Ondas internas nos fiordes da Gronelândia: icebergs, fibra óptica e derretimento de glaciares

Nos fiordes estreitos da Gronelândia, passa-se muito mais do que as imagens aéreas ou as bóias de medição deixam adivinhar. Investigadores identificaram agora um sistema escondido: ondas internas no mar, com altura equivalente à de prédios, desencadeadas pela queda de icebergs - e que atacam os glaciares no seu ponto mais vulnerável, a base, muito abaixo da superfície.

Quando um iceberg cai, começa uma reação em cadeia

Quando um enorme bloco se destaca da frente de um glaciar e se despenha no mar, a partir de fora parece um único momento dramático. O estrondo, a água a salpicar, as imagens impressionantes. Só que, dentro do fiorde, o episódio não termina aí.

A massa em queda liberta uma quantidade imensa de energia, que se propaga pelo oceano em forma de ondas. Uma parte chega à superfície - como uma ondulação evidente ou uma pequena vaga -, mas esses sinais visíveis são apenas a face mais superficial do fenómeno.

Sob a superfície, avançam pelo fiorde pacotes de ondas invisíveis, tão altos como arranha-céus e com várias centenas de metros de profundidade.

Os cientistas chamam-lhes ondas internas. Não se deslocam à superfície, mas sim ao longo das fronteiras entre camadas de água com densidades diferentes - por exemplo, entre água mais fria e menos densa em cima e água ligeiramente mais quente e mais salgada em baixo. Na Gronelândia, estas ondas internas podem atingir amplitudes comparáveis à altura de um edifício.

O efeito é o de um misturador gigantesco: água profunda mais quente é puxada para cima e, em sentido inverso, água mais fria da superfície é arrastada para baixo. Assim, uma massa de água relativamente quente volta repetidamente a chegar à parte inferior das línguas glaciares que avançam para o mar.

Fibra óptica como “ouvido” no fundo do mar

Para observar estes processos, a oceanografia clássica já não bastava. Os satélites só “vêem” a superfície e as bóias isoladas fornecem informação demasiado grosseira. Por isso, uma equipa internacional recorreu a uma solução pouco habitual num fiorde do sul da Gronelândia: usar fibra óptica como um sensor de grande escala.

Foi colocado no fundo do mar um cabo de fibra óptica com cerca de dez quilómetros. Com uma técnica chamada Distributed Acoustic Sensing, cada metro do cabo passa a funcionar como ponto de medição. Pulsos curtos de laser percorrem a fibra e microdeformações e pequenas variações de temperatura alteram o sinal retroespalhado.

• cada secção da fibra reage a vibrações no subsolo e na água
• o sistema deteta movimentos de ondas, correntes e icebergs
• as mudanças de temperatura podem ser mapeadas com grande detalhe espacial

A partir desta malha densa de dados, os investigadores conseguiram seguir o que acontecia após cada desprendimento de iceberg: uma sequência de ondas atravessava o fiorde. As primeiras eram visíveis à superfície e dissipavam-se relativamente depressa. Em seguida, surgia uma série de ondas internas que continuava a percorrer a coluna de água durante horas - invisível, mas com efeitos marcantes.

Derretimento ao ritmo das ondas

Com estas medições, tornou-se possível, pela primeira vez, avançar com valores concretos. As ondas internas fazem com que água profunda mais quente volte repetidamente a tocar na base do glaciar. Ali, a temperatura aumenta localmente o suficiente para o gelo derreter diretamente em contacto com a água do mar.

Uma única fase de ondas pode derreter a parte inferior de um glaciar em cerca de um centímetro - e isso repete-se continuamente.

Somando ao longo de um dia, o derretimento pode chegar a um metro. Este valor é da mesma ordem de grandeza que o avanço diário de alguns glaciares. Ou seja: enquanto grandes massas de gelo fluem lentamente para dentro do fiorde, a água remove material por baixo a um ritmo semelhante.

Isto também altera a geometria da frente glaciar. A base fica escavada, o gelo torna-se mais frágil e perde estabilidade. O resultado é que novos blocos de grandes dimensões se soltam e caem na água - e, por sua vez, desencadeiam novas séries de ondas. Os investigadores descrevem este processo como um efeito de “taça”: cada colapso cria condições para o seguinte.

Glaciares como a sua própria máquina de fusão

Esta nova perspetiva muda a forma como se olham os glaciares da Gronelândia. Até aqui, o foco recaía sobretudo no aumento da temperatura do ar e no aquecimento geral do oceano. Agora, torna-se claro que os próprios glaciares funcionam como amplificadores.

Os tempos em que derretiam à superfície no verão e ficavam quase “parados” no inverno já não se aplicam da mesma forma. Com o desprendimento constante de icebergs nos fiordes e as ondas internas daí resultantes, instala-se um mecanismo de auto-reforço: mais desprendimentos geram mais mistura de água, o que acelera o derretimento basal - e isso, por sua vez, favorece novos desprendimentos.

Nos modelos de derretimento subaquático, este mecanismo de amplificação quase não era considerado. Por isso, algumas estimativas anteriores do derretimento abaixo de água ficaram, em certos casos, várias vezes abaixo do real. Só com a análise dos dados da fibra óptica se percebeu quanta energia transportam estes comboios de ondas escondidos - e quão persistentes são.

Um fiorde como laboratório para o futuro dos oceanos

O glaciar Eqalorutsit Kangilliit Sermiat, no sul da Gronelândia, está particularmente bem documentado. A sua língua estende-se diretamente para o mar e é considerado um glaciar de maré típico. Glaciares deste tipo reagem de forma sensível às mudanças no oceano.

Este glaciar, sozinho, lança todos os anos cerca de 3,6 quilómetros cúbicos de gelo no mar. Para comparação: é quase o triplo do volume do conhecido Glaciar do Ródano, na Suíça. Cada iceberg que cai no fiorde volta a desencadear as ondas invisíveis que misturam a água.

O que aqui se observa à escala local encaixa num quadro muito mais amplo. A camada de gelo da Gronelândia armazena quantidades enormes de água. Se derretesse por completo, o nível médio do mar subiria globalmente cerca de sete metros. Ainda estamos longe desse cenário, mas cada centímetro adicional tem impacto em cidades costeiras, tempestades com maré de tempestade e aquíferos.

Consequências para o clima e para as correntes

O aumento do derretimento nos fiordes da Gronelândia também mexe com a circulação oceânica. A água de fusão é menos salgada e menos densa do que a água do mar. Espalha-se à superfície e perturba sistemas de circulação de grande escala, como a Corrente do Atlântico Norte, da qual faz parte a conhecida Corrente do Golfo.

Se este enorme transporte de calor se alterar, os padrões meteorológicos podem deslocar-se em todo o Atlântico Norte. Na Europa, isso pode traduzir-se em trajetos diferentes de tempestades, períodos de chuva mais longos ou ondas de calor deslocadas no tempo. Assim, as ondas silenciosas sob os icebergs da Gronelândia têm um alcance grande - até ao quotidiano na Europa Central.

Porque é que os satélites encontram limites

Muitas pessoas associam o derretimento do gelo a imagens aéreas espetaculares: línguas glaciares a recuar, campos de firn escurecidos, superfícies de gelo a fracturar-se. Isso é real, mas mostra sobretudo o que acontece à superfície. Os processos decisivos, porém, ocorrem muitas vezes a algumas centenas de metros de profundidade.

Os satélites medem diferenças de altitude, velocidades de escoamento e temperaturas à superfície. As ondas internas num fiorde continuam fora do seu alcance. Até agora, estes fenómenos só podiam ser inferidos por sondas pontuais em bóias ou a partir de navios. A técnica com fibra óptica, pelo contrário, compacta os pontos de medição a uma densidade inédita - praticamente cada metro de cabo produz dados.

Assim, entra no campo de visão uma parte do sistema climático que até aqui funcionava como uma caixa negra: a interação entre gelo e mar em profundidade.

Conceitos e contexto, em poucas palavras

O que são ondas internas?

As ondas internas não se propagam sobre a superfície, mas ao longo de fronteiras dentro da coluna de água. Onde massas de água com temperaturas ou salinidades distintas se encontram, forma-se uma espécie de superfície de separação invisível. Quando essa interface é perturbada - por exemplo, pela queda de um iceberg -, a onda desloca-se ao longo dessa fronteira oculta.

Estas ondas podem tornar-se enormes porque a água mais densa em profundidade responde mais lentamente. Transportam energia e promovem a mistura das camadas. Para os glaciares, isto significa que água profunda mais quente chega a zonas que durante muito tempo foram consideradas relativamente estáveis.

Potencial do Distributed Acoustic Sensing no dia a dia

A tecnologia de fibra óptica foi criada inicialmente para fins bem diferentes, como a monitorização de oleodutos ou linhas ferroviárias. O facto de estar agora a afirmar-se como ferramenta de investigação polar evidencia o seu potencial:

• cabos de fibra óptica já existentes poderão vir a ser usados como sensores climáticos
• grandes troços de costa podem ser monitorizados de forma contínua
• riscos como deslizamentos de vertentes ou sismos submarinos tornam-se detetáveis mais cedo

Para a ciência do clima, isto abre uma nova fonte de dados que não se limita à Gronelândia. Glaciares no Alasca, nas margens da Antártida ou mesmo em lagos de alta montanha respondem a processos semelhantes. Onde o gelo encontra a água, ondas internas e correntes ocultas podem alterar de forma significativa a taxa de derretimento.

Para as regiões costeiras de todo o mundo, a questão torna-se muito concreta: quão depressa se adaptam as obras de proteção, o planeamento urbano e os modelos de seguros a um oceano que não só sobe gradualmente, como pode tornar-se mais imprevisível do que se pensava devido a estes efeitos de amplificação?

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