O oceano Austral e o Brasil

Gelo, águas frias, tempestades, correntes marinhas e ventos como em nenhum outro lugar do planeta. Ah, e ondas, sim, ondas que fazem lembrar histórias dos grandes naufrágios, dos navios-fantasma e dos grandes homens do mar.

O oceano Austral não se isola geograficamente pela presença das massas continentais que separam os mais bem conhecidos Atlântico, Índico e Pacífico. Ao contrário dos outros oceanos, separa-se deles por uma barreira física imperceptível aos olhos humanos, uma barreira associada à densidade da água do mar.

As águas do oceano Austral são mais frias e mais salgadas, separando esse oceano dos vizinhos ao redor do continente antártico em latitudes variáveis no tempo e no espaço. Nas margens continentais, onde a plataforma é, em geral, extremamente estreita, levando a topografia marinha a grandes abismos submarinos, a água superficial do mar congela-se causando liberação de sal para as camadas mais profundas. Em áreas de mares ou baías semifechadas como o mar de Weddell e o mar de Ross, o fenômeno é mais intenso e contínuo.

Como conseqüência desse processo, forma-se uma massa de água muito densa que, por ação da gravidade e da rotação da Terra, acaba por se espalhar por todo o planeta no fundo do mar. Essa água, chamada Água Antártica de Fundo, abandona a região polar e mistura-se com as águas carregadas pela Corrente Circumpolar Antártica (CCA). A Água Antártica de Fundo penetra as grandes bacias oceânicas do planeta, atingindo o hemisfério norte e controlando o balanço energético do planeta através de sua interação com outras massas de água e correntes marinhas do oceano global.

Ao redor do continente antártico está a Corrente Circumpolar Antártica. Essa é a única corrente marinha que mantém um giro completo em volta do planeta e está diretamente associada à rotação da Terra e ao regime de ventos de oeste predominante ao redor da Antártica. A temperatura da água da CCA, assim como sua associação com o pacote de gelo marinho que faz com que a porção sólida em volta da Antártica quase duplique sua área no inverno, tem forte influência no clima e no tempo do planeta.

Trabalhos científicos recentes demonstram que a CCA afeta o clima do planeta de várias formas, mas especialmente através da redistribuição de calor entre as diversas bacias oceânicas, pela formação das massas de água de fundo e pelas trocas gasosas de oxigênio e carbono com a atmosfera.

Fortes perturbações da CCA, causadas pelo acoplamento com a atmosfera e interação com a topografia de fundo e outras correntes marinhas, fazem com que ondas com comprimento de centenas de quilômetros se desenvolvam e se desloquem. Da mesma forma, grandes estruturas similares a ciclones atmosféricos, chamadas vórtices, são geradas, propagando-se e dispersando-se em outras regiões do oceano global, afetando assim o tempo e o clima dessas regiões.

Dados recentes extraídos de satélites indicam que, ao longo da CCA, desenvolvem-se núcleos cerca de 2 a 3 graus centígrados mais frios e mais quentes que a temperatura média da corrente. Existem, em geral, dois núcleos mais frios e dois núcleos mais quentes, separados diametralmente ao redor da Antártica. Ao longo da CCA, imaginemos um núcleo frio, com vários milhares de quilômetros de extensão e atingindo centenas de metros de profundidade, seguido de um núcleo quente de iguais dimensões e outro frio e, finalmente, outro quente em volta da Antártica.

Esses núcleos se deslocam para leste ao longo da CCA, num padrão de onda conhecido como a Onda Circumpolar Antártica. Recentemente novos estudos indicaram que esse padrão de onda tem efeitos diretos no clima da América do Sul, Austrália e África.

Apesar das velocidades de corrente da CCA não serem tão extremas, flutuando numa média próxima a 0,2 metros por segundo, o transporte de água (volume por unidade de tempo) associado a essa corrente é o maior do mundo, chegando próximo a 130 milhões de metros cúbicos por segundo. Tamanho é esse volume transportado que não há como visualizá-lo, mas podemos imaginar a baía de Guanabara esvaziando-se completamente em menos de 20 segundos!

Apesar de ter natureza circumpolar e girar livremente ao redor do continente antártico, a CCA sofre grande interferência topográfica na região conhecida como Passagem de Drake, entre a América do Sul e a Península Antártica. Nessa região, além do afunilamento da área por onde passa a corrente, causado pelas barreiras continentais no sul e no norte, a CCA sofre influência do Elevado de Scotia. Esse elevado submarino conecta a Antártica com a América do Sul ao longo do assoalho oceânico e é caracterizado por conter as inúmeras ilhas dos arquipélagos das Shetland do Sul, Orcadas do Sul e Sandwich do Sul, e a própria ilha Geórgia do Sul, mais ao norte. O efeito combinado da topografia de fundo, presença das ilhas e do afunilamento causado pela Passagem de Drake é considerável sobre a dinâmica da CCA. A corrente se acelera e os obstáculos topográficos são atingidos com velocidades mais altas.

Como resultado do aumento da velocidade na Passagem de Drake e de sua interação com o fundo e as ilhas, a CCA torna-se altamente turbulenta e um ramo de seu transporte direciona-se abruptamente para norte sob a influência da rotação da Terra. Esse ramo norte desloca-se na direção do oceano Atlântico Sul, a maior parte de seu transporte se desloca ao longo da região da quebra da plataforma continental argentina, em profundidades maiores que 200 metros, passando a originar a Corrente das Malvinas (ou Corrente de Falkland).

Os ventos que influenciam a CCA são fortemente mantidos pela presença de grandes centros de alta pressão que se situam, tanto no inverno como no verão, sobre as bacias oceânicas do Atlântico, Pacífico e Índico, em latitudes entre 25 oS e 35 oS. As baixas pressões são localizadas próximo ao continente antártico em cerca de 65 oS, e a diferença (o gradiente) de pressão entre os sistemas de alta e baixa sustentam os ventos médios, conhecidos como ventos geostróficos, que sopram sempre de oeste para leste sob a influência da rotação da Terra. Os ventos de oeste são freqüentemente associados a grandes tempestades. Nas áreas próximo à costa, no entanto, o vento de leste causa um atrito na direção contrária, alimentando uma corrente superficial que se desloca para oeste, chamada de Deriva do Vento Leste.

Fins pacíficos

Os dois sistemas de baixa pressão que são formados a oeste da Península Antártica, somados a mais dois que, em geral, são formados sobre a porção leste da Patagônia na América do Sul, são incluídos entre os principais controladores do clima na região sul da América do Sul, incluindo o sul do Brasil. Esses sistemas são mais freqüentes e intensos no inverno, trazendo as conhecidas frentes frias.

Após a inclusão do Brasil no Tratado Antártico, que foi assinado em 1959, o país tem a obrigação legal de zelar pelo continente e oceano Austral, protegidos pelo tratado, segundo premissas básicas que incluem:

1)         A Antártica deverá ser usada apenas para fins pacíficos, embora militares possam estar envolvidos nas operações logísticas;

2)         Há liberdade para investigação científica e cooperação;

3)         A informação científica, dados e pessoal, podem ser livremente intercambiados;

4)         As aspirações territoriais estão congeladas e novas não podem ser feitas;

5)         As explosões nucleares e a deposição de lixo atômico são banidos;

6)         Todas as estações e equipamentos estão abertos para inspeção pelos países membros a qualquer momento;

7)         O tratado cobre todas as áreas ao sul de 60 oS.

O Brasil aderiu ao Tratado da Antártida em 1975. Já em 1982 ocorreu a criação do PROANTAR, pelo Decreto nº 86.830 de 12/01/1982. Como um dos objetivos iniciais do Programa Antártico Brasileiro se propõe o estudo das correntes marinhas e a meteorologia antártica com vistas a avaliar seus impactos sobre o Brasil.

O início das atividades de pesquisa se deu em 1982-1983, através da Operação Antártica I. A primeira expedição teve caráter essencialmente exploratório, em especial na região da Península Antártica e ilhas adjacentes. Em 1984 foi estabelecida a Estação Antártica Comandante Ferraz (EACF), na ilha Rei George. Com sua posterior ampliação, um intenso programa de pesquisas antárticas passou a ser desenvolvido.

Até 1990, a seleção e financiamento dos projetos científicos nessa região foram atribuições diretas da Comissão Interministerial para os Recursos do Mar (CIRM), através da sua Secretaria (SeCIRM). A CIRM coordena e gerencia o PROANTAR, sendo composta por representantes de 12 ministérios, da Casa Civil da Presidência da República, da Secretaria Especial de Aqüicultura e Pesca e do Comando da Marinha.

A partir de 1990, o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) tornou-se responsável pela implementação e avaliação da pesquisa científica brasileira na Antártica.

Em 1993, o Brasil foi admitido como Membro Consultivo do Tratado Antártico e membro do Scientific Committee on Antarctic Research (SCAR). No entanto, o presente status brasileiro como membro consultivo (ou seja, com direito a voto) só é garantido pela manutenção de um programa substancial de investigação científica.

Em 2002, por iniciativa do Ministério do Meio Ambiente, em convênio com o CNPq, o fomento às pesquisas foi induzido através de um edital público que criou duas novas redes de trabalho:

1) sobre o impacto das mudanças ambientais globais na Antártica e suas conseqüências para o Brasil;

2) sobre a avaliação do impacto ambiental das próprias atividades brasileiras naquela região.

Com isso, a oceanografia e a meteorologia brasileiras ganharam grande avanço, especialmente focando as mudanças globais e seus impactos para o Brasil.

Criou-se um grupo de pesquisa oceanográfica chamado “Grupo de Oceanografia de Altas Latitudes” (GOAL). Esse grupo, com características multidisciplinares e multi-institucionais, é liderado por pesquisadores da Universidade Federal do Rio Grande (FURG), situada na cidade do Rio Grande, no Rio Grande do Sul. Atualmente o GOAL é também composto por pesquisadores do Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo (IOUSP), do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), da Universidade Estadual do Rio de Janeiro (UERJ) e de outras instituições nacionais e internacionais.

O GOAL tem como foco principal o oceano Austral, preocupando-se em estudar como as mudanças globais afetam os processos oceanográficos, meteorológicos e os seres vivos. O GOAL avalia como os processos biológicos participam das mudanças ambientais através da fotossíntese, respiração, de sua interação com o sistema oceano-atmosfera e através de modificações da cadeia alimentar nos seres vivos. Também avalia os processos de formação de massas de água na região do estreito de Bransfield, mar de Weddell e adjacências da Península Antártica, assim como os processos de interação entre o oceano e a atmosfera e suas conseqüências para o tempo e o clima das regiões sul e sudeste do Brasil.

O GOAL tem trabalhado com a coleta sistemática de dados físicos, químicos e biológicos, valendo-se dos navios do PROANTAR para realizar suas pesquisas entre o oceano Atlântico Sul e o oceano Austral.

O PROANTAR sempre dispôs de um navio dedicado, mantido pela Marinha do Brasil. Durante a Operação Antártica I até a Operação Antártica V, participaram das missões o Navio de Apoio Oceanográfico (NApOc) Barão de Teffé, da Marinha, e o Navio Oceanográfico (NOc) Prof. Wladimir Besnard, da USP. A maior parte dos trabalhos era concentrada na região de entorno da ilha do Rei Jorge e no estreito de Bransfield. Nas Operações Antártica V e VI, o NOc Almirante Câmara, também da Marinha do Brasil, foi utilizado para executar levantamentos geofísicos numa área desde a Passagem de Drake até o mar de Bellinghausen, mais ao sul da Península Antártica.

Em 1994, com maior número de projetos e a pressão da comunidade científica para dispor de um navio que pudesse alcançar distâncias maiores a partir da EACF no oceano Austral, a Marinha do Brasil adquiriu o navio polar norueguês Polar Queen, que recebeu o nome de NApOc Ary Rongel e passou a ser utilizado a partir da Operação Antártica XIII, estando dotado de pequenos laboratórios para pesquisas nas áreas de oceanografia física, biologia e meteorologia.

O fato marcante na história do PROANTAR foi que, a partir de 2002, o NApOc Ary Rongel passou a ser usado como plataforma para estudos científicos que focam os processos de conexão entre o oceano Austral e o oceano Atlântico Sul, com vistas a uma melhor compreensão do clima do nosso país. Desde 2003 o NApOc Ary Rongel é usado para realizar medidas oceanográficas e meteorológicas ao longo de seu trajeto entre o Brasil e a Antártica.

Entre 2007 e 2008 celebra-se o chamado “Ano Polar Internacional” (API). O API é um grande programa científico focado em estudar as regiões polares do planeta: o Ártico e a Antártica.

O programa é organizado pelo International Council for Science (ICSU) e pela Organização Meteorológica Mundial (OMM). O API atual é o quarto, seguindo aqueles dos anos de 1882-1883, 1932-1933 e 1957-1958.

No total, o API promove mais de 200 projetos científicos em mais de 60 países, com a participação de milhares de pesquis
adores, estudantes, técnicos e pessoal de apoio logístico em áreas que incluem as ciências físicas, biológicas e sociais. No âmbito do API, o Brasil participa através do PROANTAR de cerca de 20 atividades, muitas delas formadas por redes nacionais e internacionais, em parcerias com dezenas de países.

Os projetos brasileiros de pesquisa têm como foco:

1) Interação entre as regiões da plataforma continental e o talude (região de quebra da plataforma) antárticos;

2) Efeitos da circulação oceânica no clima antártico e suas conexões com a América do Sul;

3) Química e física da alta atmosfera e sua conexão com a América do Sul;

4) Balanço de massa das geleiras da Península Antártica e seu impacto nos ecossistemas locais;

5) Estudo de adaptações evolutivas dos peixes antárticos;

6) Impacto das alterações ambientais locais nas estações antárticas, com ênfase na EACF.

Na região da quebra da plataforma e sobre a plataforma continental da Argentina, o GOAL, com a permissão do governo argentino, conduz estudos visando compreender melhor um dos ecossistemas mais importantes do hemisfério sul. Florações gigantescas de fitoplâncton (algas unicelulares dispersas individualmente ou em colônias) ocorrem ao longo da quebra da plataforma da Argentina (em águas com profundidades de até 200 metros), estendendo-se desde latitudes próximo ao rio da Prata (cerca de 35oS) até próximo às ilhas Malvinas (cerca de 52oS). A região da quebra de plataforma argentina no oceano Atlântico Sul é a região onde as águas costeiras patagônicas entram em contato com as águas da Corrente das Malvinas (CM). A penetração da CM para norte é somente freada pelo seu encontro, nas latitudes próximo ao rio da Prata, com a Corrente do Brasil (CB).

A massa fitoplanctônica da região da quebra da plataforma argentina floresce de acordo com a distribuição das propriedades físicas e químicas da água do mar. Essas, por sua vez, dependem da dinâmica das correntes e dos ventos na Patagônia e em redor do continente antártico. Os chamados bloons, ou florações, são em geral desencadeados pelos efeitos combinados do meio físico com o químico e o biológico.

Os estudos na região patagônica concentram-se na dinâmica das águas superficiais, na medição dos níveis de nutrientes presentes na água e na interação da radiação solar com a água do mar e seus constituintes. Como objetivo, espera-se determinar a importância dessa região do oceano Atlântico Sul como sumidouro de carbono do planeta e, por conseqüência, estabelecer parâmetros importantes que possam vir a ser usados na modelagem numérica de cenários futuros de mudanças globais.

O avanço da ciência e dos estudos climáticos tem levado a comunidade científica nacional e internacional a estudar e a tentar compreender melhor o papel do oceano Atlântico Sul no clima da América do Sul. Até o presente, essa região não foi extensivamente estudada. Os efeitos no clima e no tempo da América do Sul ainda não são completamente entendidos, especialmente nas regiões costeiras do sul e sudeste do Brasil. Essa região é caracterizada pelo surgimento e passagem de tempestades (frentes frias, tormentas e ciclones) que acabam por atingir a porção sul e sudeste da América do Sul. Um melhor entendimento dos processos de interação oceano-atmosfera que ocorrem nessa região produzirá uma melhora das previsões de tempo e clima para o Brasil e demais países sul-americanos.

O estudo climático trata de interações nas interfaces oceânica e atmosférica, onde se processam importantes trocas energéticas. Pequenas variações da temperatura da superfície do mar (TSM) podem acarretar grandes variações nos fluxos da interface ar-mar. Não obstante, a TSM também pode provocar impactos significativos no escoamento atmosférico e, por conseguinte, nos sistemas meteorológicos.

Confluência brasil-malvinas

Do ponto de vista oceanográfico, a porção sudoeste do oceano Atlântico Sul é bastante complexa, compreende as regiões costeiras adjacentes à costa da Argentina, Uruguai e Brasil, além da região de oceano profundo onde se encontram as águas quentes e salinas da Corrente do Brasil (CB) com as frias e menos salinas da Corrente das Malvinas (CM). Essa região marca o encontro das águas tropicais a subtropicais, formadas na região equatorial, com as águas de origem subantártica transportadas pela CM. Nessa região de encontro, conhecida como Confluência Brasil-Malvinas (CBM), as diferenças de TSM e entre as massas de água em camadas subsuperficiais podem chegar a mais de 5oC. Isso implica num gradiente muito grande, capaz de fazer as águas frias afundarem ao longo da fronteira de mistura entre a CB e a CM, num processo muito importante de geração de uma massa de água que se espalha pelo oceano Atlântico inteiro em subsuperfície.

Enquanto a CB se direciona para o sul, fazendo parte de um grande giro oceânico que compreende, além da própria CB, a Corrente do Atlântico Sul, a Corrente de Benguela e a Corrente Sul Equatorial, a CM se dirige para norte desde a sua região de formação na Passagem de Drake. Muitos pesquisadores consideram a CBM uma das regiões mais energéticas do oceano global. As instabilidades causadas pela interação entre a CB e a CM resultam em grande atividade em escalas espaciais de centenas de quilômetros e temporais de poucos meses, marcada pela formação de grandes meandros e de inúmeros vórtices típicos da região, comparáveis dinamicamente aos ciclones atmosféricos.

Observações inéditas do sistema acoplado oceano-atmosfera na região da CBM têm sido realizadas pelo GOAL no PROANTAR desde 2004. Através de medições simultâneas do oceano e da atmosfera, com instrumentos específicos, feitas a partir do NApOc Ary Rongel tem-se demonstrado que o sistema atmosférico é diretamente modulado pelos campos de TSM do oceano abaixo.

Quando as águas são mais quentes, maior turbulência é gerada na região da atmosfera imediatamente acima do oceano. A atmosfera é, dessa forma, energizada e ventos mais intensos são geralmente produzidos. Um maior conteúdo de vapor d’água é então disponibilizado para a atmosfera. Sobre as águas frias, a atmosfera se comporta ao contrário, sendo mais seca e gerando ventos menos intensos.

As observações tomadas a bordo do navio estão servindo para os pesquisadores do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) do INPE melhorarem suas previsões meteorológicas de tempo e clima para a região sul-sudeste do Brasil.

No aspecto clima, águas mais quentes no oceano Atlântico Sul podem acarretar maior incidência de fenômenos atmosféricos extremos como o ciclone Catarina, que atingiu a costa sul do Brasil em março de 2004. No limite, assim como o aumento progressivo da TSM nas águas do golfo do México pode gerar maior incidência de furacões nos Estados Unidos, a região sul do Brasil poderia também passar a ser afetada por eventos atmosféricos extremos alimentados pelo oceano.

O constante monitoramento dos processos de acoplamento entre a atmosfera e o oceano, assim como os de formação de massas d’água profundas é crucial para o entendimento das mudanças no clima da Terra. Em cenários de aquecimento global ou local da atmosfera, como é o caso da região da Península Antártica, um pequeno aumento da temperatura média sazonal (de inverno ou de verão) pode acarretar menos gelo sendo formado na superfície do mar. Isso tem como conseqüência a diminuição da quantidade de sal liberado para as camadas mais profundas do oceano, afetando a formação da água de fundo.

Os trabalhos realizados pelo GOAL cresceram em complexidade desde a criação das redes de pesquisa do CNPq e durante o API. O NApOc Ary Rongel, ainda bravo desbravador das águas austrais, encontra-se no limite de sua utilização atendendo aos inúmeros projetos e às necessidades logísticas da EACF. Soma-se a isso o apoio aos pesquisadores do PROANTAR que realizam acampamentos em locais remotos das ilhas e da península, ou nos refúgios mantidos pela SeCIRM nesses locais.

O atual navio tem pouco espaço a bordo para uma equipe multidisciplinar de pesquisadores, e seus equipamentos muitas vezes não são adequados para a realização de algumas atividades cruciais. Um exemplo disso é a capacidade limitada de lançar ao mar e recolher equipamentos para medir correntes marinhas, e monitorar a formação de massas de água ao longo do tempo. Ao mesmo tempo, adaptações ao guincho oceanográfico que liga os equipamentos que são lançados a até 3 mil metros no mar nem sempre funcionam corretamente, demandando inspeções e manutenção contínua. Os laboratórios têm espaço limitado e, mesmo com os pesquisadores trabalhando nos turnos noturnos e diurnos, o problema persiste.

Considerando a importância estratégica dos estudos no continente antártico e oceano Austral para o nosso país, o presidente Luiz Inácio Lula da Silva visitou a EACF e o NApOc Ary Rongel em fevereiro de 2008.

Após ordem presidencial, a Marinha do Brasil adquiriu neste ano de 2008 o navio Ocean Empress. Esse navio, ainda a ser batizado no Brasil, foi originalmente construído em 1974, nos Estados Unidos. Em 1988 o navio foi convertido em navio pesqueiro na Noruega. Nessa oportunidade, obras estruturais de grande vulto foram executadas e, da estrutura original do navio, apenas a quilha foi preservada. Dessa forma, o ano de 1988 pode ser, na prática, considerado como o seu novo ano de construção. Atualmente o navio encontra-se no estaleiro Bredo, em Bremerhaven, Alemanha, onde está realizando uma série de reparos e obras.

Brasil presente

Podemos dizer com coragem e orgulho que o nosso país está fomentando de maneira sustentável o estabelecimento de redes de pesquisa que enfoquem as inter-relações entre os oceanos Austral e Atlântico Sul com a atmosfera e a massa continental gelada, e gelo marinho na Antártica. O estudo do sistema acoplado oceano-atmosfera-criosfera é demais importante para ser deixado de fora das projeções de cenários de mudanças globais para o Brasil e, especialmente para as regiões sul e sudeste.

Muito recentemente, o CNPq promoveu uma chamada pública para projetos que irão constituir os Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia (INCT). Há poucos dias tivemos a grande notícia que o INCT da Criosfera foi aprovado, colocando o grupo do GOAL e outros pesquisadores das áreas físicas brasileiras em posição confortável para realizar suas pesquisas a partir de 2009.

Com a incorporação do novo navio ao PROANTAR, resta-nos seguir trabalhando com tranqüilidade, produzindo ciência de boa qualidade e contribuindo para a formação de novos recursos humanos nas áreas de oceanografia e meteorologia no Brasil.

*Ronald Buss de Souza é doutor em oceanografia física pela Universidade de Southampton, Reino Unido, pesquisador do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e chefe do Serviço do Projeto Antártico do Instituto.