Efeitos do derretimento de gelo no modelo acoplado oceano-atmosfera GISS: resposta da APAN Marília Harumi Shimizu

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

Redução na produção da APAN 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

Descarga de até 0.6 Sv (Schiller et al, 1997) 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 - Objetivo 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?

II- Experimentos Numéricos

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

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

Interrupção da produção da APAN III- Resultados - Resposta da APAN % da variação da função de corrente em 52ºN e 900m como função do tempo Interrupção da produção da APAN

III- Resultados - Resposta da APAN Relação entre % da variação da função de corrente em 52ºN e a descarga de água doce y = A(x) y = % da variação da função de corrente x = 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

III- Resultados - Resposta da Salinidade Variação da salinidade na superfície para 101-120 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

32x St. Lawrence - Controle III- Resultados - Resposta da 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

32x St. Lawrence - Controle III- Resultados - Resposta da Salinidade Variação temporal da salinidade na superfície 32x St. Lawrence - Controle Salinidade diminui continuamente com o tempo

III- Resultados - Resposta da Salinidade Variação temporal da salinidade na superfície LTC(1) - Controle Menor redução da salinidade

III- Resultados - Resposta da Temperatura Variação da temperatura do ar à superfície para 101-120 STAND Resfriamento: região do Atlântico Norte Trópicos: pequena variação e tendência para aquecimento WEAK e FLUX Maior resfriamento: associação com maior redução da APAN

32x St. Lawrence - Controle III- Resultados - Resposta da Temperatura Variação temporal da temperatura do ar à superfície 32x St. Lawrence - Controle Após 160 anos: resfriamento na maior parte do globo

III- Resultados - Resposta da Temperatura Variação temporal da temperatura do ar à superfície LTC(1) - Controle Efeito confinado às altas latitudes do HN

32x St. Lawrence - Controle III- Resultados - Resposta da Temperatura Variação do oceano/gelo em função do tempo para o Mar da Noruega 32x St. Lawrence - Controle 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

32x St. Lawrence - Controle III- Resultados - Resposta da Temperatura Variação da temperatura do ar à superfície (ºC) para a Groelândia 32x St. Lawrence - Controle Após 150 anos (interrupção da produção da APAN): resfriamento de 7ºC Ano 160: pequena elevação da temperatura LTC(1) - Controle Resfriamento moderado

III- Resultados - Resposta do Transporte Oceânico Transporte de energia para o norte no Atlântico Redução do transporte de calor para o pólo no Atlântico Norte

III- Resultados - Resposta do Transporte Oceânico Transporte de calor oceânico Redução do transporte de calor para o pólo no oeste do Atlântico Norte

III- Resultados - Resposta do Transporte Oceânico Correntes oceânicas superficiais Redução das correntes do NE do Brasil, da Flórida e do Golfo

III- Resultados - Resposta Global Radiativa Características radiativas para 32x St. Lawrence para 141-160

IV- Conclusões

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