Mapeamento da Energia Oceânica

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Mapeamento da energia do movimento do oceano
As várias correntes oceânicas da Terra regulam nosso clima, movendo a água aquecida pelo Sol do
equador para os pólos. Rastrear como a energia do movimento flui entre diferentes escalas de
circulação – de jatos e giros maciços a regiões localizadas de alta turbulência, e vice-versa – tem sido
um desafio científico de longa data.
“Isso nos dá uma estrutura para entender como a mudança climática em escala
global influencia os padrões regionais, incluindo eventos climáticos específicos”.
Agora, em um estudo publicado na Science Advances, uma equipe de oceanógrafos desenvolveu um
mapa global de transferência de energia no oceano, descrevendo pela primeira vez como os giros que
se estendem por milhares de quilômetros interagem com redemoinhos muito menores e de curta
duração.
“Acredito que o que fizemos deita um projeto promissor em direção à atribuição climática determinística”,
disse Hussein Aluie, um dinamista fluido da Universidade de Rochester. “Isso nos dá uma estrutura para
entender como a mudança climática em escala global influencia os padrões regionais, incluindo eventos
climáticos específicos”.
Para este fim, Aluie disse que a equipe está interessada em se conectar com cientistas que estudam rios
atmosféricos ou sistemas de furacões.
Massive Gyres e Turbulento Eddies
https://doi.org/10.1126/sciadv.adi7420
https://www.hajim.rochester.edu/me/people/faculty/aluie_hussein/index.html
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Os giros oceânicos são circulações semelhantes a vórtices que espiralam dentro de cada uma das
principais bacias oceânicas do mundo. Imoduzidos pelo vento e pela rotação do planeta, esses sistemas
moldam as condições climáticas de longo prazo nas regiões costeiras, transportando calor e
tempestades de direção. Eles são cercados por grandes correntes permanentes, como a Corrente do
Golfo ao longo da costa leste dos Estados Unidos.
Centenas de milhares de redemoinhos também estão distribuídos pelos oceanos. Eles se formam como
pequenas parcelas de água dentro das correntes e são o equivalente dos oceanos aos sistemas
climáticos localizados em terra.
Ao contrário do clima em terra, que geralmente muda dentro de alguns dias, esses redemoinhos
normalmente duram algumas semanas ou meses e podem viajar centenas de milhares de quilômetros
antes de se dissiparem, padrões que compõem as fórmulas matemáticas para descrevê-las
desafiadoras.
“Os cientistas especulam há muito tempo que esses redemoinhos onipresentes e aparentemente
aleatórios se comunicam com os giros em escala climática, mas não estava claro como separar esse
sistema complexo para medir suas interações”, disse Aluie.
A equipe desenvolveu uma nova abordagem para descrever as interações entre giros e redemoinhos
para determinar a quantidade de transferência de energia cinética entre eles.
“Isso está abrindo uma imagem maravilhosa sobre como o oceano funciona de
uma maneira que queremos ter há gerações.”
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“Isso está abrindo uma imagem maravilhosa sobre como o oceano funciona de uma maneira que
queremos ter há gerações”, disse Stephen Griffies, físico da NOAA e coautor do estudo. “Isso nos
permite visualizar a maneira como a energia do movimento flui através das escalas, desde a escala
planetária até a escala muito pequena, tão pequena quanto você pode observar.”
Em certas latitudes, os giros estão energizando os redemoinhos. Em outros lugares, eles estão
enfraquecendo ou extraindo energia deles. E esses padrões espelham o que acontece na atmosfera.
Os pesquisadores descobriram que os padrões oceânicos de fluxo de energia são mediados pela
atmosfera e correspondem às três principais circulações atmosféricas de escala planetária: células
Hadley de baixa latitude, nas quais o ar sobe no equador e afunda a cerca de 30 graus de latitude;
células de Ferrel em latitudes médias; e células polares. Onde as células Hadley se encontram, em uma
banda conhecida como Zona de Convergência Intertropical, a transferência de energia dos giros gera os
redemoinhos mais intensamente turbulentos.
Esta visualização mostra os sistemas climáticos oceânicos (eddies) de
dados sobrepostas com correntes de escala climática acionadas
atmosféricos (linhas de setas pretas). A imagem revela como esses
sistemas climáticos oceânicos são energizados (vermelhos) ou
enfraquecidos (azul) ao interagir com escalas climáticas, o que segue um
padrão que espelha a circulação atmosférica global. Crédito da imagem:
Benjamin Storer
Essa influência atmosférica não foi conceituada antes, e é por isso que esta pesquisa representa uma
“mudança de passos em nossa compreensão do ciclo de energia cinética do oceano”, de acordo com
Dhruv Balwada, oceanógrafo físico do Observatório da Terra Lamont-Doherty, que não esteve envolvido
no estudo. “Antes disso, a compreensão de como a energia cinética se move através das escalas era
limitada a regiões locais e escalas tão grandes quanto algumas centenas de quilômetros. Esta
metodologia permite a primeira estimativa verdadeiramente global dessas transferências.
Mapeamento de Energia de Movimento
A nova abordagem da equipe depende de uma técnica de filtragem conhecida como granulação grossa.
É como um optometrista usando uma série de lentes para tornar a visão de uma pessoa
https://www.gfdl.noaa.gov/stephen-griffies-homepage/
https://people.climate.columbia.edu/users/profile/dhruv-balwada
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progressivamente mais clara, apenas ao contrário, disse Benjamin Storer, matemático aplicado
especializado em processos oceânicos da Universidade de Rochester. “Nós lentamente desfocamos os
oceanos, pouco a pouco, e acompanhamos as mudanças a cada passo.” A análise permitiu que os
pesquisadores calculassem quanta energia está envolvida em cada escala de resolução.
Uma compreensão mais clara das transferências de energia é fundamental para entender a dinâmica
dos oceanos, disse a oceanógrafa física Sarah Gille, da Instituição Scripps de Oceanografia. Os
modelos climáticos muitas vezes negligenciam os processos em escala de redemoinho, mas o “turno de
força global do estudo” faz um forte argumento para resolvê-los porque eles desempenham um papel
intrincado nos balanços energéticos globais, disse ela.
A maioria dos modelos globais do sistema terrestre representa o oceano com uma resolução de cerca
de 1o de latitude - de 1 "longitude - não alta o suficiente para capturar redemoinhos oceânicos. Modelos
regionais de escalação estão atualmente usados para incorporar redemoinhos, mas novos modelos
globais “ricos em tingidos” estão sendo desenvolvidos, disse o oceanógrafo Joe O’Callaghan, da
Oceanly, que copresidiu um livro branco da Década Oceânica das Nações Unidas sobre os sistemas
globais de observação oceânica.
Uma das descobertas mais importantes da equipe é que muitos redemoinhos oceânicos penetram em
toda a coluna de água, disse O’Callaghan. “Como oceanógrafo observacional, isso destaca a
necessidade de observações multiescala da superfície ao oceano profundo para caracterizar o calor,
fluxos de materiais ou produtividade em profundidade.”
Aluie está planejando aplicar a técnica para mapear a variabilidade em escala decadal de oscilações,
como o Modo Anular do Sul, que descreve o movimento norte-sul de um cinturão de vento do sápiso que
circunda a Antártida.
—Veronika Meduna (VeronikaMeduna), Escritora de Ciência
Citação: Meduna, V. (2024), Mapeando a energia do oceano, Eos, 105, https://doi.org/10.1029/2024EO240103. Publicado
em 5 de março de 2024.
Texto ? 2024. Os autores. CC BY-NC-ND 3.0 (em versão 3.0)
 
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https://doi.org/10.1007/s40641-020-00164-w
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