O West Antactic Ice Sheet (WAIS) é um sistema glacial baseado em mar, mas maciço, cujas características físicas abrangem uma área de cerca de 2,2 milhões de quilômetros quadrados. Ao contrário de muitas camadas de gelo que repousam sobre o leito continental acima do nível do mar, o WAIS está aterrado principalmente abaixo do nível do mar, com suas porções mais profundas assentadas em depressões que atingem profundidades de mais de 1.500 metros. Esta configuração única faz do WAIS uma das massas de gelo mais dinâmicas e sensíveis da Terra, respondendo rapidamente às mudanças na temperatura, correntes e circulação atmosférica do oceano. Seu comportamento tem implicações diretas para os níveis globais do mar, uma vez que qualquer perda significativa de gelo desta região poderia contribuir para que os metros de nível do mar aumentem ao longo dos próximos séculos. Compreender as características físicas do WAIS – desde a topografia de rocha do leito e correntes de gelo que fluim rapidamente até suas plataformas de gelo flutuantes e a linha de aterramento crítica – é essencial para prever como este sistema evoluirá sob um clima de aquecimento.

Visão geral do Gelo Antártico Ocidental

O Gelo da Antártida Ocidental cobre uma área de aproximadamente 2,2 milhões de quilómetros quadrados e possui gelo suficiente para elevar o nível global do mar em cerca de 3,3 metros se ele se derreter completamente. É classificado como um manto de gelo à base de mar, porque a rocha subjacente está abaixo do nível do mar, e o gelo está em contacto directo com a água do oceano nas suas margens. Este carácter marinho dá ao WAIS uma vulnerabilidade fundamental: as correntes oceânicas quentes podem atingir profundamente o manto de gelo, derretendo- o de baixo para desestabilizar todo o sistema. O WAIS é também distinto do Bloco de Gelo da Antártica Oriental, que é maior, mais espessa, e repousa num platô continental mais elevado. O WAIS está limitado pelas Montanhas Transantarcticas a leste e pelo Oceano Sul para norte, oeste e sul, onde se alimenta em duas das maiores plataformas de gelo flutuantes da Terra: o Prateleiro de Gelo Ross e o Pratel Ronne-Filchner.

Topografia de pedra e características subglaciais

Abaixo do WAIS encontra-se uma paisagem complexa de montanhas, vales e bacias que influenciam profundamente o fluxo de gelo e estabilidade. A topografia da rocha-cama não é plana; em vez disso, apresenta vales profundos – alguns dos quais foram esculpidos por erosão glacial antiga – e picos montanhosos isolados (nuntataks) que se projetam através do gelo. O elemento topográfico mais marcante é o Sistema de Rift Antártico Ocidental, uma região de crosta continental desbastada contendo inúmeras bacias subglaciais como a Trench Subglacial Bentley, que mergulha mais de 2.500 metros abaixo do nível do mar. Estas bacias profundas são críticas porque permitem que a água quente do oceano penetre muito no interior sob as cavidades da plataforma de gelo, acelerando o derretimento perto da linha de aterramento.

Os lagos subglaciais também são abundantes sob o WAIS, com centenas de corpos de água identificados presos sob o gelo. Estes lagos conectam-se através de uma rede de rios subglaciais e podem drenar periodicamente, causando elevação ou subsidência da superfície do gelo e afetando a velocidade do fluxo de gelo. Notadamente, o Fluxo de Gelo Whillans sobrepõe-se a um sistema hidrológico subglacial dinâmico, onde movimentos de água em grande escala têm sido observados. Compreender a distribuição e o comportamento destas características subglaciais é crucial para modelar a dinâmica das lâminas de gelo, uma vez que a água atua como lubrificante na base, permitindo que o gelo deslize mais rápido sobre a rocha.

Grandes geleiras e correntes de gelo

O fluxo de gelo do WAIS concentra-se ao longo de várias geleiras em movimento rápido e correntes de gelo. Estes são canais de gelo que se movem muito mais rápido do que o manto de gelo circundante, muitas vezes em velocidades superiores a centenas de metros por ano. Os mais famosos e fortemente estudados são o Glaciar da Ilha do Pinho (PIG) e o Glaciar Thwaites, ambos localizados no setor do Mar de Amundsen. Juntos, estes dois glaciares drenam cerca de um terço do WAIS e têm demonstrado uma rápida perda de gelo ao longo das últimas décadas.

  • Glaciar da Ilha das Pinhas é uma das geleiras mais rápidas da Antártida, movendo-se a velocidades de mais de 4 quilômetros por ano perto de sua linha de aterramento. Tem experimentado uma significativa linha de aterramento de retirada e afinamento desde a década de 1990, impulsionada por incursões de águas profundas quentes Circumpolares (CDW) que derretem a plataforma de gelo flutuante da geleira de baixo.
  • Thwaites Glacier, muitas vezes chamado de "lagarta do fim do mundo" devido ao seu potencial para desencadear um colapso de todo o WAIS, é ainda maior e mais vulnerável. Sua linha de terra está recuando para o interior ao longo de uma cama de retrocesso, o que significa que as encostas de rocha para baixo enquanto você se move para o interior, o que pode levar a um processo conhecido como instabilidade de camada de gelo marinho (MISI). Thwaites está atualmente perdendo gelo a uma taxa de cerca de 50 bilhões de toneladas por ano.
  • Outras correntes de gelo significativas incluem o Whillans Ice Stream, o Kamb Ice Stream (que estagnou), e o MacAyeal Ice Stream. Estes fluxos de gelo drenam para a Prateleira de Gelo Ross e exibem comportamentos complexos relacionados com hidrologia subglacial e sedimento.

A dinâmica destas geleiras é regida por uma combinação de deslizamento basal, deformação interna e contração fornecida por estantes de gelo. Quando as estantes de gelo se desfazem ou se quebram, o fluxo destas geleiras acelera, levando a uma maior descarga de gelo no oceano.

A Linha de Aterramento e a Estabilidade das Folhas de Gelo

A linha de aterramento é o limite onde o manto de gelo passa de estar aterrado sobre a rocha para flutuar como uma plataforma de gelo. Esta é uma zona crítica porque controla a taxa de fluxo do gelo interior para o oceano. A linha de aterramento não é estacionária; pode migrar para a frente (avança) ou para trás (retirada) dependendo das mudanças na espessura do gelo, do derretimento do oceano e da recuperação isostática. No WAIS, as linhas de aterramento estão geralmente localizadas bem abaixo do nível do mar em vales submarinos, tornando- as especialmente vulneráveis à água quente do oceano que derrete o gelo de baixo.

Quando a linha de aterramento recua para uma bacia mais profunda (cama de retrocesso), a espessura do gelo na linha de aterramento aumenta, o que faz com que a linha de aterramento se retire ainda mais – um feedback positivo conhecido como instabilidade do manto de gelo marinho (MISI). Este processo pode levar a um colapso auto-sustentado da porção marinha do manto de gelo. Evidências da interferometria de radar de satélite e do radar de penetração de gelo mostraram que as linhas de aterramento no setor do Mar de Amundsen têm recuado a taxas de até 1,2 quilômetros por ano desde o início dos anos 2000. O British Antártico Survey[] realizou extensas campanhas de campo para medir essas mudanças e desenvolver modelos de futuras perdas de gelo.

Shelves de gelo: Ross, Ronne-Filchner, e outros

As plataformas de gelo flutuantes que franjam o WAIS desempenham um papel vital na regulação do fluxo de gelo. A plataforma de gelo Ross é o maior corpo de gelo flutuante na Terra, cobrindo uma área de cerca de 487.000 quilômetros quadrados, enquanto a prateleira de gelo Ronne-Filchner é igualmente maciça. Estas prateleiras funcionam como freios, ou butttrees, no fluxo de gelo aterrado para o mar. Elas exercem uma contra- tensão que retarda o movimento de correntes de gelo a montante. Quando as prateleiras de gelo se desfazem ou se quebram, este efeito de contra- pressão é reduzido, e os fluxos de gelo aceleram.

Estudos recentes mostraram que o derretimento basal destas plataformas de gelo está a acelerar devido às correntes oceânicas mais quentes. A Prateleira de Gelo de Ross experimentou taxas de fusão basal aumentadas em algumas áreas, embora permaneça relativamente estável em comparação com as prateleiras de gelo no Mar de Amundsen, como a Prateleira de Gelo de Geleira de Pine Island e a Prateleira de Gelo de Glaciar de Thwaites, que se desbotaram drasticamente. Os eventos de parto de prateleira de Gelo (onde grandes icebergs tabulares se rompem) são um ciclo natural, mas a taxa de parto pode aumentar à medida que as prateleiras se tornam mais fracas. A Prateleira de Gelo de Larsen B na Península Antártica (não parte do WAIS mas um sistema similar) famosamente desintegrada em 2002, fornecendo um exemplo de como a perda de prateleira de gelo pode desencadear rápida aceleração geleira.

Dinâmicas de Derretimento e Glaciar Induzidas no Oceano

O principal condutor da perda de gelo no WAIS é o derretimento induzido pelo oceano, particularmente ao longo da costa do mar de Amundsen. A Água Profunda Circumpolar (CDW), uma massa de água relativamente quente (perto de 1°C), flui para a plataforma continental através de cochos profundos e atinge a base das plataformas de gelo flutuante. Lá, provoca o rápido derretimento do gelo de baixo, criando cavidades que diluem a plataforma de gelo e desestabilizam a linha de aterramento. Este processo foi observado diretamente usando veículos subaquáticos autônomos como o Icefin robô implantado sob a Geleira Thwaites. As taxas de fusão medidas sob essas plataformas de gelo estão entre as mais altas da Antártida. De acordo com dados de o National Snow and Ice Data Center (NSIDC), a perda de massa do WAIS triplicou ao longo das últimas duas décadas, em grande parte devido a esta força oceânica.

A interação entre correntes oceânicas e cavidades glaciares é complexa e varia sazonalmente. No verão, o aumento do escoamento de água derretida da superfície do manto de gelo também pode acelerar o fluxo de geleiras lubrificando a base, mas o efeito dominante é do oceano. Modelos sugerem que, à medida que o clima aquece, o fluxo de CDW se intensificará, levando a um maior derretimento. Este loop de feedback positivo é a principal razão pela qual o WAIS é considerado o maior wildcard em projeções futuras do nível do mar. O Portal Nasa Sea Level Portal fornece atualizações regulares sobre a contribuição da perda de gelo da Antártida para o nível global do mar.

Observando e Modelando as Características Físicas da WAIS

Dada a distância e as condições adversas da Antártida, os cientistas dependem fortemente de tecnologias de sensoriamento remoto para estudar o WAIS. Radar baseado em satélite e altimetria a laser (por exemplo, CIEMat-2, CryoSat-2) medem mudanças na elevação e espessura da superfície do gelo. Radar de abertura sintética interferométrica (InSAR) detecta posições da linha de aterramento e velocidade do gelo com alta precisão. Levantamentos de radar penetrantes no gelo revelam a topografia subglacial, camadas dentro da camada de gelo, e as características da cama (rocha dura vs. sedimento macio).

As medições de campo também são essenciais. As equipes perfuraram a plataforma de gelo para implantar sensores oceanográficos sob a Geleira Thwaites como parte da Colaboração Glaciar Internacional Thwaites. Estes instrumentos medem a temperatura, salinidade e correntes de água perto da linha de aterramento. Os glaciólogos também implantar estações GPS na superfície do gelo para rastrear mudanças de movimento e elevação, e usam pesquisas sísmicas para entender as propriedades da rocha-cama subjacente e sedimento. A combinação destas técnicas observacionais se alimenta de modelos de computador que simulam a dinâmica de chapas de gelo sob vários cenários climáticos. No entanto, muitos desafios permanecem, incluindo a representação precisa da lei de deslizamento basal, o efeito da água subglacial e os processos de fina escala na linha de aterramento.

Implicações para o aumento global do nível do mar

As características físicas do WAIS fazem dele o maior potencial contribuinte para o aumento do nível do mar de qualquer camada de gelo no próximo século. Estimativas atuais indicam que o WAIS já está contribuindo cerca de 0,3 milímetros por ano para o aumento global do nível do mar, e esta taxa está acelerando. Se toda a porção marinha do WAIS fosse colapsar – um processo que poderia levar séculos, mas que pode começar em décadas – o nível global do mar poderia subir em 3,3 metros. Mesmo o colapso parcial de geleiras-chave como Thwaites poderia elevar os níveis do mar em mais de meio metro.

O último período interglacial (cerca de 125 000 anos atrás) fornece um análogo geológico: os níveis do mar eram 6-9 metros mais elevados do que hoje, e muito dessa água provavelmente veio do WAIS. Isto sugere que o WAIS é capaz de recuar rapidamente em condições mais quentes. O IPCC Sexto Relatório de Avaliação (AR6)] identificou o WAIS como uma fonte chave de incerteza em projeções de longo prazo do nível do mar, enfatizando que compreender suas características físicas é fundamental para a avaliação de risco e planejamento de adaptação.

Variabilidade regional em perda de gelo

Nem todas as partes do WAIS estão perdendo gelo na mesma taxa. O setor do Mar Amundsen é o mais dinâmico, enquanto o setor Ross Ice Shelf permanece relativamente estável devido às condições oceânicas mais frias. No setor do Mar Weddell, o Ronne-Filchner Ice Shelf ainda não mostrou uma afinação dramática, mas há sinais de aumento do derretimento basal ao longo de sua borda oriental. Esta variabilidade destaca a importância das condições oceanográficas e topográficas locais. Os pesquisadores estão usando cada vez mais modelos regionais de alta resolução para capturar essas interações em escala fina.

Conclusão: Uma necessidade urgente de continuar a pesquisa

O Gelo da Antártida Ocidental é um sistema de geleiras marinhas fisicamente complexo e em rápida evolução. Sua topografia básica, fluxos de gelo de fluxo rápido, plataformas de gelo flutuantes e dinâmica de linhas de aterramento interagem com um oceano aquecido para produzir perda acelerada de gelo. As características físicas descritas aqui – desde as bacias subglaciais profundas até as sensíveis linhas de aterramento – são os elementos fundamentais que controlam a estabilidade do WAIS. À medida que as capacidades observacionais melhoram e os modelos se tornam mais sofisticados, nosso entendimento desses processos se aprofundará. No entanto, a janela de ação para atenuar os impactos da elevação do nível do mar é estreita. Monitoramento contínuo e pesquisa sobre as características físicas do WAIS são essenciais para fornecer projeções precisas e informar a política global. A principal tomada de ação é que o WAIS não é um bloco estático de gelo; é um sistema dinâmico e responsivo cujo comportamento futuro moldará as costas ao redor do mundo para as gerações vindouras.