Tensão no fundo do mar na Plataforma do Noroeste Europeu sob tempestades e elevação do nível do mar

Uma fronteira escondida

Quando a gente imagina o mar subindo, a intuição diz que o peso extra da água deveria “apertar” mais o fundo e aumentar o estresse no leito marinho. Parece lógico - só que, na prática, a física pode levar a um resultado bem diferente.

Um novo estudo resolveu olhar para o problema abaixo da linha d’água. O que foi observado na plataforma do noroeste europeu tem implicações diretas para qualquer turbina eólica, cabo submarino e organismo que vive ou se apoia naquele fundo.

A maior parte das pesquisas sobre clima mira o aquecimento da superfície do oceano ou a erosão e recuo da costa. Já a composição do fundo do mar - e os seres que vivem nele ou sobre ele - raramente entra no centro da análise.

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

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

A área de estudo foi a Plataforma do Noroeste Europeu, mas a física por trás do fenômeno vale para mares de plataforma no mundo todo. Em termos diretos, o grupo quis saber o que a elevação do nível do mar e tempestades mais fortes vão fazer com o estresse no fundo do oceano.

Duas forças competindo

O trabalho separa dois motores principais. A elevação do nível do mar aumenta a distância entre a superfície e o leito, enfraquecendo o “alcance” das ondas e das correntes de maré sobre o fundo.

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

Com uma atmosfera mais quente, a expectativa é de menos tempestades de inverno, porém mais intensas, cruzando o noroeste europeu. Cada evento descarrega pulsos curtos de energia até o fundo.

Até este 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 toda uma plataforma continental.

O efeito silencioso do nível do mar

Usando projeções climáticas do Reino Unido, a equipe incorporou o aumento do nível do mar em dois cenários - cerca de 28 centímetros até meados do século e 71 centímetros até 2100. Depois, rodou as mesmas condições meteorológicas nos dois casos.

Água mais profunda amortece quase tudo. Assim, as correntes de maré perto do fundo diminuem, e a energia das ondas tem mais dificuldade para chegar ao leito marinho.

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

Em toda a plataforma, a redução média do estresse no fundo é pequena, mas consistente - mais forte em áreas rasas e em estuários de grande variação de maré, como a Baía de Morecambe.

Mas existe uma virada nessa história. Onde as ondas deixam de se dissipar sobre o Dogger Bank, mais energia consegue sobreviver até a costa, e a Enseada Alemã (German Bight) pode ter ondas maiores perto da praia.

Estresse no fundo do mar por tempestades

O comportamento das tempestades mostra um caminho diferente. Mares mais quentes estão associados a sistemas de baixa pressão mais intensos.

Projeções recentes indicam que a severidade das tempestades no Reino Unido pode aumentar em 30% até 2080, principalmente porque os eventos 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 leito marinho.

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

Grãos maiores começam a se mover

O que a corrente consegue levantar depende da intensidade do empurrão. Em condições calmas de verão hoje, só areias finas menores que 0,1 milímetro entram em movimento.

Grandes tempestades podem soltar grãos acima de 11 milímetros, como pedrinhas. Além disso, em costas voltadas para o Atlântico, os picos de tempestade já conseguem rolar pedras acima de 25 milímetros - aproximadamente o tamanho de uma moeda.

Hoje, a transição sazonal do verão para o inverno muda o tipo de sedimento que o oceano consegue transportar em mais de 500.000 quilômetros quadrados de plataforma.

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

Ampliando o contraste sazonal

A combinação cria um novo ritmo, meio contraintuitivo. Os verões tendem a ficar mais silenciosos, com ondas mais fracas e mais profundidade trazida pela elevação do nível do mar.

Ao mesmo tempo, os invernos devem se tornar mais agressivos com a chegada de tempestades mais fortes. Habitats bentônicos - minhocas, moluscos, caranguejos e outros organismos que dependem de um fundo estável - evoluíram sob o padrão atual.

“O aumento das tempestades pode criar regimes de perturbação maiores e mais frequentes para comunidades bentônicas”, escreveram Rulent e colegas.

Como resultado, espécies que dependem de intervalos de calma para recolonizar áreas do fundo marinho perturbadas podem ver essas janelas encolherem.

Energia eólica offshore sob risco

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

Turbinas, fundações de aço, rochas de proteção contra erosão (scour) e cabos submarinos ficam todos apoiados em um fundo cujo comportamento está mudando. Por isso, um enrocamento dimensionado para as correntes de hoje pode não segurar 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 leito marinho na sua esteira. Em seguida, forças movidas pelo clima podem se somar a esse efeito.

O que vem a seguir

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

A elevação do nível do mar vai acalmar o leito - de forma suave e previsível. Já as tempestades vão mexer com ele com mais força e mais frequência, e o efeito líquido aparece nesse contraste sazonal cada vez maior.

Tudo isso impacta engenharia de eólica offshore, planejamento de áreas marinhas protegidas e gestão pesqueira. A mesma física vale para mares de plataforma no mundo inteiro.