Tempestades e elevação do nível do mar: tensão no fundo do mar da Plataforma do Noroeste Europeu

A hidden frontier

À primeira vista, é fácil pensar que um mar mais alto “aperta” o fundo do oceano - mais água por cima, mais pressão e, portanto, mais estresse no leito marinho. Só que, quando entram em cena as ondas e as marés, a história muda: a física pode produzir um efeito mais silencioso e contraintuitivo.

Um estudo recente levou essa pergunta para baixo da linha d’água. O que foi observado na plataforma do noroeste da Europa ajuda a entender o que pode acontecer com turbinas eólicas offshore, cabos submarinos e com a vida que depende desse chão - um alerta que serve para qualquer mar de plataforma, inclusive em outras regiões do mundo.

A maior parte das pesquisas climáticas se concentra no aquecimento das águas superficiais ou no recuo das linhas de costa. Já a composição do fundo do mar - e os organismos que vivem sobre ou dentro dele - raramente entra no foco.

A oceanógrafa Dra. Julia Rulent, do National Oceanography Centre (NOC), liderou uma equipe para mudar esse cenário.

Os pesquisadores combinaram simulações oceânicas e de ondas com projeções climáticas que vão até 2093.

A área de estudo foi a Plataforma do Noroeste Europeu, mas a física por trás do problema vale para mares de plataforma no mundo todo. Em especial, a equipe quis saber o que a elevação do nível do mar e tempestades mais intensas farão com o estresse no fundo do oceano.

Two competing forces

O trabalho separa dois motores principais. A elevação do nível do mar afasta a superfície do fundo, enfraquecendo a ação das ondas e das correntes de maré sobre o leito.

Com isso, o fundo tende a ficar mais calmo, mais previsível e estável. Já as tempestades empurram na direção oposta.

Espera-se que uma atmosfera mais quente leve menos tempestades de inverno, porém mais fortes, a cruzarem o noroeste europeu. Cada evento despeja pulsos curtos de energia até o fundo.

Antes deste estudo, ninguém havia quantificado como essas duas forças se combinam - quando, onde e com que intensidade o fundo do mar sentiria esses efeitos ao longo de um mar de plataforma inteiro.

Sea level’s quiet effect

Com base em projeções climáticas do Reino Unido, a equipe adicionou o aumento do nível do mar em dois patamares - cerca de 28 centímetros até meados do século e 71 centímetros até 2100. Em seguida, rodou as mesmas condições meteorológicas nos dois cenários.

Água mais profunda amortece quase tudo. Com isso, as correntes de maré junto ao fundo desaceleram, e a energia das ondas tem mais dificuldade para alcançar o leito marinho.

Os anfídromos - pontos “parados” onde a amplitude de maré cai a zero - se deslocam em até 3,9 quilômetros.

Ao longo da plataforma, a redução média do estresse no fundo é pequena, mas consistente - maior em águas rasas e em estuários com grande variação de maré, como Morecambe Bay.

Mas há um detalhe importante. Onde as ondas deixam de se dissipar sobre o Dogger Bank, mais energia consegue sobreviver até a costa, e o German Bight pode registrar ondas maiores perto da praia.

Seabed stress from storms

O comportamento das tempestades aponta para outro caminho. Mares mais quentes estão associados a sistemas de baixa pressão mais fortes.

Projeções recentes indicam que a severidade das tempestades no Reino Unido pode aumentar em 30% até 2080, principalmente porque as tempestades passariam a cobrir áreas maiores.

Nas simulações de Rulent, uma tempestade severa de inverno no fim do século pode acrescentar até 15 newtons por metro quadrado de estresse no fundo.

Na prática, isso é mais do que o dobro da força das marés de sizígia mais fortes de hoje. Em algumas regiões, o estresse de tempestade pode subir uma ordem de grandeza inteira - dez vezes as condições calmas.

Bigger grains start moving

O que a corrente consegue carregar depende de quanta força ela aplica. No verão, em condições calmas de hoje, só areias finas menores que 0,1 milímetro tendem a ser levantadas.

Tempestades grandes podem soltar grãos acima de 11 milímetros, como pequenos seixos. Além disso, em costas expostas ao Atlântico, os picos de tempestade já conseguem rolar pedras acima de 25 milímetros - aproximadamente do tamanho de uma moeda.

Hoje, a mudança sazonal do verão para o inverno altera o tipo de sedimento que o oceano consegue movimentar em mais de 500.000 quilômetros quadrados de plataforma.

Até o fim do século, os invernos futuros devem empurrar esse limiar para além de 640.000 quilômetros quadrados.

Widening seasonal gap

A combinação cria um novo ritmo, meio estranho. Os verões tendem a ficar mais tranquilos, à medida que as condições de onda enfraquecem e o mar mais alto adiciona profundidade.

Enquanto isso, os invernos devem ficar mais duros, com tempestades mais agressivas. Habitats bentônicos - vermes, moluscos, caranguejos e outros organismos que dependem de um fundo estável - evoluíram com o padrão atual.

“Increased storminess may create more and bigger disturbance regimes for benthic communities,” escreveram Rulent e seus colegas.

Com isso, espécies que precisam de períodos calmos para recolonizar áreas perturbadas do leito podem ver essas “janelas” diminuírem.

Offshore wind at risk

A plataforma é uma das paisagens marinhas industriais mais movimentadas do planeta. A capacidade de eólica offshore na UE e no Reino Unido era de 36 gigawatts em 2023, com 110 gigawatts planejados para 2030.

Turbinas, fundações de aço, rochas de proteção contra erosão (scour protection) e cabos no fundo do mar ficam apoiados em um piso cujo comportamento está mudando. Assim, um enrocamento dimensionado para as correntes de hoje pode não aguentar as tempestades de 2080.

Um estudo relacionado, liderado por alguns dos mesmos pesquisadores, mostrou que uma única fundação de turbina pode mais do que dobrar a força que a corrente exerce no fundo a jusante. E, por sua vez, forças impulsionadas pelo clima podem se somar a esse efeito.

What comes next

Pela primeira vez, mudanças futuras no estresse do fundo e na mobilidade de sedimentos foram mapeadas em um mar de plataforma inteiro. A diferença sazonal entre verão e inverno deve aumentar ao longo do século.

A elevação do nível do mar tende a acalmar o fundo - de forma suave e previsível. Em contraste, as tempestades vão mexer nele com mais força e mais frequência, e o resultado líquido aparece nesse aumento do contraste sazonal.

Tudo isso afeta a engenharia de eólica offshore, o planejamento de áreas marinhas protegidas e a gestão pesqueira. A mesma física se aplica a mares de plataforma no mundo todo.