Elevação do nível do mar e tempestades: o estresse do fundo do mar na Plataforma do Noroeste Europeu

Mais água acima do fundo do mar deveria significar mais pressão e, portanto, maior estresse no leito marinho. Essa é a leitura intuitiva da elevação do nível do mar - só que a física aponta noutra direção.

Um estudo recente levou a pergunta para baixo da linha d’água. O que a equipa observou ao largo do noroeste da Europa tem implicações para cada turbina eólica, cabo e organismo que repousa nesse fundo.

Uma fronteira escondida

Grande parte da investigação climática concentra-se no aquecimento das águas superficiais ou no recuo das linhas costeiras. Já a composição do fundo do mar - e os seres que vivem sobre ele ou enterrados nele - quase nunca entra na conta.

Foi isso que a Dra. Julia Rulent, oceanógrafa do National Oceanography Centre (NOC), decidiu enfrentar ao liderar uma equipa com esse objetivo.

Para isso, os investigadores juntaram simulações oceânicas e de ondas a projeções climáticas que se estendem até 2093.

A área escolhida como estudo de caso foi a North Western European Shelf, mas a base física por trás das conclusões vale para mares de plataforma em todo o mundo. Em termos práticos, a pergunta central era: o que o aumento do nível do mar e tempestades mais intensas farão com o estresse no fundo do oceano?

Duas forças que competem entre si

A análise separa dois mecanismos principais. Por um lado, quando o nível do mar sobe, a superfície fica mais distante do leito, reduzindo a influência de ondas e correntes de maré sobre o fundo.

O efeito tende a “acalmar” o leito marinho, deixando as condições mais estáveis e previsíveis. Já as tempestades atuam no sentido inverso.

A expectativa é que uma atmosfera mais quente faça passar menos tempestades de inverno pelo noroeste europeu, porém com maior potência. Cada evento transmite pulsos curtos de energia capazes de chegar ao fundo.

Antes deste trabalho, ainda não se tinha medido como esses dois efeitos se combinam - em que momentos, em que locais e com que intensidade o fundo sentiria essa interação ao longo de um mar de plataforma inteiro.

O efeito silencioso do nível do mar

Com base em projeções climáticas do Reino Unido, a equipa incluiu a subida do nível do mar em dois cenários: cerca de 28 cm até meados do século e 71 cm até 2100. Em seguida, aplicou exatamente as mesmas condições meteorológicas aos dois cenários para isolar o papel da profundidade.

Com a coluna de água mais profunda, quase tudo se atenua. As correntes de maré junto ao fundo perdem velocidade, e a energia das ondas tem mais dificuldade para alcançar o leito marinho.

As anfídromas - pontos quase estacionários onde a amplitude de maré cai a zero - podem deslocar-se até 3,9 km.

No conjunto da plataforma, a queda média no estresse do fundo é pequena, mas persistente - e aparece com mais força em zonas rasas e em estuários com grande amplitude de maré, como Morecambe Bay.

Ainda assim, há uma reviravolta: onde as ondas deixam de perder energia sobre o Dogger Bank, mais energia pode sobreviver até à costa, e a German Bight pode registar ondas maiores perto do litoral.

Estresse no leito marinho provocado por tempestades

Quando o foco passa para as tempestades, o retrato muda. Mares mais quentes estão associados a sistemas de baixa pressão mais fortes.

Projeções recentes indicam que a severidade das tempestades no Reino Unido pode aumentar 30% até 2080, em grande parte porque os eventos passariam a cobrir áreas mais extensas.

Nas simulações de Rulent, uma tempestade severa de inverno no fim do século pode acrescentar até 15 N/m² de estresse no fundo do mar.

Esse valor, aliás, supera em mais de duas vezes a força das marés vivas mais intensas de hoje. Em algumas regiões, o estresse associado à tempestade pode subir uma ordem de grandeza - dez vezes as condições de calmaria.

Grãos maiores começam a mover-se

O tipo de sedimento que a água consegue colocar em movimento depende diretamente da força aplicada. Em condições calmas de verão, atualmente só se mobilizam areias muito finas, menores que 0,1 mm.

Já grandes tempestades conseguem soltar grãos acima de 11 mm, como pequenos seixos. Além disso, em costas voltadas para o Atlântico, os picos de tempestade já podem rolar pedras acima de 25 mm - aproximadamente do tamanho de uma moeda.

Hoje, a passagem sazonal do verão para o inverno já altera o tipo de sedimento que o oceano consegue transportar em mais de 500.000 km² de plataforma.

Até ao fim do século, projeta-se que os invernos futuros empurrem esse limiar para além de 640.000 km².

Aumenta a diferença entre verão e inverno

Da combinação dos fatores surge um ritmo novo e contraintuitivo. Os verões devem tornar-se mais tranquilos, tanto porque as condições de ondas enfraquecem quanto porque a subida do nível do mar aumenta a profundidade.

Ao mesmo tempo, os invernos tendem a ficar mais agressivos com a chegada de tempestades mais fortes. Habitats bentónicos - vermes, amêijoas, caranguejos e outros organismos dependentes de um fundo estável - evoluíram sob o padrão atual.

“Uma maior tempestuosidade pode criar regimes de perturbação mais frequentes e maiores para comunidades bentónicas”, escreveram Rulent e os colegas.

Com isso, espécies que precisam de intervalos de calma para recolonizar áreas do leito marinho perturbadas podem ver essas janelas encolher.

Eólica offshore em 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 planeados para 2030.

Turbinas, fundações de aço, enrocamentos de proteção contra erosão e cabos no leito marinho estão todos instalados sobre um fundo cujo comportamento está a mudar. Por isso, a proteção dimensionada para as correntes de hoje pode não resistir às tempestades de 2080.

Um estudo relacionado, conduzido por alguns dos mesmos investigadores, mostrou que uma única fundação de turbina pode mais do que duplicar a força que a corrente exerce sobre o leito marinho na sua esteira. E, por cima disso, forças impulsionadas pelo clima podem somar-se.

O que vem a seguir

Pela primeira vez, mudanças futuras no estresse do leito marinho e na mobilidade de sedimentos foram cartografadas em todo um mar de plataforma. A diferença sazonal entre verão e inverno, ao que tudo indica, vai aumentar ao longo do século.

A elevação do nível do mar tende a acalmar o fundo - de forma suave e previsível. Já as tempestades devem perturbá-lo com mais força e mais vezes, e o resultado líquido aparece nessa ampliação do contraste sazonal.

Tudo isso tem impacto direto na engenharia da eólica offshore, no planeamento de áreas marinhas protegidas e na gestão pesqueira. A mesma física vale para mares de plataforma em qualquer região do mundo.