Correntes oceânicas: o sistema de controle climático da Terra

No inverno da década de 1850, um ex-tenente da Marinha dos Estados Unidos estava sentado a uma longa mesa de carvalho no Observatório Naval dos EUA, em Washington, soterrado sob pilhas de diários de bordo. Matthew Fontaine Maury vinha reunindo os registros manuscritos de navios mercantes do Atlântico, baleeiros do Pacífico e fragatas da Marinha, e agora extraía deles algo que ninguém havia montado antes: um retrato coerente de como o vento e a água de fato se moviam pelo globo inteiro. Um acidente de cavalo anos antes havia encerrado sua carreira no mar e o deixado com uma escrivaninha, uma pensão e uma montanha de diários de bordo, e a partir dessa limitação ele construiu uma nova ciência.

O livro que nasceu desse trabalho, publicado pela Harper em 1855 com o título The Physical Geography of the Sea, é considerado o manual fundador da oceanografia física. A ideia central de Maury era que o oceano não era uma extensão de água sem feições a ser atravessada, mas um sistema estruturado e em circulação, com rios correndo por dentro dele, rios de água quente e fria que os navios podiam aproveitar como uma corrente que segue rio abaixo. Essa percepção é o ponto de partida de tudo o que hoje entendemos sobre como o mar governa o clima. A pergunta que este artigo responde é enganosamente simples: como é que um corpo de água salgada, em sua maior parte frio e escuro, acaba controlando a temperatura de continentes e o ritmo do tempo do outro lado do planeta?

Um mar construído em camadas, não em uma única poça

A primeira coisa a abandonar é a imagem do oceano como uma massa uniforme. O oceano aberto se estrutura verticalmente em três camadas principais que se comportam de maneiras muito diferentes umas das outras. No topo fica a camada de mistura, revolvida pelo vento e pelas ondas até profundidades de dezenas a algumas centenas de metros, relativamente quente e bem misturada, a parte do oceano que interage diretamente com a atmosfera. É a camada na qual os navios navegam e que troca calor e gases com o ar.

Abaixo da camada de mistura fica a termoclina, a zona onde a temperatura cai abruptamente com a profundidade. Em poucas centenas de metros a água pode passar do calor agradável da superfície a um frio quase congelante, e esse gradiente acentuado de temperatura funciona como uma espécie de tampa, separando o mundo iluminado pelo sol e movido pelo vento, acima, do reino que existe abaixo. Sob a termoclina está o oceano profundo, frio, escuro e de movimento lento, que abriga em volume a maior parte da água do mar do planeta, bem distante da luz do sol e das tempestades, movendo-se em escalas de tempo que nada têm a ver com o tempo meteorológico de qualquer semana em particular. Manter essas três camadas em mente é essencial, porque os dois grandes sistemas de circulação do oceano pertencem cada um a uma parte diferente dessa estrutura vertical.

Rios movidos pelo vento

As correntes das primeiras centenas de metros são movidas, no fim das contas, pelos ventos predominantes. À medida que ventos constantes arrastam pela superfície do mar, o atrito põe a água em movimento, e como a Terra está girando, a água em movimento não segue em linha reta. Em vez disso, ela se organiza em grandes sistemas rotativos chamados giros, um preenchendo cada bacia oceânica principal. Esses giros giram no sentido horário no Hemisfério Norte e no sentido anti-horário no Sul, uma diferença imposta pelo efeito Coriolis, o desvio aparente de objetos em movimento em um planeta que gira.

A característica mais marcante de cada giro é sua borda oeste. No lado ocidental de toda bacia, o fluxo se concentra em um rio rápido, estreito e quente conhecido como corrente de contorno oeste. No Atlântico Norte, essa é a Corrente do Golfo, que leva água tropical quente rumo ao norte ao longo do litoral leste dos Estados Unidos antes de se curvar para fora, atravessando o oceano. As correntes de contorno oeste estão entre os fluxos mais velozes do mar, as esteiras transportadoras que levam o calor tropical em direção aos polos. Uma corrente de superfície como a Corrente do Golfo completa um circuito de sua bacia em questão de meses, um laço ágil, quente e movido a vento, confinado ao oceano superior, acima da termoclina.

A esteira de mil anos nas profundezas

Sob a superfície movida pelo vento, uma segunda circulação, muito mais lenta, opera segundo um princípio inteiramente diferente. Esta é a circulação termohalina, batizada pelas duas coisas que a controlam: o calor (termo) e o sal (halino). Onde as correntes de superfície funcionam com vento, o oceano profundo funciona com densidade, e a densidade é definida por quão fria e quão salgada é a água. Água fria é mais densa que água quente, e água salgada é mais densa que água doce, de modo que a água mais fria e mais salgada é a mais pesada de todas e tende a afundar.

Esse afundamento acontece em alguns lugares específicos. No extremo norte do Atlântico e nos mares ao redor da Antártida, a água de superfície fica fria e salgada o suficiente para mergulhar para baixo, deslizando por baixo da água mais leve acima e iniciando uma longa jornada pelo abismo. A partir dessas regiões de afundamento, a água densa flui para o sul e depois ao redor do globo no oceano profundo, rastejando ao longo do leito marinho antes de lentamente ressurgir, subindo de volta em direção à superfície, principalmente nas bacias do Índico e do Pacífico. O laço completo, muitas vezes chamado de grande esteira oceânica, leva cerca de mil anos para completar um único circuito. A água que afunda hoje na costa da Groenlândia talvez só volte à superfície no Pacífico bem depois do ano 3000. Este é o motor que ventila o mar profundo, levando oxigênio para baixo e água ancestral para cima, em uma escala de tempo que faz parecer pequeno qualquer processo da atmosfera.

Duas circulações, um só corpo de água

Ajuda colocar os dois sistemas lado a lado, porque eles compartilham exatamente a mesma água e ainda assim obedecem a regras completamente diferentes. As correntes de superfície são movidas pelo vento, quentes e rápidas, completando um circuito de bacia em meses. As correntes profundas são movidas pela densidade, frias e lentas, completando um circuito global em cerca de mil anos. Uma é a pele rápida, rasa e soprada pelo vento do oceano; a outra é seu vasto interior, vagaroso e ordenado por densidade. A termoclina é a fronteira entre as duas, o degrau de temperatura que mantém a camada quente movida pelo vento deslizando por cima da fria massa profunda.

As duas não são independentes. As correntes de superfície levam calor e sal às regiões de alta latitude onde a água profunda se forma, ajudando a definir as condições para o afundamento, e a ressurgência profunda acaba por devolver água à superfície, onde os ventos podem agarrá-la de novo. Juntas, elas formam uma única máquina interligada, mas entender o oceano significa sempre saber sobre qual das duas você está falando, porque suas velocidades e seus impulsionadores dificilmente poderiam ser mais diferentes.

Por que o sal importa mais do que parece

A salinidade do oceano é fácil de tratar como um fato estático, mas é uma das variáveis-mestras de todo o sistema. A salinidade média do oceano aberto é de cerca de 3,5 por cento, ou seja, aproximadamente 35 gramas de sal dissolvido em cada quilograma de água do mar. Esse número não é fixo em todos os lugares. Ele sobe onde a evaporação concentra o sal, como nas regiões subtropicais quentes, e cai onde a chuva, os rios e o gelo derretido acrescentam água doce que o dilui.

Essas variações importam porque a salinidade, junto com a temperatura, controla a densidade, e a densidade é o que move a esteira profunda. Uma porção do oceano que se torna mais salgada, seja por uma forte evaporação, seja pela rejeição de sal quando o gelo marinho congela, fica mais densa e mais propensa a afundar. É exatamente por isso que a formação de água profunda é sensível ao balanço de água doce das altas latitudes. Um grande influxo de água doce vindo do gelo derretido pode baixar a salinidade da superfície o suficiente para desacelerar o afundamento e, por meio dele, toda a circulação de mil anos. O teor de sal do mar, em outras palavras, não é um rótulo passivo, mas um botão de controle ativo da distribuição de calor do planeta.

Quando o Pacífico troca sua água quente

O oceano não só circula; ele também oscila, e a oscilação mais decisiva vive no Pacífico equatorial. Em seu estado normal, os ventos alísios sopram de leste para oeste ao longo do equador, empilhando água quente de superfície em uma grande piscina perto da Indonésia e do Pacífico ocidental, enquanto água mais fria sobe à superfície na costa da América do Sul. A cada dois a sete anos esse arranjo se desfaz. O balanço acoplado entre oceano e atmosfera, oscilando entre suas fases quente e fria, é chamado de El Niño-Oscilação Sul, e seus dois extremos são a fase quente, El Niño, e a fase fria, La Niña.

Durante o El Niño os ventos alísios enfraquecem, a barragem de vento que segurava a piscina quente a oeste cede, e a água quente flui de volta para leste através do Pacífico. Como o oceano e a atmosfera estão acoplados, essa redistribuição de calor desloca onde ocorrem o ar ascendente e as chuvas intensas, perturbando o tempo da Indonésia ao Peru e se propagando para fora para afetar chuvas, secas e temperaturas em boa parte do globo. As monções, a pesca e as colheitas do mundo todo sentem o efeito. O ENSO é a demonstração mais clara de que o oceano não é apenas um pano de fundo lento do clima, mas um agente ativo capaz de reorganizar o tempo global dentro de uma única estação.

O mito do presente da Corrente do Golfo

Poucas ideias na geografia são repetidas com mais confiança, ou com menos justificativa, do que a afirmação de que a Corrente do Golfo sozinha mantém a Europa Ocidental aquecida. O raciocínio soa plausível: uma corrente quente sobe dos trópicos, alcança o Atlântico oriental e aquece suavemente a Grã-Bretanha, a França e a Escandinávia, e é por isso que Londres é mais amena do que a Terra Nova na mesma latitude. A corrente de fato importa, e de fato entrega calor real ao Atlântico Norte, mas não é a causa dominante dos invernos amenos da Europa.

A maior parte da explicação é atmosférica. Os ventos de oeste predominantes sopram sobre a superfície quente do oceano, captam seu calor e levam essa quentura para o continente. Sem esses ventos de oeste vindos do mar, o calor armazenado no oceano faria muito menos pelas temperaturas do ar da Europa, e estudos detalhados atribuem boa parte do contraste entre a Europa ocidental e o leste da América do Norte à configuração dos ventos e ao modo como a atmosfera redistribui o calor, e não à corrente sozinha. Essa é uma correção útil, porque mostra que oceano e atmosfera funcionam como um par acoplado. Nenhum dos dois comanda o clima sozinho, e creditar uma única corrente pelos invernos amenos de um continente inteiro é confundir um componente com a máquina inteira.

Por que o oceano é o sistema climático

Dê um passo atrás e fica claro o motivo pelo qual o oceano merece ser chamado de sistema de controle climático do planeta. O oceano abriga mais de noventa por cento do calor adicional retido pelos gases de efeito estufa desde 1971, absorvendo em seu vasto volume de água a esmagadora maioria da energia do aquecimento global. Ele também move calor entre as latitudes em uma escala que nenhuma outra parte do sistema climático consegue igualar, transportando o calor tropical em direção aos polos por meio de seus giros de superfície e o redistribuindo pela lenta agitação da esteira profunda.

É por isso que a oceanografia física, a disciplina que Maury fundou em 1855 com uma escrivaninha cheia de diários de bordo, é o pré-requisito para entender as mudanças climáticas e o balanço hídrico do planeta. As camadas, as correntes, o sal e as oscilações são partes de um sistema integrado que amortece a atmosfera, define os climas regionais e armazena o calor que estamos acrescentando ao planeta. Perguntar como o clima vai mudar é, em grande medida, perguntar o que o oceano vai fazer com o calor e a água doce que estamos lhe dando.

Principais conclusões

O oceano é estratificado, em circulação, salgado e o componente dominante do sistema climático. Sua água aberta se estrutura em uma camada de mistura revolvida pelo vento, uma termoclina acentuada e um oceano profundo e frio que abriga a maior parte do volume; suas correntes de superfície, como a Corrente do Golfo, são movidas pelo vento, quentes e rápidas, organizando-se em giros no sentido horário e anti-horário que percorrem uma bacia em meses, enquanto sua circulação termohalina profunda é movida pela densidade, fria e lenta, afundando água fria e salgada no Atlântico Norte e ao redor da Antártida e levando cerca de mil anos para dar a volta no globo. A salinidade média gira em torno de 35 gramas por quilograma e importa porque ajuda a definir a densidade que move a esteira profunda; o El Niño-Oscilação Sul reorganiza a água quente do Pacífico equatorial a cada dois a sete anos e perturba o tempo no mundo inteiro; os invernos amenos da Europa devem mais aos ventos de oeste que levam o calor do oceano para terra do que à Corrente do Golfo sozinha; e como o oceano armazena mais de noventa por cento do aquecimento climático recente e move calor entre as latitudes como nada mais consegue, entender as correntes, a salinidade e as camadas é a base para entender o próprio clima, uma ciência que Matthew Maury estabeleceu com seu Physical Geography of the Sea, de 1855.