AS MUDANÇAS CLIMÁTICAS ATRAVÉS DAS ONDAS SONORAS NO MAR

As ondas sonoras que viajam milhares de quilômetros através do oceano podem ajudar os cientistas a monitorar as mudanças climáticas.

À medida que as emissões de gases de efeito estufa aquecem o planeta, o oceano está absorvendo grandes quantidades desse calor. Para monitorar a mudança, uma frota global de cerca de 4.000 dispositivos chamados flutuadores Argo está coletando dados de temperatura dos 2.000 metros superiores do oceano. Mas essa coleta de dados é escassa em algumas regiões, incluindo partes mais profundas do oceano e áreas sob o gelo marinho.

Então, Wenbo Wu, um sismólogo da Caltech, e seus colegas estão ressurgindo uma ideia de décadas: usar a velocidade do som na água do mar para estimar as temperaturas do oceano. Em um novo estudo, a equipe de Wu desenvolveu e testou uma maneira de usar ondas sonoras geradas por terremotos que viajam pelo Oceano Índico Oriental para estimar as mudanças de temperatura nessas águas de 2005 a 2016.

A comparação desses dados com informações semelhantes de flutuadores Argo e modelos de computador mostrou que os novos resultados combinavam bem. Essa descoberta sugere que a técnica, batizada de termometria sísmica oceânica, é promissora para rastrear o impacto da mudança climática em regiões oceânicas menos estudadas, relatam os pesquisadores no Science de 18 de setembro.

As ondas sonoras são transportadas pela água pela vibração das moléculas de água e, em temperaturas mais altas, essas moléculas vibram com mais facilidade. Como resultado, as ondas viajam um pouco mais rápido quando a água está mais quente. Mas essas mudanças são tão pequenas que, para serem mensuráveis, os pesquisadores precisam rastrear as ondas em distâncias muito longas.

Felizmente, as ondas sonoras podem viajar grandes distâncias através do oceano, graças a um curioso fenômeno conhecido como SOFAR Channel, abreviação de Sound Fixing and Ranging. Formado por diferentes camadas de salinidade e temperatura dentro da água, o canal SOFAR é uma camada horizontal que atua como um guia de ondas, guiando as ondas sonoras da mesma forma que as fibras ópticas guiam as ondas de luz, diz Wu.

As ondas saltam para a frente e para trás contra os limites superior e inferior do canal, mas podem continuar em seu caminho, praticamente inalteradas, por dezenas de milhares de quilômetros (SN: 16/7/60).

Em 1979, os oceanógrafos físicos Walter Munk, então no Scripps Institution of Oceanography em La Jolla, Califórnia, e Carl Wunsch, agora um professor emérito do MIT e da Universidade de Harvard, propuseram um plano para usar essas propriedades do oceano para medir a água temperaturas da superfície ao fundo do mar, uma técnica que eles chamam de “tomografia acústica do oceano”.

Eles transmitiam sinais sonoros através do canal SOFAR e mediam o tempo que as ondas levavam para chegar aos receptores localizados a 10.000 quilômetros de distância. Dessa forma, os pesquisadores esperavam compilar um banco de dados global das temperaturas dos oceanos (SN: 26/01/1991).

Mas grupos ambientais pressionaram contra e acabaram interrompendo o experimento, afirmando que os sinais feitos pelo homem podem ter efeitos adversos sobre os mamíferos marinhos, como Wunsch observa em um comentário na mesma edição da Science.

Quarenta anos depois, os cientistas determinaram que o oceano é, na verdade, um lugar muito barulhento e que os sinais de origem humana propostos seriam fracos em comparação com os estrondos de terremotos, os arrotos de vulcões submarinos e os gemidos de icebergs colidindo, diz o sismólogo Emile Okal, da Northwestern University em Evanston, Illinois, que não esteve envolvido no novo estudo.

Ainda assim, Wu e seus colegas desenvolveram uma solução alternativa que contorna qualquer preocupação ambiental: em vez de usar sinais feitos pelo homem, eles empregam terremotos. Quando ocorre um terremoto submarino, ele libera energia na forma de ondas sísmicas conhecidas como ondas P e ondas S que vibram no fundo do mar. Parte dessa energia entra na água e, quando isso acontece, as ondas sísmicas diminuem, tornando-se ondas T.

Essas ondas T também podem viajar ao longo do Canal SOFAR. Assim, para rastrear as mudanças na temperatura do oceano, Wu e seus colegas identificaram “repetidores” – terremotos que a equipe determinou serem originários do mesmo local, mas ocorrendo em momentos diferentes.

O Oceano Índico Oriental, diz Wu, foi escolhido para este estudo de prova de conceito em grande parte porque é muito sismicamente ativo, oferecendo uma abundância de terremotos. Depois de identificar mais de 2.000 repetidores de 2005 a 2016, a equipe mediu as diferenças no tempo de viagem das ondas sonoras através do Oceano Índico Oriental, uma extensão de cerca de 3.000 quilômetros.

Os dados revelaram uma leve tendência de aquecimento das águas, da ordem de 0,044 graus Celsius por década. Essa tendência é semelhante, embora um pouco mais rápida do que, aquela indicada pelas temperaturas em tempo real coletadas pelos flutuadores Argo. Wu diz que a próxima equipe planeja testar a técnica com receptores que estão mais distantes, incluindo na costa oeste da Austrália.

Essa distância extra será importante para provar que o novo método funciona, diz Okal. “É um estudo fascinante”, diz ele, mas as distâncias envolvidas são muito curtas no que diz respeito às ondas T e as mudanças de temperatura que estão sendo estimadas são muito pequenas.

Isso significa que qualquer incerteza na correspondência das origens precisas de dois terremotos repetidores pode se traduzir em incerteza nos tempos de viagem e, portanto, nas mudanças de temperatura. Mas estudos futuros em distâncias maiores podem ajudar a mitigar essa preocupação, diz ele.

O novo estudo está “realmente abrindo novos caminhos”, diz Frederik Simons, geofísico da Universidade de Princeton, que não esteve envolvido na pesquisa. “Eles realmente descobriram uma boa maneira de provocar mudanças temporais lentas e muito sutis. É tecnicamente muito experiente. ”

E, acrescenta Simons, em muitos locais os registros sísmicos são décadas mais antigos do que os registros de temperatura coletados pelos flutuadores Argo. Isso significa que os cientistas podem usar a termometria sísmica do oceano para fazer novas estimativas das temperaturas anteriores do oceano. “A caça aos registros arquivísticos de alta qualidade será iniciada.”

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Fonte: sciencenews.org