2010).

Volume de gelo marinho no Árctico (1980-2018).

Um dos pontos sem retorno (tipping point) que preocupa os cientistas é o completo derretimento do gelo do Árctico no verão. Se a actual tendência continuar, o gelo de verão poderá desaparecer por volta de 2050. Isto poderia levar a consequências dramáticas e de longo prazo para o tempo e o clima que podem afectar todo o Planeta.

Outro efeito do aquecimento do Árctico é a aceleração do derretimento do gelo terrestre como acontece na Antárctica e na Gronelândia. Estima que em cada segundo cerca de 7 toneladas de gelo terrestre da Gronelândia derrete e vai parar aos mar e assim contribuindo para o aumento do nível das águas do mar.

Variação de gelo continental na Antárctica e Gronelândia desde 2002.

Os glaciares de montanha são um outro caso de "armazéns" de gelo. Durante os últimos 25 anos, muitos glaciares têm diminuído em extensão (quando o derretimento no verão excede a queda de neve no inverno) ou inclusivamente têm desaparecido. Os glaciares de montanha desempenham um papel vital no ciclo da água ao armazenarem água em forma de gelo durante as estações frias e ao libertarem-na para nascentes durante as estações quentes.

Um dos principais exemplos são os glaciares dos Himalaias. São eles a maior fonte de água de grandes rios como o Ganges, o Yantze e o Rio Amarelo e abastecem cerca de 400 milhões de pessoas na Índia e no Bangladesh e cerca de 500 milhões na China. Nos Andes, a situação não é diferente - cerca de 80% dos glaciares de montanha estão a diminuir lentamente e se a situação continuar 53 milhões de pessoas na Bolívia, Peru e Equador que dependem do abastecimento de água para irrigação e geração de energia podem vir a sofrer.

Massa acumulativa dos glaciares e número de glaciares medidos.

Fontes:
Living in the environment (G. Tyler Miller & Scott E. Spoolman)

Reconstrução de climas passados (parte 2)

Os núcleos de gelo verticais retirados dos mantos de gelo da Antárctica e Gronelândia forneceram informação adicional sobre os padrões das temperaturas passadas. Os glaciares formam-se sobre a terra quando as temperaturas são suficientemente baixas de forma a que, durante um período de um ano, caia mais neve do que aquela que derrete. Acumulações de neve sucessivas durante vários anos compactam a mesma que lentamente cristaliza-se em gelo. Dado que o gelo é composto de hidrogénio e oxigénio, ao examinar-se o rácio do isótopo de oxigénio em núcleos antigos, pode-se determinar quais as tendências das temperaturas no passado. No geral, quanto mais frio o ar quando se forma a neve, maior a concentração de oxigénio 16 no núcleo. Para além disso, as bolhas de ar antigo que estão aprisionadas no gelo podem ser analisadas para determinar a composição passada da atmosfera.

Extracção dos núcleos de gelo na Gronelândia
(Fonte: https://earthobservatory.nasa.gov/Features/Paleoclimatology_IceCores/Images/greenland_drilling.jpg)

Os núcleos de gelo também registam as causas para as alterações climáticas. Uma dessas causas é deduzida das camadas de ácido sulfúrico no gelo. O ácido sulfúrico é gerado em grandes explosões vulcânicas que libertam grandes quantidades de enxofre para a estratosfera. Os aerossóis sulfatados caem por fim em terra nas regiões polares como neve ácida, que foi preservada nos mantos de gelo. Os núcleos de gelo da Gronelândia também fornecem um registo contínuo registo do enxofre com origem em actividades humanas. No momento, estes núcleos são igualmente analisados quimicamente para que se possa conhecer as alterações biológicas e físicas no sistema climático, por exemplo, o isótopo do berílio indica a actividade solar na Terra. Vários tipos de poeiras recolhidos nos núcleos indicam se o clima era árido ou húmido.

Outra fonte de evidência de alterações climáticas vem do estudo do crescimento anual dos anéis dos troncos das árvores, que se denomina de dendrocronologia. À medida que uma árvore cresce, esta produz uma camada de células debaixo da sua casca. Cada ano de crescimento aparece como um real. As alterações na espessura dos anéis indicam as alterações climáticas que podem acontecer de um ano para o próximo. Os anéis de árvores são apenas úteis em regiões que experimentem um ciclo anual e em árvores cujo crescimento é afectado pela disponibilidade de humidade e temperatura. O crescimento dos anéis das árvores tem sido correlacionado com os padrões de precipitação e temperatura há centenas de anos em várias regiões do globo.

Anéis do tronco de uma árvore
(Fonte: http://www.ltrr.arizona.edu/introdendro/images/logo_base.jpg)

Paralelamente, outros conjuntos de informação têm sido usados para reconstruir climas passados:

• registos de sedimentos do fundo de lagos naturais e depósitos de solo.
• estudo do pólen encontrado em caves de gelo, depósitos de solo e sedimentos marinhos.
• evidência geológica (jazidas de carvão, dunas e fósseis) e a alteração do nível da água em lagos fechados.
• documentos com informação relativa a secas, cheias, rendimento de culturas, precipitação, neve e períodos de congelamento de lagos.
• estudo dos rácios de isótopo de oxigénio em corais.
• datação das camadas de carbonato de cálcio de estalactites.
• rácios de deutério (hidrogénio pesado) em núcleos de gelo, que indicam as alterações de temperatura.

Fonte:

Essentials of Meteorology (C. Donald Ahrens)

Reconstrução de climas passados (parte 1)

Há 18.000 anos atrás a Terra atravessava um período frio, em que glaciares alpinos estendiam-se em vales de rios e glaciares continentais que cobriam vastas áreas da América do Norte e Europa. Os glaciares possivelmente avançaram 10 vezes nos últimos 2.5 milhões de anos. Nos períodos mais quentes, entre os avanços dos glaciares, as temperaturas médias eram ligeiramente superiores às de hoje. Levando mesmo alguns cientistas a afirmarem que ainda estamos numa era glacial, mas numa fase mais quente da mesma.

Extensão do gelo glacial há 18.000 anos
(Fonte: http://www.geocraft.com/WVFossils/PageMill_Images/lastgla_mod.gif)

Hoje os glaciares cobrem menos de 10% da superfície terrestre do planeta. A maioria deste gelo encontram-se está nas massas de gelo glaciar da Gronelândia e Antárctica e a sua acumulação ao longo do tempo tem permitido aos cientistas medir as alterações passadas do clima.

O estudo da evidência geológica desvendadas pelo avanço e recuo dos glaciares é um dos factores que sugere que o clima global sofreu mudanças lentas e contínuas. Para reconstruir climas passados, os cientistas têm de examinar e de forma cuidadosa unir as peças disponíveis. Infelizmente, estas provas apenas nos permitem ter um entendimento geral de como os climas passados eram.

Outra evidência de alteração climática global vem de amostras retiradas de sedimentos do fundo oceânico e de gelo da Gronelândia e Antárctica. Os sedimentos contêm restos de conchas de carbonato de cálcio que pertenceram a organismos que viveram perto da superfície. Dado que certos organismos podem viver dentro de um estreito intervalo de temperatura, a distribuição e o tipo de organismos dentro de um sedimento indica a temperatura da água à superfície.

Adicionalmente, o rácio dos isótopo do oxigénio das conchas permitiu obter informação sobre a sequência dos avanços dos glaciares. A maior parte do oxigénio presente na água salgada é composto por 8 protões e 8 neutrões no seu núcleo, o que resulta numa massa atómica de 16. No entanto, 1 em cada 1000 átomos de oxigénio contém 2 neutrões extra e portanto com uma massa atómica de 18. Quando a água dos oceanos evapora, o oxigénio mais pesado (18) tende a concentrar-se mais. Consequentemente, durante os períodos de avanços dos glaciares, os oceanos que contêm menos água, têm uma maior concentração de oxigénio 18. Dado que as conchas dos organismos marinhos são construídas a partir dos átomos de oxigénio existentes na água dos oceanos, ao determinarmos o rácio de oxigénio 18 em relação ao oxigénio 16 dentro dessas estruturas conseguimos informação sobre como o clima pode ter variado no passado. Um rácio mais elevado de oxigénio 18 relativamente ao oxigénio 16 nos sedimentos sugere a existência de um clima mais frio, e um rácio mais baixo sugere um clima mais quente.

Processo de formação das estruturas dos organismos marinhos que contêm um rácio de oxigénio 18 e oxigénio 16
(Fonte: http://www.priweb.org/globalchange/images/climatechange/globalwarming/oxy_iso_2.jpg)

Fonte:

Essentials of Meteorology (C. Donald Ahrens)