Marília Harumi Shimizu

Marília Harumi Shimizu

Efeitos do derretimento de gelo no modelo acoplado oceano-atmosfera GISS:

resposta da APAN

Effects of Glacial Meltwater in the GISS Coupled Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep

Water Response

David Rind et al. – Journal of Geophysical Research Atmospheres 106 (D21) – Nov. 2001

I - Introdução

Oscilação da produção da Água Profunda do Atlântico Norte (APAN) durante a era glacial e o Holoceno Evidências de foraminíferos bentônicos (Curry et al., 1998, Zahn et

al., 1997) e dados de Cd/Ca (Boyle and Zeigwin, 1987)

Redução na produção da APAN Descarga de água doce no Atlântico Norte

Derretimento glacial (Broecker et al, 1985) Instabilidades nas lâminas de gelo

Associação com eventos de resfriamento glacial Redução do transporte de calor pelas correntes oceânicas Estabilização das geleiras e redução da descarga de água doce Elevação da salinidade da água e retomada da produção da

APAN

I - Introdução

Estudos com MCGs oceânicos ou modelos mais simples (Weaver and Hughes, 1994; Rahmstorf, 1995) Resposta rápida da APAN à variação da salinidade

Simulações com modelos acoplados oceano-atmosfera com descarga de 0.1 Sv (Manabe and Stouffer, 1997; 2000) Resposta gradual da APAN, com interrupção total em 500 anos

Descarga de até 0.6 Sv (Schiller et al, 1997) Interrupção da APAN em centenas de anos

Manutenção improvável da descarga de água doce por período tão longo

I - Introdução

Parte I: Resposta do modelo acoplado oceano – atmosfera GISS (Goddard Institute for Space Studies) à descarga de água doce no Atlântico Norte

Parte II: Resposta da Água Antártica de Fundo e do Hemisfério Sul

Questão: Uma descarga adicional de água doce leva a uma redução rápida da produção da APAN?

I - Introdução - Objetivo

II- Experimentos Numéricos

Modelo acoplado oceano – atmosfera Resolução horizontal: 4º x 5º

Alguns processos calculados com resolução melhor (convecção e advecção de calor e sal)

Resolução vertical: 9 níveis na atmosfera e até 13 níveis no oceano (Russell et al. 1995, 2000)

Superfície livre

3 versões do modelo STAND: produção realista de APAN, sem uso de fluxos de

correção WEAK: fraca produção de APAN FLUX: fluxos de correção de salinidade, aumento da produção de

APAN

II- Experimentos Numéricos

Rodadas Controle 2x St. Lawrence, 0.03 Sv 4x St. Lawrence, 0.06 Sv 8x St. Lawrence, 0.12 Sv 32x St. Lawrence, 0.53 Sv LTC(1) e LTC(2) – derretimento + precipitação, outras regiões

além de St. Lawrence (Estreito de Hudson), 0.15 Sv

Tempo de integração 160 anos, com spin-up de 23 anos das condições iniciais

observadas (Levitus, 1994)

I I- Experimentos Numéricos

I I- Experimentos Numéricos

http://www.ec.gc.ca/EnviroZine/english/issues/61/print_version_e.cfm?page=feature2

III- Resultados

Função de Corrente de Massa para o Atlântico Norte em 50ºN e 900m

III- Resultados - Resposta da APAN

Controle

Tendência do modelo para redução Estabilidade não é mais importante do que outros fatores: magnitude da circulação, fluxos de correção, etc..

8 x St. Lawrence

Enfraquecimento da função de corrente


% da variação da função de corrente em 52ºN e 900m como função do tempo

Interrupção da produção da APAN


y = A(x)

y = % da variação da função de correntex = descarga de água doce em St. Lawrence

y = B(t)

t = duração da descarga de água doce

y = C(v)

v = volume da descarga de água doce

Maior % de redução da APAN associada com: Maior magnitude Maior duração Maior volume

Relação entre % da variação da função de corrente em 52ºN e a descarga de água doce

Variação da salinidade na superfície para 101-120

III- Resultados - Resposta da Salinidade

STAND

Redução da salinidade: St. Lawrence e NE Efeito intensificado com o aumento da descarga de água doce 32 x St. Lawrence: efeito em todo HN

WEAK e FLUX

Maior variação da salinidade: maior variação da função de corrente e menor transporte de salinidade

Variação da precipitação e da evaporação (mm/dia) para 141-160


32x St. Lawrence - Controle

Redução da evaporação maior do que redução da precipitação: decréscimo da salinidade Efeito: 30% da descarga de água doce

Variação temporal da salinidade na superfície



Salinidade diminui continuamente com o tempo

Variação temporal da salinidade na superfície


LTC(1) - Controle

Menor redução da salinidade

Variação da temperatura do ar à superfície para 101-120

III- Resultados - Resposta da Temperatura

STAND

Resfriamento: região do Atlântico Norte Trópicos: pequena variação e tendência para aquecimento

WEAK e FLUX

Maior resfriamento: associação com maior redução da APAN

Variação temporal da temperatura do ar à superfície



Após 160 anos: resfriamento na maior parte do globo

Variação temporal da temperatura do ar à superfície


LTC(1) - Controle

Efeito confinado às altas latitudes do HN

Variação do oceano/gelo em função do tempo para o Mar da Noruega



Resposta rápida em função da redução da produção da APAN TSMs menores e crescimento da cobertura de gelo marinho Descarga de água doce interrompido a partir do ano 160: recuperação lenta

LTC(1) - Controle

Menor variação Resposta pequena do gelo marinho

Variação da temperatura do ar à superfície (ºC) para a Groelândia



Após 150 anos (interrupção da produção da APAN): resfriamento de 7ºC Ano 160: pequena elevação da temperatura

LTC(1) - Controle

Resfriamento moderado

Transporte de energia para o norte no Atlântico

III- Resultados - Resposta do Transporte Oceânico

Redução do transporte de calor para o pólo no Atlântico Norte

Transporte de calor oceânico


Redução do transporte de calor para o pólo no oeste do Atlântico Norte

Correntes oceânicas superficiais


Redução das correntes do NE do Brasil, da Flórida e do Golfo

Características radiativas para 32x St. Lawrence para 141-160

III- Resultados - Resposta Global Radiativa

IV- Conclusões

A produção da APAN decresce linearmente com o volume da descarga de água doce em St. Lawrence

A interrupção da produção da APAN ocorreria em 350 anos, considerando-se um fluxo realista de 0.15 Sv

Após a interrupção da produção da APAN e da descarga, não há o reinício da circulação da APAN dentro de várias décadas

O resfriamento não é rápido e ocorre em todo HN

A revigoração da APAN e o rápido aquecimento não ocorre depois que a descarga de água doce é interrompida

IV- Conclusões

Marília Harumi Shimizu

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