Uma investigação da retroalimentação do enfraquecimento da circulação termohalina pela atmosfera

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1 Uma investigação da retroalimentação do enfraquecimento da circulação termohalina pela atmosfera M.M. Coutinho e B.J. Hoskins University of Reading ABSTRACT Potential changes in the North Atlantic sea surface temperatures (SSTs) may influence the atmospheric stormtrack and water vapour budget, which, in turn, affect the freshwater supply to the ocean. The UK Met Office atmospheric model, HadAM, with specified SSTs is used to investigate changes in the water vapour fluxes associated with an idealised colder NorthEast Atlantic. As a consequence of the SST reduction, changes in precipitation and evaporation lead to an increase in the freshwater supply to the ocean. A weakened thermohaline circulation, leading to a cooler NE Atlantic, might therefore be weakened further as a positive feedback from the atmosphere. RESUMO Alterações nas temperaturas da superfície do mar (TSMs) do Atlântico Norte podem influenciar a stormtrack e o balanço do vapor de água na atmosfera, os quais, por sua vez, influenciam o suprimento de água doce para o oceano. O modelo atmosférico da UK Met Office, HadAM, é utilizado para investigar os fluxos de vapor de água resultantes de um resfriamento idealizado no NE do Atlântico. Os resultados indicam mudanças em precipitação e evaporação levando a um aumento na quantidade de água doce disponibilizada para o oceano como conseqüência da redução nas TSMs no NE do Atlântico. Assim, um enfraquecimento na circulação termohalina, levando a um resfriamento do NE do Atlântico, poderia resultar em um enfraquecimento adicional como uma retroalimentação positiva advinda da atmosfera.. Introdução A circulação termohalina consiste no deslocamento de massas oceânicas associado a diferenças na densidade da água do mar devido a variações de temperatura e salinidade. No Oceano Atlântico, águas quentes e salinas fluem em direção ao norte fornecendo calor para a atmosfera. Ao alcançarem a região do Mar da Groenlândia, essas águas, agora frias, permanecem relativamente mais salgadas, e assim descendem e se deslocam para o sul em profundidade. O transporte de calor em direção ao pólo associado à circulação termohalina resulta em invernos relativamente mais amenos no oeste da Europa (Vellinga e Wood, 22). Em tempos recentes, a possibilidade de um enfraquecimento ou mesmo de uma interrupção da circulação termohalina e suas respectivas conseqüências no transporte de

2 calor pelo oceano, estabeleceramse como um dos principais pontos de interesse na área de mudanças climáticas (e.g. Manabe e Stoufer, 994). Isso teria como principais causas a diminuição da salinidade em altas latitudes do Atlântico Norte devido ao derretimento de geleiras no Ártico e mudanças no balanço de vapor de água atmosférico, de acordo com simulações do aquecimento global (Boer, 99). Em relação à temperatura da superfície do mar no Atlântico Norte, o enfraquecimento da circulação termohalina resultaria num resfriamento com a interrupção do fluxo de águas mais quentes para a região. Neste estudo, investigase as conseqüências para a distribuição de precipitação e evaporação de um resfriamento nas TSMs do Atlântico Norte, utilizandose um modelo atmosférico conforme descrito na próxima seção. 2. Metodologia Foi utilizado o modelo atmosférico HadAM do Hadley Centre, que está descrito detalhadamente em Pope et al. (2), com resolução de.2 º de latitude por.7 º de longitude (N96) e níveis na vertical. Dois experimentos foram rodados: um experimento controle com TSMs climatológicas e um experimento com TSMs reduzidas no Nordeste do Atlântico. A Figura mostra as TSMs médias anuais para os dois experimentos. Notase que no segundo experimento (Fig. b) as TSMs no norte do Atlântico foram modificadas para ter um efeito mais zonal, mais semelhante ao que ocorre no Pacífico. Em cada experimento, o modelo é rodado por dez anos, após dois anos de spinup. (a) (b) Figura. Médias anuais das temperaturas da superfície do mar ( C) utilizadas nos experimentos: (a) controle (climatologia); (b) Nordeste do Atlântico resfriado. 2

3 . Resultados Conforme seria esperado a partir de um resfriamento na superfície oceânica, ocorre um decréscimo de evaporação no experimento rodado com TSMs reduzidas no NE do Atlântico. A precipitação também se reduz, mas a redução na evaporação é predominante, como se pode observar comparando a diferença na precipitação entre os experimentos com TSMs reduzidas e o controle, apresentada na Fig. 2(a), com a respectiva diferença na evaporação mostrada na Fig. 2(b). Notase que o efeito na evaporação é bem localizado, devido à sua forte dependência das temperaturas na superfície oceânica, enquanto que as diferenças na precipitação apresentamse mais espalhadas. O efeito final da redução das TSMs na água doce disponibilizada pela atmosfera para o oceano é dado pela diferença entre precipitação e evaporação mostrada na Fig. (c). Notase que a diferença de PE entre os dois experimentos tem valores positivos no NE do oceano Atlântico, devido ao maior decréscimo na evaporação em relação à precipitação. Há, portanto, a adição de água doce ao oceano como conseqüência da redução na temperatura da superfície do oceano. Presumese, então, que a circulação termohalina seria ainda mais enfraquecida devido à diminuição da salinidade na água do mar resultante desse acréscimo de água doce. PRECIP EXPCTRL (a).62 EVAP EXPCTRL (b) PE EXPCTRL (c) PE Figura 2. Médias anuais das diferenças em (a) precipitação, (b) evaporação e (c) PE (mm/dia) entre o experimento com TSMs reduzidas no nordeste do Atlântico e o experimento controle.

4 Para avaliar as contribuições sazonais para esse acréscimo de água doce no oceano, integrouse PE sobre o oceano nas regiões dos Mares Nórdicos e das Bacias Subpolares, definidas de acordo com Curry e Mauritzen (2) e indicadas na Fig.. Calculandose as médias dos dez anos para as integrações na área oceânica compreendida pelas duas regiões mostradas na Fig., temse que as maiores contribuições para o acréscimo em água doce são de DJF e MAM, consistindo, respectivamente, em 7% e 29% do total adicionado ao longo de um ano. Ressaltase que os resultados de acréscimo de água doce, i.e., de valores positivos para PE nessas regiões, são significativos a 9% de acordo com o teste tstudent. O aumento em PE dominado pelo inverno e primavera é associado a um fortalecimento das stormtracks de acordo com resultados obtidos através de medidas de stormtracks (não mostrados aqui) como o desvio padrão da altura geopotencial em hpa filtrado de 2 a 6 dias e outras medidas eulerianas. Figura. Máscara para os Mares Nórdicos (área azul) e Bacias Subpolares (área verde) utilizada na integração de PE (a integração é feita somente sobre o oceano). 4. Comentários Finais Utilizouse o modelo atmosférico HadAM para investigar os efeitos de um resfriamento idealizado no NE do Oceano Atlântico. Encontrose um aumento na água doce disponibilizada pela atmosfera para o oceano, sendo o inverno e a primavera as estações do ano com maior contribuição para esse acréscimo. Isso leva a considerações sobre uma possível conseqüência de um enfraquecimento da circulação termohalina em relação ao papel da atmosfera: um enfraquecimento da circulação termohalina, levando a um resfriamento do NE do Atlântico, poderia levar a um maior enfraquecimento da circulação termohalina como uma retroalimentação positiva por parte da atmosfera. 4

5 Referências Bibliográficas Boer, G. J. (99). Some dynamical consequences of greenhouse gas warming. AtmosphereOcean,, 77. Curry, R. e Mauritzen, C. (2). Dilution of the Northern North Atlantic Ocean in Recent Decades. Science, 8, Manabe, S. e Stouffer, R.J. (994). MultipleCentury Response of a Coupled Ocean Atmosphere Model to an Increase of Atmospheric Carbon Dioxide. J. Climate, 7, 2. Pope, V.D., Gallani, M.L., Rowntree, P.R. e Stratton, R.A. (2). The impact of new physical parameterisations in the Hadley Centre climate model HadAM. Climate Dynamics, 6, 246. Vellinga, M. e Wood, R.A. (22). Global Climatic Impacts of a Collapse of the Atlantic Thermohaline Circulation. Climatic Change, 4, 2267.