Marília Harumi Shimizu

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

2. 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

3. I - Introdução

4. 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

5. 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

6. 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?

7. II- Experimentos Numéricos

8. 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

9. 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)

10. I I- Experimentos Numéricos http://www.ec.gc.ca/EnviroZine/english/issues/61/print_version_e.cfm?page=feature2

11. III- Resultados

12. 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

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

14. 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

15. 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

16. 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

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

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

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

20. 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

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

22. 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

23. 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

24. 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

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

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

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

28. IV- Conclusões

29. 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