O grande colapso da Groenlândia

O grande colapso da Groenlândia

Por Eli KintischFeb. 23, 2017, 08:00

De um helicóptero caindo sobre o interior da Groenlândia em um dia claro de julho, o manto de gelo abaixo conta uma história de desintegração. Rachaduras longas e aproximadamente paralelas marcam a superfície, formada por água e pressão; lagos impossivelmente azuis de água derretida enchem depressões; e veias redes de córregos azuis serpenteiam para oeste, fluindo para a borda do manto de gelo e eventualmente para o mar.

Os cientistas que sobrevoam o maior pedaço de gelo do mundo já selecionaram um verão particularmente favorável para estudar o derretimento. As margens do manto de gelo de 1, 7 milhão de quilômetros quadrados da Groenlândia derretem regularmente no verão, mesmo nos anos em que o manto de gelo como um todo cresce devido à queda de neve em seu centro mais alto e frio. Mas em 2016, o derretimento começou cedo e se espalhou rapidamente para o interior. Em abril, 12% da superfície da camada de gelo estava derretendo; em um ano médio, o degelo não chega a 10% até junho. E pouco antes da jornada dos cientistas, um violento rio de água derretida, uma das centenas saindo do manto de gelo, varreu um sensor, preso a uma ponte para medir a turbidez da água. Foi a segunda vez em quatro anos que esse dispositivo foi vítima da fúria líquida das geleiras. "Faço essas viagens há anos, mas nunca vi tanta água", disse o piloto do helicóptero aos pesquisadores.

Na Groenlândia, o grande derretimento está acontecendo. O declínio do manto de gelo da Groenlândia é uma história familiar, mas até recentemente, enormes geleiras de parto que carregam gelo do interior e desintegram-se no mar receberam muita atenção. Entre 2000 e 2008, essas mudanças "dinâmicas" foram responsáveis ​​por tanta perda de massa quanto o derretimento da superfície e as mudanças na neve. Mas o equilíbrio caiu drasticamente entre 2011 e 2014, quando dados e modelagem de satélites sugeriram que 70% das 269 bilhões de toneladas anuais de neve e gelo derramadas pela Groenlândia foram perdidas devido ao derretimento da superfície, não ao parto. O derretimento acelerado da superfície dobrou a contribuição da Groenlândia para o aumento global do nível do mar desde 1992 e 2019, para 0, 74 mm por ano. "Ninguém esperava que a camada de gelo perdesse tanta massa tão rapidamente", diz a geofísica Isabella Velicogna, da Universidade da Califórnia, Irvine. "As coisas estão acontecendo muito mais rápido do que esperávamos."

É urgente descobrir por que e como o derretimento poderá evoluir no futuro, porque a Groenlândia mantém o equivalente a mais de 7 m de elevação do nível do mar em seu manto espesso de gelo. Os glaciologistas já estavam totalmente ocupados tentando rastrear e prever o aumento no parto glacial. Agora, eles estão se esforçando para entender os feedbacks complexos que estão acelerando o derretimento da superfície.

Rios de água de derretimento e um manto de fuligem, poeira e micróbios escurecem o gelo e a velocidade do derretimento. O derretimento da superfície agora superou a descarga de icebergs no oceano como a principal causa de perda de massa.

Marco Tedesco / Observatório da Terra Lamont-Doherty

À medida que o gelo da Groenlândia flui em direção ao mar, ele se dobra sob pressão, formando enormes fendas paralelas.

Adam LeWinter, Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA, Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Engenharia, Laboratório de Pesquisa e Engenharia de Regiões Frias

A água derretida se enterra em buracos profundos chamados moulins, completando sua jornada para o mar sob o gelo. Pensa-se que os fluxos subterrâneos afetam como o próprio gelo se arrasta para o mar.

Adam LeWinter, Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA, Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Engenharia, Laboratório de Pesquisa e Engenharia de Regiões Frias

A microbiologista Marian Yallop coleta amostras de crioconita, uma mistura de partículas transportadas pelo ar e micróbios encontrados em buracos do tamanho de dedos na superfície da camada de gelo.

Eli Kintisch

Os cones de criocita atolam o gelo, preenchido com lama negra que se torna mais concentrada a cada ano de derretimento.

Adam LeWinter, Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA, Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Engenharia, Laboratório de Pesquisa e Engenharia de Regiões Frias

Os pigmentos marrons escurecem as algas microscópicas que vivem na superfície da camada de gelo. Pensa-se que os pigmentos protegem as algas da intensa radiação ultravioleta, mas absorvendo a luz solar, eles também aceleram o derretimento.

Marian Yallop

Embora o Ártico esteja aquecendo duas vezes mais rápido que o resto do mundo, altas temperaturas por si só não podem explicar a erosão precipitada do gelo da Groenlândia. Os verões fora de estação quente parecem ser estimulados por micróbios e algas que crescem na superfície cada vez mais úmida da camada de gelo, produzindo pigmentos que aumentam a absorção de energia solar pelo gelo. A fuligem e a poeira que sopram de latitudes mais baixas e escurecem o gelo também parecem estar desempenhando um papel, assim como as mudanças nos padrões climáticos que direcionam cada vez mais o ar quente e úmido sobre o gelo vulnerável.

Para rastrear esse conjunto complexo de fatores, os cientistas recrutaram instrumentos de satélite: imageadores para monitorar a cor e a refletividade, ou albedo, do gelo e altímetros para medir sua erosão milímetro por milímetro. Eles também estão organizando expedições como esta, chamada Black and Bloom, que recrutou especialistas em algas (a Bloom) e fuligem (a Black), algumas das quais nunca antes trabalharam no Ártico. Ao inspecionar o manto de gelo em mudança de perto, eles esperam entender como os processos biológicos e físicos estão conspirando para destruí-lo. Como explica Martyn Tranter, líder da equipe, biogeoquímica da Universidade de Bristol, no Reino Unido, "somos movidos pela curiosidade, mas também pelo medo de que toda essa nova biologia possa acelerar o aumento global do nível do mar".

Uma hora depois de decolar de uma pista de pouso a cerca de 90 km da borda oeste do manto de gelo, o helicóptero pousa na neve plana, seca e crocante. O brilho é deslumbrante, tornando os óculos de sol uma necessidade. Mas quando Joe Cook, da Universidade de Sheffield, no Reino Unido, faz leituras leves com um sensor conectado a um mini laptop, eles mostram que a neve não é tão branca quanto parece. Está absorvendo um pouco da luz visível que refletiria, e a absorção é maior em comprimentos de onda infravermelhos invisíveis. Cook explica que o escurecimento é o resultado de um feedback induzido por derretimento que os cientistas polares documentaram há muito tempo: Após o derretimento e o congelamento, os cristais de gelo perdem sua forma pontiaguda e ficam maiores e redondos, o que pode reduzir a refletividade da neve em até 10%. À medida que a absorção aumenta, o mesmo acontece com a temperatura, acelerando o derretimento.

Os cones de crioconite na largura dos dedos mantêm a lama microbiana preta que acelera a fusão.

Adam LeWinter

Com as medições concluídas, a equipe entra no helicóptero e voa para o oeste, de volta à borda do gelo. Na segunda parada, a neve do inverno se foi e o gelo exposto é mais forte e úmido do que na primeira parada. Também está cada vez mais sujo e escuro. Dados de satélite mostram que as margens da camada de gelo diminuíram até 5% por década desde 2001. É por isso que chegamos a esse lugar, que alguns apelidaram de zona de "gelo escuro". Amostras anteriores revelaram vários culpados. A poeira presa ao longo dos séculos se concentrou na extremidade derretida da camada de gelo. A fuligem das fábricas européias e os incêndios florestais canadenses, juntamente com as manchas cada vez mais predominantes de gelo descoberto, também contribuem.

Os pesquisadores ainda não quantificaram a contribuição relativa de cada escurecedor, mas um terceiro participante poderia ser o maior impulsionador: uma proliferação de algas e bactérias. A superfície do gelo aqui está cheia de buracos suficientemente largos para o dedo de um pesquisador. Cada um é preenchido com água de fusão cristalina, mas um montão de lodo preto escurece o fundo. Grande parte do lodo - conhecido como crioconita - é de bactérias vivas, como sugeriu o explorador finlandês-sueco Nils AE Nordenskiöld há quase 150 anos. Ela prospera graças a outro efeito de feedback: a energia solar capturada pelo crioconito escuro ajuda a impedir que a água congele e aprofunda o cone. Também cria um ambiente favorável para o crescimento de mais bactérias, alimentando o derretimento contínuo.

Em 2010, a microbiologista Marian Yallop de Bristol encontrou mais vida nas margens do gelo: uma próspera comunidade de algas que se estende além dos cones. "Para surpresa de todos, descobrimos que essas algas crescem nesse frio extremo, sob condições de luz ultravioleta alta, tolerando ciclos regulares de freezethaw", diz Yallop, que participa da expedição deste ano. Os pigmentos marrons que protegem as plantas da mancha do sol e escurecem enormes faixas de gelo.


V. Altounian / Ciência

Três fatores - o derretimento precoce da neve, o sol de 24 horas e a água líquida prodigiosa - estão alimentando essa floração, sugere o glaciologista Andrew Tedstone, de Bristol. A ideia de Tedstone poderia explicar por que, durante os verões quentes de 2010, 2012 e 2016, a superfície da zona escura de gelo escureceu dramaticamente, enquanto no verão mais frio de 2015, a cor mudou pouco. Se ele estiver certo, outro feedback destruidor de gelo pode estar em ação: o derretimento leva à água líquida, que promove a vida vegetal e microbiana, que escurece o gelo e impulsiona ainda mais o derretimento.

Na superfície do gelo, a equipe Black and Bloom recolhe amostras do ecossistema em expansão e aspira o ar em amostras de aerossóis. Eles esperam quantificar o efeito de retroalimentação e investigar a possibilidade de que os nutrientes das partículas transportadas pelo vento estejam ajudando a nutrir o crescimento das algas.

Na terceira parada de amostragem, 80 km a oeste da primeira, o poder das algas para derreter o gelo é devastadoramente evidente. Não apenas a neve do inverno desapareceu por muito tempo, mas também vários metros do gelo subjacente. O que resta é muito diferente da Groenlândia que a maioria das pessoas imagina. "As pessoas pensam no manto de gelo da Groenlândia como bastante primitivo", diz o cientista atmosférico Jim McQuaid, da Universidade de Leeds, no Reino Unido. Mas essa cena é uma bagunça: os cones de croconita se uniram em poças e bacias rudimentares, enquanto um rio robusto, a alguns metros de diâmetro, jorra pela paisagem gelada. Os pesquisadores raspam ansiosamente a neve acastanhada em sacos plásticos. Mais tarde, eles analisarão as amostras de DNA e outros marcadores para identificar espécies de algas e contaminantes inorgânicos.

Cerca de 20 km da estação final de amostragem é um lote experimental que os pesquisadores da Black and Bloom monitoraram por 5 semanas no verão passado. Seu objetivo era fundamentar as medições por satélite da verdade do escurecimento, quantificando cada um dos fatores do escurecimento e seus efeitos no derretimento. Eles chamaram o gráfico de "pixel" porque, a 500 m de diâmetro, correspondia à resolução máxima de um sensor de satélite da NASA que mapeia a cor da Groenlândia todos os dias. A equipe usou vôos com drones, amostragem regular e uma série de pólos de referência para rastrear como sete microhabitats diferentes - entre eles córregos, gelo nu e lama - estavam evoluindo em termos de albedo, formação de crioconita e atividade biológica. Os membros da equipe esperam que os resultados tornem possível o uso de dados de satélite para inferir as condições locais de derretimento em toda a camada de gelo.

Uma camada de gelo em declínio

Usando dados de satélites, sensores de fluxo e superfície do gelo, os cientistas estimam e modelam a perda de gelo da camada de gelo da Groenlândia desde 1900.

(Gráfico) G. Grull n / Science; (Dados) Kjeldsen et al., Nature (17 de dezembro de 2015)

Albedo não é tudo. 2012 foi um verão mais intenso para derreter na Groenlândia; até 12 de julho daquele ano, 98% da camada de gelo estava coberta de água líquida, segundo dados de satélite. Em uma estação meteorológica, uma camada de gelo de até um metro de espessura derreteu em 4 dias. Esse breve episódio e um derretimento subsequente de 2 dias contribuíram para 14% da perda de gelo da temporada.

Mas um estudo de modelagem publicado recentemente sobre o derretimento de 2012 mostrou que não era o sol caindo na neve escura que impulsionava o derretimento; de fato, os céus estavam muito nublados em grande parte da ilha durante os dois eventos de derretimento. Em vez disso, eram temperaturas quentes e chuvas, fornecidas por grandes sistemas de alta pressão "bloqueadores" que mantinham o clima ameno. À medida que o Ártico esquenta, é provável que esses episódios de derretimento "ocorram com muito mais frequência no futuro", diz Dirk van As, do Serviço Geológico da Dinamarca e da Groenlândia, em Copenhague. No início deste ano, o cientista climático Marco Tedesco, da Columbia University, publicou dados que apóiam uma proposta anterior de que a retirada do gelo do mar Ártico interrompeu a corrente de jato polar, fazendo com que os sistemas climáticos se dispersassem mais lentamente de oeste para leste.

A topografia da camada de gelo também desempenha um papel no derretimento acelerado. Cada aumento de temperatura leva a borda superior da zona de fusão para o interior e para cima da camada de gelo. Mas como a camada de gelo é íngreme nas bordas, mas mais plana em direção ao meio, cada grau sucessivo de aquecimento expõe uma área maior de gelo ao derretimento do que a anterior. Essa resposta não linear ao aquecimento significa que cerca de 60% a mais de água derretida foi liberada da camada de gelo na última década do que teria sido o caso se a inclinação do gelo fosse uniforme, estimaram os cientistas em um artigo recente.

Os pesquisadores esperam incorporar todos esses fatores nos modelos computacionais de mantas de gelo, que ainda lutam para imitar como as mantas de gelo reais respondem às mudanças climáticas. Em uma comparação recente de quatro modelos de gelo, por exemplo, a quantidade de água derretida produzida nas condições atuais variou mais de 40%. As previsões do comportamento futuro da camada de gelo parecem ainda mais incertas: sob o mesmo cenário de aquecimento global elevado, oito modelos de camada de gelo previstos em qualquer lugar entre 0 e 27 cm de aumento do nível do mar em 2100 a partir do derretimento da Groenlândia.

Melhores modelos de derretimento melhorariam as previsões não apenas para a Groenlândia, mas também para a camada de gelo da Antártica. Ela possui 10 vezes mais água que a Groenlândia e, por enquanto, está perdendo quase todo o seu gelo através do parto nas geleiras, e não no derretimento da superfície. Mais cedo ou mais tarde, porém, o degelo chegará ao fundo do mundo.

Enquanto isso, os modelistas que trabalham em seus escritórios acolhedores querem saber mais sobre os feedbacks que impulsionam o declínio da Groenlândia. Uma questão-chave é como a água derretida que drena para a base do manto de gelo afeta a marcha das geleiras para o oceano e a taxa com que elas derramam icebergs. Os pesquisadores também se perguntam como o fluxo de água derretida na primavera afeta o escoamento do verão. Os cientistas descobriram recentemente que, durante os ciclos de derretimento e congelamento da primavera, "lentes de gelo" maciças, com até 6 m de espessura, se formam logo abaixo da superfície da neve. Dados de sensores na neve sugerem que as lentes impedem que a água derretida do verão se infiltre em neve mais profunda e antiga, conhecida como firn. Em vez disso, a água de fusão aparentemente está ficando presa perto da superfície, ampliando os fluxos de verão. Na próxima primavera, a Tedesco participará de uma caminhada de 150 km de moto de neve pelo sudeste da Groenlândia, a temperaturas de –30 ° C, para ver como o fenômeno é generalizado. "Vai ser bastante brutal, mas não há outra maneira de obter os dados", diz ele.

O derretimento traz outros desafios para a pesquisa de campo, como descobriram os pesquisadores da Black e Bloom no ano passado quando rastrearam seu "pixel" de erosão do gelo. Os pesquisadores enfrentaram uma infinidade de lama e poças, e uma tarefa semanal de mudar seus aposentos de trabalho e de dormir enquanto o gelo desaparecia ao redor deles, deixando as tendas presas em pedestais bizarros com meio metro de altura. Mas eles também ficaram admirados com a transformação da paisagem, diz McQuaid. "Todas as noites nos maravilhavamos quando o sol se punha, aproveitando o fato de estarmos em outro lugar que ninguém mais havia estado, e nunca mais voltaria, por causa do derretimento".

Os relatórios para esta história foram apoiados pelo Pulitzer Center on Crisis Reporting.