Visão geral de El Niño e La Niña: Os Drivers do Pacífico do Clima Global

El Niño e La Niña são as fases quentes e frias do ciclo El Niño-Southern Oscilation (ENSO), um padrão climático recorrente que envolve mudanças nas temperaturas da superfície do mar (STS) e pressão atmosférica através do Oceano Pacífico equatorial. A ENSO é a variação anual mais poderosa do sistema climático da Terra, afetando tudo, desde a frequência de ciclones tropicais até a intensidade das monções e o transporte de calor polar. Durante El Niño, o Pacífico central e oriental aquece acima do normal em 0,5°C ou mais, enfraquecendo os ventos alíquotas e deslocando a localização da convecção tropical profunda. A Niña produz o oposto: SSTs mais frias que a média na mesma região, fortalecendo os ventos comerciais e uma mudança para oeste da piscina quente. Estas mudanças oceânicas desencadeiam teleconecções que se agilizam através da atmosfera, alterando os padrões de pressão do ar, posições de corrente de jato e fluxos de calor e umidade na mesma região, aumentando a forma até as altas latitudes da Antártica. Entender a influência da ENSO na criosfera polar é essencial para predizer padrões de quase-temporais

Mecanismos que ligam o ENSO à dinâmica do glaciar Antártico

A ligação entre anomalias tropicais do SST do Pacífico e gelo da Antártida não é direta; opera através de uma cadeia de processos atmosféricos e oceânicos. Os eventos de El Niño normalmente geram um trem de ondas Rossby – uma série de sistemas de alta e baixa pressão – que se propaga dos trópicos para o hemisfério sul em latitudes médias. Este trem de ondas altera a força e a posição do Mar de Amundsen Low, um sistema de pressão semi- permanente localizado fora da Antártida Ocidental. Durante El Niño, o Mar de Amundsen Low muitas vezes se aprofunda e desloca para leste, atraindo ar quente e úmido das latitudes médias para o West Antártico Ice Sheet (WAIS). Isto leva a um aumento da superfície derrefecer, especialmente em plataformas de gelo vulneráveis, como a Geleira da Ilha Pine e a Glacier Thwaites. La Niña, inversamente, tende a produzir um padrão mais fraco ou mais ocidental Amundsen Sea Low, dirigindo massas de ar frias sobre a Antártica e reduzindo temporariamente o derrete. No entanto, a relação não é simétrica: a magnitude e padrão espacial de anomalias espaciais

Rios atmosféricos e precipitação extrema

Uma das formas mais diretas de acelerar a perda de gelo é através de rios atmosféricos – plumas estreitas e de alta umidade que transportam grandes quantidades de vapor de água das subtropicas para os pólos. Durante fortes eventos de El Niño, estes rios atmosféricos podem fazer queda de terra na Península Antártica e Antártica Ocidental, proporcionando intensa queda de neve e, criticamente, temperaturas quentes que causam eventos de chuva-em-neve. Chuva infiltra camadas de abeto e libera calor latente sobre a refrenagem, desestabilizando o gelo. Em 2022, um rio atmosférico associado às condições de El Niño desencadeou o derretimento de superfície generalizada na captura de glaciar Thwaites, um evento que teria sido estatisticamente improvável sem a ENSO forçando. Inversamente, La Niña muitas vezes suprime a atividade do rio atmosférico sobre a Antártica, mas a tendência geral de aumentar a frequência do rio atmosférico devido ao aquecimento dos oceanos significa que mesmo La Niña anos de agora mostram episódios de extremo de calor e transporte de umidade.

Impactos regionais na fusão de geleiras: Antártida Ocidental vs. Leste

A Antártida não é uma camada de gelo uniforme: a WAIS é baseada em mar, o que significa que grande parte do seu leito fica abaixo do nível do mar, tornando-a vulnerável a correntes oceânicas quentes que derretem as plataformas de gelo de baixo. A East Antártico Ice Sheet (EAIS) é em grande parte terrestre e mais fria, mas contém o maior potencial para o aumento do nível do mar devido ao seu volume.

Antártica Ocidental: Os Thwaites e os Dragões Gêmeos da Ilha do Pinho

O setor do Mar de Amundsen da Antártida Ocidental abriga as geleiras mais rápidas do continente: Thwaites e Pine Island. Estas geleiras já estão perdendo gelo em taxas de aceleração, contribuindo com cerca de 10% do atual aumento global do nível do mar. Dados de satélite do Jet Propulsion Laboratory mostram que durante os eventos El Niño, as anomalias quentes do vento acionados pelo Circumpolar Deep Water (CDW) fluim para a plataforma continental mais rapidamente, derretendo as prateleiras de gelo de baixo. Um estudo de 2023 em Nature Geoscience[] descobriu que as anomalias do vento impulsionadas pelo El Niño podem empurrar o CDW para a Baía da Ilha de Pine com uma defas de 6 a 12 meses, causando até 30% maiores taxas de fusão basal em comparação com os anos neutros. La Niña, por contraste, tende a aumentar a produção de gelo do mar na região, que pode insular as prateleiras da água quente, mas este efeito está enfraquece à medida da temperatura

Antártida Oriental: O Agitação Gigante Adormecida

A Antártida Oriental foi considerada estável há muito tempo, mas pesquisas recentes revelam que grandes setores – particularmente a Terra de Wilkes e as regiões glaciares de Totten – estão começando a responder ao aquecimento. As teleconexões ENSO à Antártida Oriental são menos diretas, mas durante fortes eventos El Niño, um trem de ondas do Pacífico pode induzir uma pressão anômala sobre o Pacífico Sul oriental, que então altera os ventos zonais ao redor do continente. Isso pode trazer ar quente e seco para partes da Antártida Oriental, levando à fusão superficial nas plataformas de gelo do Mar de Ross e da Mancha de Gelo de Amery. No entanto, a força dominante para a Antártida Oriental permanece o derretimento basal orientado pelo oceano, que é menos sensível à ENSO do que às mudanças de longo prazo na circulação do Oceano Antártico. Uma análise de 2024 do National Snow and Gelo Data Center indica que, embora El Niño possa aumentar brevemente a perda de massa de geleiras de saída da Antártica Oriental, a contribuição é reduzida pela constante aceleração causada pelo aquecimento antropogênico.

Nível do mar sobe: Spikes temporários vs. tendências de longo prazo

O nível médio global do mar aumentou cerca de 21 cm desde 1900, com a taxa que se acelera de ~1,4 mm/ano no início do século XX para mais de 4,5 mm/ano na década de 2010. A ENSO contribui para uma variabilidade interanual nesta subida, mas o seu papel é complexo. Durante os anos de El Niño, a combinação de temperaturas oceânicas mais quentes, causando expansão térmica e descarga mais rápida da geleira da Antártida, pode elevar a taxa global em 0,2–0,5 mm/ano acima da tendência. Por exemplo, o 2015–2016 El Niño foi associado a um pico no nível global do mar de cerca de 5 mm em relação ao ano anterior, em grande parte devido a mudanças no armazenamento de água na terra e a uma maior perda de gelo na Península Antártica. Os anos de La Niña, como 2020-2021, mostram uma desaceleração temporária, mas a tendência subjacente permanece ascendente.

Gelo prateleira colapso e feedback loops

A maior ameaça do derretimento amplificado pela ENSO não é a entrada direta de água derretida, mas a desestabilização das plataformas de gelo desestabilizantes. Estantes de gelo como Larsen C, Getz e Dotson atuam como barragens estruturais que retardam o fluxo de gelo de terra no oceano. Quando água quente do oceano ou água derretida superficial as enfraquece, elas podem fraturar e colapsar, como visto com Larsen B em 2002. Eventos El Niño aumentam a probabilidade de tal colapso promovendo o derretimento basal e superficial. A perda de uma plataforma de gelo pode desencadear uma aceleração rápida das geleiras de água derretida – o Glacier de Pine Island spided até 13%, dentro de meses após o retorno da plataforma de gelo em 2017 El Niño. Esses comentários significam que o impacto de um único El Niño pode persistir por anos, já que o gelo não-buttresssed pode continuar fluindo mais rápido mesmo após o retorno da ENSO a um nível neutro.

Fatores-chave que influenciam a resposta do Glaciar à ENSO

Vários fatores interconectados determinam como os glaciares da Antártida reagem a um determinado evento da ENSO. Entender isso ajuda os cientistas a melhorar as previsões sazonal-decada de perda de gelo e aumento do nível do mar.

  • Anomalias da temperatura da superfície do mar:] A magnitude e o padrão espacial das anomalias do SST do Pacífico governam a força do trem de ondas Rossby. Eventos El Niño com SSTs > 2°C acima do normal na região de Nino3,4 produzem as mais fortes teleconexões antárticas.
  • Variações de temperatura atmosféricas: A temperatura do ar superficial sobre a Antártida Ocidental pode subir 2-4°C durante fortes eventos El Niño, empurrando a isoterma 0°C para o interior e causando o derretimento em prateleiras de gelo que normalmente permanecem congeladas durante todo o ano.
  • Mudanças de padrão de vento:] Alterações no Mar de Amundsen Baixa alteram a direção e velocidade dos ventos costeiros, que por sua vez modulam o fluxo de água quente circunpolar profunda na plataforma continental. Anomalias de vento de Páscoa durante La Niña podem subir água fria, enquanto anomalias de oeste durante El Niño conduzir água quente na prateleira.
  • Correntes oceânicas:] A Corrente Circumpolar Antártica (ACC) e o Ross Gyre respondem à ENSO com um defasamento de meses a anos. As mudanças nas posições frontais do ACC podem aproximar a água quente das frentes da plataforma de gelo, acelerando o derretimento basal.
  • Tendências climáticas a longo prazo: O aquecimento de fundo do Oceano Antártico e da atmosfera amplifica os efeitos da ENSO. Um aumento de 1°C na temperatura do oceano desde a década de 1990 significa que mesmo anos neutros da ENSO agora produzem taxas de fusão que teriam sido consideradas incomuns durante as décadas passadas de La Niña.
  • Extensão do gelo do mar: La Niña tipicamente aumenta o gelo marinho em torno da Antártida, que pode proteger as prateleiras de gelo da ação da onda e do ar quente. No entanto, o declínio dramático do gelo do mar da Antártida desde 2016 – com baixos recordes em todas as estações – enfraqueceu esse tampão protetor, tornando as prateleiras de gelo mais vulneráveis durante os eventos da ENSO.
  • Geometria da plataforma de gelo e canais basais: Estantes de gelo com canais basais profundos (como a Dotson Ice Shelf) são mais suscetíveis à intrusão de água quente. As correntes oceânicas orientadas pela ENSO podem preferencialmente canalizar água quente para estes canais, afinando-os de baixo até 10 m/yr.

Eventos observados: Estudos de Casos de Derretimento Dirigido pela ENSO

Examinando episódios específicos da ENSO, as consequências do mundo real para as geleiras antárticas. O El Niño 1982-1983, um dos mais fortes do século XX, causou um aumento de ~30% na velocidade de fluxo da Geladeira da Ilha de Pine, efeito que persistiu por quase três anos após o término do evento. A interferometria de radar de satélite das missões da Agência Espacial Europeia ERS[] mostrou que a aceleração foi impulsionada pelo afinamento da plataforma de gelo devido ao aquecimento da água do oceano. O El Niño 1997-1998 também desencadeou o derretimento de superfície generalizado na Prateleira de Gelo Larsen C, levando à formação da grande fenda que eventualmente secou o iceberg A-68 em 2017.

Em contraste, a La Niña 2010-2011 produziu condições mais frias do que a média sobre a Antártida Ocidental, reduzindo temporariamente as taxas de fusão. No entanto, esta pausa foi de curta duração: os anos seguintes viram temperaturas recordes como a tendência de aquecimento de fundo reasserted-se. O 2015-2016 El Niño coincidiu com o maior evento de fusão de superfície já registrado na Prateleira de Gelo Ross, com lagoas de água derretida cobrindo uma área do tamanho da Alemanha. Esse mesmo evento contribuiu para o parto do enorme A-68 iceberg da plataforma de gelo Larsen C no ano seguinte. Um estudo de 2022 usando A NASA’s ICESat-2 laser altímetro descobriu que a taxa de de desbasteamento de Thwaites Glacier duplicou durante o 2015-2016 El Niño em comparação com o período neutro que precedeu.

Projeções futuras: ENSO em um mundo quente

Modelos climáticos discordam de como o próprio ENSO mudará com o aquecimento global: alguns projetam um aumento nos eventos extremos de El Niño, enquanto outros sugerem uma mudança para o gelo central-Pacífico (Modoki) El Niños mais frequente. Independentemente do padrão exato, quase todos os modelos concordam que os impactos do ENSO no gelo Antártico se intensificarão devido ao estado de fundo mais quente. Um aquecimento de 1,5°C da atmosfera aumenta a capacidade de retenção de umidade em cerca de 7%, o que significa que os futuros eventos El Niño irá fornecer mais calor e chuva para as plataformas de gelo. Além disso, o teor de calor do oceano no Mar de Amundsen é projetado para subir de 0,5-1°C até meados do século, tornando-se mais fácil para eventos El Niño moderados desencadear uma fusão basal vigorosa.

Os cientistas também estão preocupados com a possibilidade de pontos de corte, onde a instabilidade do manto de gelo marinho torna-se irreversível. A ENSO poderia agir como o gatilho que empurra uma geleira para além do seu limite de estabilidade. A Glaciar Thwaites, por exemplo, já está experimentando recuo da linha de aterramento a taxas de até 1 km/yr, e um forte El Niño na década de 2030 poderia acelerar este processo além do ponto de não retorno. A Operação NASA IceBridge[[] e a Colaboração Internacional de Glaciar Thwaites estão monitorando ativamente esses riscos, mas as escalas de tempo de resposta do lençol de gelo significam que as decisões para reduzir as emissões hoje determinarão o quanto derretimento orientado pela ENSO que enfrentamos no século 22.

Conclusão: A necessidade de observação e modelagem contínuas

El Niño e La Niña são variações climáticas naturais, mas o seu impacto na Antártida está a ser amplificado pelo aquecimento causado pelo Homem. Os cientistas do clima estão a trabalhar para melhorar a representação das teleconexões ENSO em modelos de sistemas terrestres, como os modelos actuais lutam para capturar a frequência observada de eventos de fusão extrema no WAIS. Missões por satélite como ICESat-2[, CryoSat-2[, e a próxima ]NASA-ISRO SAR Mission (NISAR)[] fornecerão os dados de alta resolução necessários para acompanhar as mudanças na elevação das geleiras e na posição da linha de aterramento ano após ano. Para os decisores políticos, a mensagem é clara: mesmo que os ciclos ENSO continuem como no passado, o seu potencial destrutivo nas folhas de gelo crescerá. Reduzindo as emissões de gases de efeito continua a retardar o aquecimento subjacente que torna cada evento El Niño mais perigoso para as glacias.