UMA PLATAFORMA DE GELO COM MEMÓRIA

Em volta da Antártida, o manto de gelo não para na costa. Ele avança sobre o mar como plataformas flutuantes, as plataformas de gelo, que o oceano corrói por baixo. Segundo os autores, plataformas de gelo mais finas podem deixar o gelo apoiado no leito atrás delas deslizar mais depressa para o oceano, contribuindo para a elevação do nível do mar.

O que preenche o espaço sob uma plataforma de gelo, sua cavidade, faz toda a diferença. Algumas cavidades contêm água fria, por volta de −2 °C (a água salgada congela abaixo de 0 °C), produzida na superfície do mar no ponto de congelamento: seu gelo derrete devagar. Outras são invadidas por água profunda quente, por volta de 1 °C, que entra vinda do oceano aberto: ali, o derretimento é rápido. Se uma cavidade pode passar de fria a quente, e voltar, é assunto de debate: alguns estudos encontraram essas mudanças permanentes, outros reversíveis.

A fábrica de sal diante do gelo

A água fria vem das polínias costeiras: extensões de mar aberto, livres de gelo marinho, logo em frente a uma plataforma de gelo. Os ventos empurram o gelo marinho para longe da costa, a água exposta perde calor para o ar gelado e ali se forma gelo marinho novo mais depressa do que em qualquer outro lugar. Ao congelar, a água do mar deixa seu sal para trás. A água da superfície fica mais pesada e, se isso for intenso o bastante, afunda e mistura a água até o leito marinho: essa convecção profunda envia água fria para a cavidade.

Uma plataforma de gelo de modelo num canal de 250 quilômetros

Louis Saddier e colegas, em Lyon e Canberra, não modelaram nenhuma plataforma de gelo real. Com o código oceânico NEMO, construíram uma idealizada: um canal de 250 km de comprimento e 50 km de largura, um leito marinho plano a 600 m de profundidade, uma plataforma de gelo de 100 km com base reta e inclinada e, na outra extremidade, um oceano aberto mantido a temperatura e salinidade fixas. Logo em frente ao gelo, a superfície do mar recebe sal, imitando uma polínia. Esse fluxo de sal é o principal botão de ajuste.

A simplicidade economiza tempo. Partindo de uma cavidade quente, a equipe aumentou o fluxo de sal em 0,005 grama por metro quadrado por segundo — segundo a conversão dos autores, o sal deixado por cerca de 5 metros de gelo marinho novo por ano — a cada 10 anos, de zero a 0,075. Partindo de uma cavidade fria, reduziu-o da mesma forma. Cada percurso cobre 16 passos e 160 anos simulados. O valor máximo é deliberadamente extremo: a polínia mais ativa citada pelos autores, a de Cape Darnley, chega a cerca de 0,03 (uns 30 metros de gelo marinho por ano).

Mesma polínia, dois oceanos possíveis

Quando a água profunda ao largo está a 0 °C ou menos, o derretimento muda suavemente e o caminho de ida coincide com o de volta. A 1 °C ou 2 °C, a cavidade muda bruscamente, em poucos anos, e os dois caminhos deixam de coincidir:

• A 1 °C, uma cavidade quente fica fria quando o fluxo de sal chega a cerca de 0,04. Uma cavidade fria só volta a ficar quente quando o fluxo cai para cerca de 0,02, a metade.
• A 2 °C, a passagem para o frio espera até cerca de 0,06, enquanto a volta ainda acontece perto de 0,02. A janela, a faixa de fluxo de sal em que qualquer um dos dois estados pode se manter, se alarga.
• Entre esses valores, a mesma polínia pode sustentar qualquer um dos dois estados, com uma taxa média de derretimento várias vezes maior no estado quente. Os físicos chamam isso de biestabilidade; o fato de o caminho de volta diferir do de ida é a histerese.

Água de degelo que tranca a porta

Por que o oceano se lembra? Por causa da sua própria água de degelo. Uma cavidade quente derrete muito gelo. A água de degelo, leve e doce, se espalha perto da superfície e impede que a água da polínia afunde, de modo que a cavidade continua quente mesmo quando o sal aumenta. Uma cavidade fria derrete pouco, a convecção acontece com facilidade, e ela continua fria mesmo quando o sal diminui.

Esse mecanismo de retroalimentação precisa de uma armadilha. No modelo, um giro, uma corrente que gira lentamente, retém a água de degelo diante do gelo. Torne as paredes laterais do canal sem atrito e esse giro dá lugar a um único giro grande que leva a água de degelo para o oceano aberto: a mudança se torna gradual e totalmente reversível. Um oceano ao largo mais fortemente estratificado também estreita a janela até ela desaparecer. Aumentar ou diminuir em cinco vezes a viscosidade horizontal, um atrito interno que os modeladores fixam com poucas restrições, também estreita a janela. Segundo os autores, isso pode explicar por que estudos anteriores discordavam.

Observe a termoclina, não o derretimento

A mudança tem um marcador claro: a termoclina, a fronteira entre a camada fria misturada de cima e a camada mais quente de baixo. A cavidade fica fria exatamente quando a camada misturada chega ao leito marinho, e quente de novo quando a termoclina se descola dele. Antes da passagem para o frio, a profundidade da termoclina oscila cada vez mais; antes da volta ao quente, a água profunda quente se infiltra com frequência cada vez maior. A própria taxa de derretimento não deu nenhum aviso útil.

O derretimento segue até duas leis: aproximadamente o quadrado do excesso da água ao largo sobre o ponto de congelamento local (−2,33 °C) no estado quente, uma simples proporção no frio. As fórmulas em lei quadrática comumente usadas para estimar o derretimento a partir das condições ao largo podem nem sempre se aplicar.

Sem vento, sem leito marinho real

O canal deixa de fora as depressões do leito marinho, os ventos, o acoplamento com o gelo marinho, a borda da plataforma continental e a água de degelo de plataformas de gelo vizinhas. Os autores observam que plataformas de gelo reais como Pine Island, Amery e Filchner têm giros perto de suas frentes, o que pode torná-las mais propensas a mudanças irreversíveis. No modelo, passos de dez anos bastaram para uma mudança completa; quanto tempo uma cavidade real levaria, o estudo deixa em aberto.