água oceano relação

Uma investigação da retroalimentação do enfraquecimento da
circulação termohalina pela atmosfera
M.M. Coutinho e B.J. Hoskins
University of Reading
ABSTRACT
Potential changes in the North Atlantic sea surface temperatures (SSTs) may influence the
atmospheric storm-track and water vapour budget, which, in turn, affect the freshwater supply to
the ocean. The UK Met Office atmospheric model, HadAM3, with specified SSTs is used to
investigate changes in the water vapour fluxes associated with an idealised colder North-East
Atlantic. As a consequence of the SST reduction, changes in precipitation and evaporation lead to
an increase in the freshwater supply to the ocean. A weakened thermohaline circulation, leading
to a cooler NE Atlantic, might therefore be weakened further as a positive feedback from the
atmosphere.
RESUMO
Alterações nas temperaturas da superfície do mar (TSMs) do Atlântico Norte podem influenciar a
“storm-track” e o balanço do vapor de água na atmosfera, os quais, por sua vez, influenciam o
suprimento de água doce para o oceano. O modelo atmosférico da UK Met Office, HadAM3, é
utilizado para investigar os fluxos de vapor de água resultantes de um resfriamento idealizado no
NE do Atlântico. Os resultados indicam mudanças em precipitação e evaporação levando a um
aumento na quantidade de água doce disponibilizada para o oceano como conseqüência da
redução nas TSMs no NE do Atlântico. Assim, um enfraquecimento na circulação termohalina,
levando a um resfriamento do NE do Atlântico, poderia resultar em um enfraquecimento
adicional como uma retroalimentação positiva advinda da atmosfera.
1. Introdução
A circulação termohalina consiste no deslocamento de massas oceânicas
associado a diferenças na densidade da água do mar devido a variações de temperatura e
salinidade. No Oceano Atlântico, águas quentes e salinas fluem em direção ao norte
fornecendo calor para a atmosfera. Ao alcançarem a região do Mar da Groenlândia, essas
águas, agora frias, permanecem relativamente mais salgadas, e assim descendem e se
deslocam para o sul em profundidade.
O transporte de calor em direção ao pólo associado à circulação termohalina
resulta em invernos relativamente mais amenos no oeste da Europa (Vellinga e Wood,
2002). Em tempos recentes, a possibilidade de um enfraquecimento ou mesmo de uma
interrupção da circulação termohalina e suas respectivas conseqüências no transporte de
1
calor pelo oceano, estabeleceram-se como um dos principais pontos de interesse na área
de mudanças climáticas (e.g. Manabe e Stoufer, 1994). Isso teria como principais causas
a diminuição da salinidade em altas latitudes do Atlântico Norte devido ao derretimento
de geleiras no Ártico e mudanças no balanço de vapor de água atmosférico, de acordo
com simulações do aquecimento global (Boer, 1995). Em relação à temperatura da
superfície do mar no Atlântico Norte, o enfraquecimento da circulação termohalina
resultaria num resfriamento com a interrupção do fluxo de águas mais quentes para a
região. Neste estudo, investiga-se as conseqüências para a distribuição de precipitação e
evaporação de um resfriamento nas TSMs do Atlântico Norte, utilizando-se um modelo
atmosférico conforme descrito na próxima seção.
2. Metodologia
Foi utilizado o modelo atmosférico HadAM3 do Hadley Centre, que está descrito
detalhadamente em Pope et al. (2000), com resolução de 1.25 º de latitude por 3.75 º de
longitude (N96) e 30 níveis na vertical.
Dois experimentos foram rodados: um experimento controle com TSMs
climatológicas e um experimento com TSMs reduzidas no Nordeste do Atlântico. A
Figura 1 mostra as TSMs médias anuais para os dois experimentos. Nota-se que no
segundo experimento (Fig. 1b) as TSMs no norte do Atlântico foram modificadas para ter
um efeito mais zonal, mais semelhante ao que ocorre no Pacífico. Em cada experimento,
o modelo é rodado por dez anos, após dois anos de “spin-up”.
(a)
(b)
30
30
18
18
15
15
12
12
9
9
7
7
6
6
5
5
3
3
0
0
-1
-1
-3
-3
Figura 1. Médias anuais das temperaturas da superfície do mar (°C) utilizadas nos experimentos:
(a) controle (climatologia); (b) Nordeste do Atlântico resfriado.
2
3. Resultados
Conforme seria esperado a partir de um resfriamento na superfície oceânica,
ocorre um decréscimo de evaporação no experimento rodado com TSMs reduzidas no NE
do Atlântico. A precipitação também se reduz, mas a redução na evaporação é
predominante, como se pode observar comparando a diferença na precipitação entre os
experimentos com TSMs reduzidas e o controle, apresentada na Fig. 2(a), com a
respectiva diferença na evaporação mostrada na Fig. 2(b). Nota-se que o efeito na
evaporação é bem localizado, devido à sua forte dependência das temperaturas na
superfície oceânica, enquanto que as diferenças na precipitação apresentam-se mais
espalhadas. O efeito final da redução das TSMs na água doce disponibilizada pela
atmosfera para o oceano é dado pela diferença entre precipitação e evaporação mostrada
na Fig. 3(c). Nota-se que a diferença de P-E entre os dois experimentos tem valores
positivos no NE do oceano Atlântico, devido ao maior decréscimo na evaporação em
relação à precipitação. Há, portanto, a adição de água doce ao oceano como conseqüência
da redução na temperatura da superfície do oceano. Presume-se, então, que a circulação
termohalina seria ainda mais enfraquecida devido à diminuição da salinidade na água do
mar resultante desse acréscimo de água doce.
(b)
EVAP EXP-CTRL
(a)
PRECIP EXP-CTRL
0
0.62
0
0.60
0
0.93
0
0.90
0
0.60
0.30
0
--0.30
-
-0.30
-
-0.60
-
-0.90
-
-1.20
-
-1.50
-
-1.80
-
-1.91
0
--0.60
--0.90
0.30
--1.20
--1.50
(c)
P-E EXP-CTRL
P-E
1
1.37
1
1.20
0
0.90
0
0.60
0
0.30
- -0.30
- -0.60
- -0.90
- -1.20
- -1.50
Figura 2. Médias anuais das diferenças em (a) precipitação, (b) evaporação e (c) P-E (mm/dia) entre o
experimento com TSMs reduzidas no nordeste do Atlântico e o experimento controle.
3
Para avaliar as contribuições sazonais para esse acréscimo de água doce no
oceano, integrou-se P-E sobre o oceano nas regiões dos Mares Nórdicos e das Bacias
Subpolares, definidas de acordo com Curry e Mauritzen (2005) e indicadas na Fig. 3.
Calculando-se as médias dos dez anos para as integrações na área oceânica compreendida
pelas duas regiões mostradas na Fig. 3, tem-se que as maiores contribuições para o
acréscimo em água doce são de DJF e MAM, consistindo, respectivamente, em 37% e
29% do total adicionado ao longo de um ano. Ressalta-se que os resultados de acréscimo
de água doce, i.e., de valores positivos para P-E nessas regiões, são significativos a 95%
de acordo com o teste t-Student. O aumento em P-E dominado pelo inverno e primavera é
associado a um fortalecimento das “storm-tracks” de acordo com resultados obtidos
através de medidas de “storm-tracks” (não mostrados aqui) como o desvio padrão da
altura geopotencial em 500 hPa filtrado de 2 a 6 dias e outras medidas eulerianas.
Figura 3. Máscara para os Mares Nórdicos (área azul) e Bacias Subpolares (área verde) utilizada na
integração de P-E (a integração é feita somente sobre o oceano).
4. Comentários Finais
Utilizou-se o modelo atmosférico HadAM3 para investigar os efeitos de um
resfriamento idealizado no NE do Oceano Atlântico. Encontro-se um aumento na água
doce disponibilizada pela atmosfera para o oceano, sendo o inverno e a primavera as
estações do ano com maior contribuição para esse acréscimo. Isso leva a considerações
sobre uma possível conseqüência de um enfraquecimento da circulação termohalina em
relação ao papel da atmosfera: um enfraquecimento da circulação termohalina, levando a
um resfriamento do NE do Atlântico, poderia levar a um maior enfraquecimento da
circulação termohalina como uma retroalimentação positiva por parte da atmosfera.
4
Referências Bibliográficas
Boer, G. J. (1995). Some dynamical consequences of greenhouse gas warming.
Atmosphere-Ocean, 33, 731-751.
Curry, R. e Mauritzen, C. (2005). Dilution of the Northern North Atlantic Ocean in
Recent Decades. Science, 308, 1772-1774.
Manabe, S. e Stouffer, R.J. (1994). Multiple-Century Response of a Coupled OceanAtmosphere Model to an Increase of Atmospheric Carbon Dioxide. J. Climate, 7, 5-23.
Pope, V.D., Gallani, M.L., Rowntree, P.R. e Stratton, R.A. (2000). The impact of new
physical parameterisations in the Hadley Centre climate model – HadAM3. Climate
Dynamics, 16, 123-146.
Vellinga, M. e Wood, R.A. (2002). Global Climatic Impacts of a Collapse of the Atlantic
Thermohaline Circulation. Climatic Change, 54, 251-267.
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