Aquecimento oceânico
O aquecimento oceânico, também chamado de conteúdo de calor do oceano (OHC) ou absorção de calor do oceano (OHU), é a elevação da temperatura média dos oceanos através da energia absorvida e armazenada por eles. É um fenômeno que é observado no nosso passado geológico como ocorrendo por causas naturais, mas no presente vem sido intensificado em uma alta velocidade pela ação antrópica, como resultado do aquecimento global.
O aquecimento oceânico é um produto direto do aquecimento global. Por uma reação física simples, o aquecimento atmosférico transmite energia térmica para as águas, elevando sua temperatura. O aquecimento global, um fenômeno inequívoco e de vastas proporções, por sua vez, tem origem claramente humana, sendo produto da continuada emissão de gases estufa na atmosfera, oriundos da queima de combustíveis fósseis, desmatamento, processos industriais, desperdício de alimentos e outros fatores de menor monta. O acúmulo desses gases na atmosfera impede que o calor da Terra se dissipe para o espaço, elevando os níveis globais de calor. A este processo se dá o nome de intensificação do efeito estufa.
Desde 1990 o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) tem sintetizado a bibliografia especializada sobre o aquecimento global, incluindo o efeito do aquecimento oceânico, entre os muitos que o fenômeno produz. De acordo com o mais recente relatório do IPCC (2013), a camada superficial dos oceanos (até 700 metros) seguramente aqueceu desde 1971, e provavelmente iniciou a esquentar na década de 1870. Não há muita segurança sobre os níveis de elevação térmica antes da década de 1970 devido à escassez de dados confiáveis, mas daquela data em diante as medições se multiplicaram, com métodos e equipamentos cada vez mais aprimorados, dando grande solidez aos achados. Como a transmissão de calor para as águas se dá através do ar, na camada mais superficial do oceano, até 75 metros, ocorre o aquecimento mais importante, cujos níveis entre 1971 e 2010 foram de 0,11ºC por década, com uma variabilidade de 0,09 a 0,13ºC, enquanto dos 75 m até os 700 m o aquecimento tem sido menos intenso, mas ainda perceptível, com uma elevação de cerca de 0,015ºC por década. É provável que tenha ocorrido aquecimento também entre os 700 m e os 2 mil metros a partir da década de 1950, e entre os 3 mil metros até o fundo a partir da década de 1990, mas estas camadas mais profundas ainda têm estimativas mais incertas. Os oceanos são grandes armazenadores de calor, e respondem por cerca de 93% de todo o acréscimo de energia térmica acumulado na Terra entre 1971 e 2010, com a camada até os 700 metros estocando cerca de 64% do total. Leva muito tempo para que as camadas mais profundas equalizem suas temperaturas com as camadas superficiais, e devido ao constante aumento da temperatura atmosférica, o descompasso permanece. O aquecimento apresenta variações regionais significativas devido a múltiplos fatores, como a geografia, padrões climáticos, correntes marinhas e outros. No geral, as águas do Hemisfério Norte estão se aquecendo mais, em particular a região norte do Oceano Atlântico.
Medições
As medições do conteúdo de calor do oceano apresentam dificuldades, especialmente antes da implantação dos flutuadores de perfil Argo. Devido à baixa cobertura espacial e à baixa qualidade dos dados, nem sempre foi fácil distinguir entre as tendências de aquecimento global de longo prazo e a variabilidade climática. Exemplos desses fatores complicadores são as variações causadas pelo El Niño-Oscilação Sul ou as mudanças no conteúdo de calor do oceano causadas por grandes erupções vulcânicas. O Argo é um programa internacional de flutuadores robóticos de perfilamento [en] implantados globalmente desde o início do século XXI. As 3.000 unidades iniciais do programa foram ampliadas para quase 4.000 unidades até o ano de 2020. No início de cada ciclo de medição de 10 dias, um flutuador desce a uma profundidade de 1.000 metros e flutua com a corrente por nove dias. Em seguida, desce a 2.000 metros e mede a temperatura, a salinidade (condutividade) e a profundidade (pressão) em um último dia de subida à superfície. Na superfície, o flutuador transmite o perfil de profundidade e os dados de posição horizontal por meio de retransmissores de satélite [en] antes de repetir o ciclo.
Baseando-se em dados do Climate Action Tracker (CAT), foram estimados 5 possíveis cenários futuros para o aumento da temperatura oceânica. No caso de não serem criadas politicas públicas de diminuição das emissões de gases, a resultante seria um acréscimo de entre 4,1 e 4,8°C na temperatura do oceano até 2100 (valores de acréscimo de temperatura em relação a valores pré revolução industrial. No caso das atuais politicas implantadas serem seguidas a risca, se estima um acréscimo entre 3,1-3,7°C até 2100. No cenário dos países assinantes do Acordo de Paris seguirem os objetivos propostos se estima um aumento até 2100 entre 2,6-3,2°C. Também foram realizadas projeções para reduções abaixo de 2ºC, para isso seriam necessárias reduções nas emissões de gases do efeito estufa muito maiores dos que já propostos no Acordo de Paris. Realizar essas modificações na emissão dos gases do efeito estufa acarreta um custo econômico global, e para se estimar esses custos são realizadas curvas de abatimentos de custos marginais. Nessas curvas são levadas em consideração duas variáveis, o potencial de redução e o custo dessa redução. Ao lado apresenta-se a curva de abatimento apresentada por McKinsey & Company: no eixo x temos os fatores de diminuição — quanto mais larga a coluna, maior efeito esse fator vai ter na diminuição da emissão de gases do efeito estufa. No eixo y temos o custo econômico da redução na emissão dessa fonte de 1 tonelada até 2030. Se utilizássemos todas as possibilidades de redução mais eficientes em todo seu potencial, McKinsey estima que o custo total global seja de 200-350 bilhões de euros por ano até 2030. Isso é menos de 1% do PIB global previsto em 2030. Sendo um custo econômico extremamente pequeno para o benefício ambiental que seria conseguido globalmente, se estima ainda que os custos econômicos, se nenhuma medida for tomada, seriam muito maiores.
Definição
Para calcular o conteúdo de calor do oceano, é necessário medir a temperatura do oceano em muitos locais e profundidades diferentes, sendo a integração da densidade de área de uma mudança na energia entálpica em uma bacia oceânica ou em todo o oceano que fornece a absorção total de calor do oceano. O conteúdo de calor do oceano é um termo usado na oceanografia física para descrever um tipo de energia potencial termodinâmica [en] que é armazenada no oceano. Ele é definido em coordenação com a equação de estado da água do mar. O TEOS-10 [en] é um padrão internacional aprovado em 2010 pela Comissão Oceanográfica Intergovernamental. O cálculo do conteúdo de calor do oceano segue o da entalpia referenciada à superfície do oceano, também chamada de entalpia potencial [en]. Assim, as mudanças na CCE são mais facilmente comparáveis às trocas de calor da água do mar com o gelo, a água doce e o ar úmido. A CCE é sempre relatada como uma mudança ou como uma “anomalia” em relação a uma linha de base. Os valores positivos também quantificam a absorção de calor do oceano (OHU) e são úteis para diagnosticar para onde está indo a maior parte dos ganhos de energia planetária do aquecimento global.
A absorção de calor do oceano é responsável por mais de 90% da absorção total de calor planetário, principalmente como consequência das mudanças na composição da atmosfera da Terra causadas pelo homem. Essa alta porcentagem se deve ao fato de que as águas na superfície do oceano e abaixo dela - especialmente a camada mista superior turbulenta - apresentam uma inércia térmica muito maior do que a crosta continental exposta do planeta, as regiões polares cobertas de gelo ou os próprios componentes atmosféricos. Um corpo com grande inércia térmica armazena uma grande quantidade de energia devido à sua capacidade de térmica e transmite energia de forma eficaz de acordo com seu coeficiente de transferência de calor. A maior parte da energia extra que entra no planeta pela atmosfera é absorvida e retida pelo oceano. A absorção de calor planetário ou o conteúdo de calor é responsável por toda a energia adicionada ou removida do sistema climático. Ele pode ser calculado como um acúmulo ao longo do tempo das diferenças observadas (ou desequilíbrios [en]) entre a radiação total de entrada e de saída. As alterações no desequilíbrio foram estimadas a partir da órbita da Terra pelo CERES e outros instrumentos remotos, e comparadas com pesquisas in situ de alterações no inventário de calor nos oceanos, na terra, no gelo e na atmosfera. A obtenção de resultados completos e precisos de qualquer um dos métodos de contabilização é um desafio, mas de maneiras diferentes que são vistas pelos pesquisadores como sendo, em sua maioria, independentes uma da outra. Acredita-se que os aumentos no conteúdo de calor planetário para o período bem observado de 2005-2019 excedam as incertezas de medição.
Os organismos do plâncton apresentam grande importância para o ambiente marinho, sendo a base da cadeia trófica como um todo, apesar de não se poder ter uma certeza de como esses organismos reagiriam a um aumento contínuo no oceano se podem realizar estimativas. Alguns trabalhos estimam que apesar de um aumento inicial da temperatura do oceano gerar um aumento na produção, a longo prazo isso causa uma queda direta na produção desses organismos . Além disso uma outra teoria existente que aponta para uma redução na produção primária correlacionado com o aumento da temperatura do oceano é a do oceano oligotrófico. No oceano global picos de produção primária acontecem em momentos do ano em que ocorre a quebra da estratificação da coluna d’água, transportando para a camada de mistura nutrientes que antes estavam indisponíveis na camada fótica do ambiente, estimasse que com um aumento da temperatura nas partes mais superficiais do oceano acabariam gerando uma intensificação na estratificação o que diminuiria a disponibilidade de nutrientes e assim a produção primária. Uma diminuição global na produção primária iria acarretar em não apenas uma redução na produtividade pesqueira, como também a diminuição do oxigênio atmosférico.
Subida do nível do mar
Um dos efeitos mais diretos, evidentes e importantes do aquecimento oceânico é a subida do nível do mar, o que se deve à expansão térmica, uma reação física pela qual o volume dos corpos aquecidos se expande. Mesmo com notadas variações regionais, o nível médio das águas tem se elevado em todo o mundo, mas esta elevação ocorre em significativo descompasso em relação ao aquecimento atmosférico, uma vez que a água tem uma grande inércia térmica, ou seja, ela demora para aquecer e expandir quando exposta a uma fonte de calor. Não obstante, como o aquecimento atmosférico já se verifica há muitas décadas, o mar já está respondendo às mudanças visivelmente, expandindo o seu volume.
Evaporação, precipitação, salinidade, ventos, ondas
Mais de 3/4 de todas as trocas de água entre a atmosfera e a superfície da Terra através de evaporação e precipitação ocorrem sobre os oceanos, determinando uma grande parte das características do clima geral do planeta. O aumento do calor do oceano e da atmosfera está levando a uma maior evaporação de água. Por conseguinte, aumenta o nível de umidade atmosférica, disponibilizando mais água para retornar à superfície sob forma de chuva. Assim, o aquecimento oceânico tem como efeitos secundários provocar mudanças na salinidade do mar devido a mudanças na evaporação e nas precipitações; uma tendência de chuvas mais intensas em várias regiões do globo, e uma tendência de intensificar também os episódios climáticos extremos, como os tufões e furacões, cuja força destrutiva está na dependência direta do calor da água superficial e do nível de umidade do ar. Com a intensificação desses eventos, a população humana, especialmente a que vive no litoral, fica exposta a riscos mais elevados.
Liberação de metano
Um efeito que até há pouco era desconhecido é a liberação de metano estocado em sedimentos depositados no fundo do oceano sob a forma de hidratos de metano (ou clatratos), que resultam da sua combinação com as moléculas de água em condições de baixa temperatura e/ou alta pressão, como as que ocorrem nas regiões frias ou em águas profundas. O metano é um dos principais gases estufa, mas nesta combinação ele não representa ameaça. Porém a elevação da temperatura do oceano possibilita que a combinação seja desfeita e o metano escape para a atmosfera, circunstância que tem sido chamada de "detonação da bomba de clatratos". O elevado risco que isso representa deriva da imensa quantidade de gás estocado como clatrato, em torno de dez mil gigatoneladas. A liberação de apenas uma pequena fração desse metano faria com que os níveis atmosféricos aumentassem em até mil vezes em relação aos níveis pré-industriais. Além disso, o metano é de 20 a 60 vezes mais potente do que o gás carbônico em sua capacidade de aumentar o efeito estufa. Em condições normais, cerca de 90% do metano liberado de águas profundas é oxidado em seu caminho até a superfície e perde seu potencial de ameaça térmica, mas por outro lado contribui para a maior acidificação e desoxigenação da água. No Ártico, que tem grande parte do seu oceano composto de águas rasas, a estabilidade dos clatratos depende em essência da baixa temperatura, e assim a emergência de metano do leito marinho não sofre bloqueio significativo. Várias zonas com grandes depósitos são sujeitas a terremotos, aumentando a possibilidade de exposição direta do metano. O entendimento desses mecanismos ainda é incompleto, mas segundo Archer, "existe na Terra tanto metano na forma de hidratos que parece o ingrediente perfeito para um cenário apocalíptico. [...] O reservatório de hidratos de metano tem o potencial de aquecer o clima da Terra até um estado semelhante ao da 'estufa do Eoceno' dentro de poucos anos. O potencial para uma devastação planetária colocado pelo reservatório de hidratos de metano parece, portanto, comparável à destrutividade de um inverno nuclear ou de um impacto de um meteorito".
Derretimento de gelo
Também é importante o efeito do aquecimento das águas sobre o gelo marinho, interferindo em sua dinâmica e acelerando as taxas de derretimento, que sofrem influência também do aquecimento da atmosfera. Os gelos flutuantes do Oceano Ártico são os que têm sido mais intensamente afetados, verificando-se uma redução de grande magnitude em sua espessura e área desde pelo menos a década de 1950, acelerando-se nas décadas mais recentes. Isso tem graves implicações para os ecossistemas polares, pois várias espécies dependem da existência do gelo para sobreviver, como as focas e ursos polares, que descansam sobre placas flutuantes entre seus mergulhos, ou certas algas unicelulares, que estão na base da cadeia alimentar, e que se fixam nas placas de gelo, ou certos tipos de krill, que ali encontram abrigo, e afetam outras populações de muitas maneiras distintas.
Correntes marinhas e estratificação
A temperatura é um dos fatores que influenciam a formação e a intensidade das correntes marinhas. Modificações no padrão dos ventos, na precipitação, na umidade e na temperatura atmosférica, bem como na salinidade e densidade da água, também têm um impacto, mas o conhecimento de sua influência sobre a circulação marinha ainda é pobre. No entanto, evidências paleográficas apontam que em períodos geológicos anteriores em que houve um aquecimento global importante a circulação marinha foi drasticamente modificada. Várias evidências vêm se acumulando indicando mudanças recentes em alguns sistemas de correntes. Os giros subtropicais do norte e sul do Oceano Pacífico, por exemplo, provavelmente ficaram maiores e mais intensos desde 1993, e a Corrente Circumpolar Antártica moveu-se em direção ao sul, mas não é claro até que ponto isso se deve ao aquecimento da água ou a outros efeitos do aquecimento global, como a mudança no padrão dos ventos. Provavelmente uma combinação de efeitos é o fator determinante nas mudanças observadas. Ao mesmo tempo em que as correntes são afetadas pelas forças externas, elas também influem nos ventos, na umidade atmosférica e na temperatura do ar, entre outros fatores, sendo com efeito um dos mais poderosos meios naturais de transporte de calor entre as várias regiões do mundo, o que acaba por colocar todo o sistema de trocas ar-mar em desequilíbrio. Por outro lado, o aquecimento mais rápido da camada superficial das águas tem causado uma estratificação mais acentuada entre as camadas, o que pode intensificar episódios de desoxigenação em virtude de dificultar as trocas gasosas entre as camadas profundas e as superficiais, que são mais oxigenadas.
Biodiversidade e sociedade
As espécies marinhas evoluíram ao longo de milênios acostumadas a determinados parâmetros químicos e físicos da água, onde se inclui a temperatura, e a mudança coloca sua sobrevivência em grave risco. Para vasto número de espécies, a velocidade em que essas mudanças estão acontecendo é demasiada para que se efetive uma adaptação. Se não são capazes de migrar para regiões mais favoráveis, sua morte é certa. Mas se a migração é salvadora para uns, é prejudicial para outros, cujos territórios são ocupados por espécies que chegaram de longe e se tornaram invasoras, competindo por espaços de nidificação e abrigo e por alimento. A migração de populações valiosas para o homem também deve prejudicar as atividades pesqueiras de muitas regiões. Essa migração já é observada para diversos, como alguns Copépodes, em que foi observada nos últimos anos a diminuição na área ocupada por espécies mais características de águas mais frias e a expansão de espécies de ambientes mais quentes, isso ao longo prazo irá gerar uma grande perda de biodiversidade no globo, pelo desaparecimento de habitats favoráveis para um grande número de organismos .
