À medida que o gelo da Groenlândia se retrai, ele está alimentando pequenos organismos oceânicos. Para investigar o motivo, cientistas recorreram a um modelo computacional desenvolvido no JPL e no MIT, que foi chamado de um laboratório em si.
O derretimento da camada de gelo da Groenlândia está levantando nutrientes das profundezas do oceano e impulsionando o crescimento do fitoplâncton, conforme descobriu um novo estudo apoiado pela NASA. Reportando na Nature Communications: Earth & Environment, os cientistas utilizaram computação de ponta para simular a colisão da vida marinha e da física em um fiorde turbulento. Os oceanógrafos estão interessados em entender o que impulsiona esses pequenos organismos semelhantes a plantas, que absorvem dióxido de carbono e alimentam as pescas do mundo.
A camada de gelo da Groenlândia, com um espessura de um milha, está perdendo cerca de 293 bilhões de toneladas (266 bilhões de toneladas métricas) de gelo por ano. Durante o pico do derretimento no verão, mais de 300.000 galões (1.200 metros cúbicos) de água doce drenam para o mar a cada segundo sob a geleira Jakobshavn, também conhecida como Sermeq Kujalleq, a geleira mais ativa da camada de gelo. As águas se encontram e despencam a centenas de pés abaixo da superfície.
O jorro de água derretida é doce e mais flutuante do que a água salgada ao redor. À medida que sobe, os cientistas hipotetizam que pode estar entregando nutrientes como ferro e nitrato — um ingrediente chave em fertilizantes — ao fitoplâncton flutuando na superfície.
Os pesquisadores acompanham esses organismos microscópicos porque, embora sejam muito menores que a cabeça de um alfinete, são gigantes da teia alimentar oceânica. Habitando todos os oceanos, desde os trópicos até as regiões polares, eles nutrem krill e outros herbívoros que, por sua vez, sustentam animais maiores, incluindo peixes e baleias.
Trabalhos anteriores que utilizaram dados de satélites da NASA descobriram que a taxa de crescimento do fitoplâncton nas águas árticas aumentou 57% entre 1998 e 2018. Uma infusão de nitrato das profundezas seria especialmente fundamental para o fitoplâncton da Groenlândia no verão, após a maioria dos nutrientes ter sido consumida em florescimentos de primavera anteriores. No entanto, a hipótese tem sido difícil de testar ao longo da costa, onde o terreno remoto e icebergs do tamanho de quarteirões complicam as observações de longo prazo.
“Enfrentamos esse problema clássico de tentar entender um sistema que é tão remoto e enterrado sob o gelo”, disse Dustin Carroll, oceanógrafo da Universidade Estadual de San José, que também está afiliado ao Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, na Califórnia do Sul. “Precisávamos de uma joia de modelo computacional para ajudar.”
Mar de Dados
Para recriar o que estava acontecendo nas águas ao redor da geleira mais ativa da Groenlândia, a equipe utilizou um modelo do oceano desenvolvido no JPL e no Instituto de Tecnologia de Massachusetts. O modelo processa quase todas as medições oceânicas disponíveis coletadas por instrumentos marítimos e de satélite ao longo das últimas três décadas. Isso equivale a bilhões de pontos de dados, desde a temperatura e salinidade da água até a pressão no fundo do mar. O modelo é chamado de Estimativa da Circulação e Clima do Oceano-Darwin (ECCO-Darwin para abreviar).
Simular “biologia, química e física se unindo” em mesmo um pequeno local ao longo dos 27.000 milhas (43.000 quilômetros) de costa da Groenlândia é um problema matemático imenso, observou o autor principal Michael Wood, oceanógrafo computacional da Universidade Estadual de San José. Para simplificar, ele disse que a equipe construiu um “modelo dentro de um modelo dentro de um modelo” para aprofundar os detalhes do fiorde ao pé da geleira.
Usando supercomputadores no Centro de Pesquisa Ames da NASA no Vale do Silício, eles calcularam que os nutrientes das águas profundas elevados pelo derretimento da geleira seriam suficientes para aumentar o crescimento do fitoplâncton no verão em 15 a 40% na área do estudo.
Mais Mudanças por Vir
O aumento do fitoplâncton poderia beneficiar os animais marinhos e as pescas da Groenlândia? Carroll disse que desvendar os impactos no ecossistema levará tempo. O derretimento da camada de gelo da Groenlândia está projetado para acelerar nas próximas décadas, afetando tudo, desde o nível do mar e a vegetação terrestre até a salinidade das águas costeiras.
“Reconstruímos o que está acontecendo em um sistema chave, mas há mais de 250 dessas geleiras ao redor da Groenlândia,” disse Carroll. Ele observou que a equipe planeja estender suas simulações para toda a costa da Groenlândia e além.
Algumas mudanças parecem estar impactando o ciclo do carbono de maneiras tanto positivas quanto negativas: a equipe calculou como o escoamento da geleira altera a temperatura e a química da água do mar no fiorde, tornando-a menos capaz de dissolver dióxido de carbono. No entanto, essa perda é compensada pelos maiores florescimentos de fitoplâncton que absorvem mais dióxido de carbono do ar durante a fotossíntese.
Wood acrescentou: “Não construímos essas ferramentas para uma aplicação específica. Nossa abordagem é aplicável a qualquer região, desde o Golfo do Texas até o Alasca. Como uma faca suíça, conseguimos aplicá-la a muitos cenários diferentes.”
