Perda de gelo na Antártica já é inevitável, e isso é uma má notícia para as áreas litorâneas

A frente de uma geleira encontra o mar na Antártica: o manto de gelo do continente contém água suficiente para elevar o nível global do mar em cerca de 58 metros. Qiyue SunA elevação do nível do mar é um dos sinais mais visíveis das mudanças climáticas, que ameaça as comunidades costeiras situadas em litorais de baixa altitude em todo o mundo. Hoje, cerca de 1 bilhão de pessoas vivem em áreas costeiras; cerca de 100 milhões delas a menos de 1 metro acima do nível do mar, altamente expostas a inundações.

A longo prazo, quando se trata da futura elevação do nível do mar, um lugar é mais importante do que qualquer outro: a Antártica.

O continente gelado contém gelo suficiente para elevar o nível global do mar em cerca de 58 metros. Mas os cientistas têm discordado sobre uma questão fundamental: a Antártica ganhará mais gelo do que perderá neste século ou perderá mais gelo do que ganhará?

Em um novo estudo publicado na revista científica Nature Geoscience, nós analisamos centenas de milhares de cenários futuros possíveis e o impacto de cada um deles sobre o manto de gelo da Antártica.

Constatamos que a perda de gelo na Antártica neste século é inevitável — mesmo que o mundo limite o aquecimento global a 1,5 grau Celsius, a meta mais ambiciosa do Acordo de Paris sobre o clima de 2015.

Por que o comportamento do manto de gelo da Antártica é tão difícil de prever

O futuro do manto de gelo da Antártica depende de uma cadeia de eventos.

As emissões de gases de efeito estufa provenientes de veículos, usinas de energia movidas a carvão e gás natural e outras fontes ao redor do mundo determinam o quanto o oceano e o ar ao redor da Antártica se aquecem. Esse aquecimento define como as plataformas de gelo nas margens do continente derretem e com que rapidez as geleiras por trás delas deslizam sobre o leito rochoso. Quando essas plataformas de gelo ficam mais finas ou desmoronam, estudos mostram que o fluxo das geleiras se acelera.

Uma equipe de pesquisa europeia explica de que maneiras a Antártica está vulnerável à perda de gelo proveniente do oceano e como os modelos funcionam. TiPACCS.

Cada etapa se baseia em suposições sobre as quais os cientistas ainda não chegaram a um consenso, por exemplo, como as plataformas de gelo desmoronam. Suposições diferentes levam a respostas diferentes e, como cada etapa influencia a seguinte, as diferenças aumentam — o que os cientistas chamam de incerteza em cascata. Como resultado, equipes de pesquisa em todo o mundo não conseguem chegar a um consenso sobre se a Antártica ganhará ou perderá gelo neste século.

A neve é parte do quebra-cabeça. O ar mais quente retém mais umidade; portanto, à medida que as temperaturas aumentam, é provável que caia mais neve na Antártica. Em algumas projeções, essa neve extra compensa o gelo perdido devido ao aquecimento do oceano, e o manto de gelo, na verdade, cresce.

Avaliando futuros possíveis

Um dos principais motivos para essa divergência persistente envolve o custo da computação.

Cada simulação do manto de gelo é executada com apenas um conjunto de premissas para cada etapa da cadeia, desde a quantidade de gases de efeito estufa que emitimos até o comportamento do gelo. Uma única simulação pode manter um supercomputador ocupado por dias, de modo que nenhuma equipe consegue testar todas as combinações plausíveis.

Nossa equipe de cientistas de dados, glaciologistas e oceanógrafos tomou um atalho. Uma iniciativa internacional chamada Projeto de Intercomparação de Modelos de Camadas de Gelo, ou ISMIP6, construiu um grande arquivo de simulações da Antártica mostrando como o gelo responde em diferentes circunstâncias. Treinamos um modelo de aprendizado de máquina baseado em física nesse arquivo para aprender como o resultado de cada simulação depende de suas premissas físicas, como a facilidade com que o gelo desliza sobre o leito rochoso. O modelo de aprendizado de máquina faz em uma fração de segundo o que levava dias para os modelos originais, prevendo a variação do nível do mar com precisão semelhante.

O satélite Grace da NASA tem monitorado a perda de massa de gelo ao longo dos anos.
NASA

Essa velocidade nos permitiu executar milhões de combinações e comparar centenas de milhares de futuros possíveis com dados de satélites que medem a massa do manto de gelo a partir do espaço, detectando pequenas variações na gravidade da Terra. Apenas os cenários que conseguiram corresponder ao que os satélites observaram desde 2002 foram selecionados.

Os cenários selecionados apontam para uma direção: a Antártica perderá mais gelo do que ganhará neste século, mesmo que a Humanidade consiga limitar o aquecimento global a 1,5°C.

Isso significa que a Antártica contribuirá mais para a elevação do nível do mar, que já está sendo impulsionada pelo derretimento da camada de gelo da Groenlândia e das geleiras de montanhas, bem como pelo aquecimento das temperaturas oceânicas, que faz com que a água se expanda.

O que uma previsão mais precisa pode fazer

As principais lições do nosso estudo são que as emissões de gases de efeito estufa são importantes e que a neve adicional não salvará a Antártica. Cada tonelada de gás de efeito estufa que os seres humanos puderem evitar emitir hoje reduz a quantidade de gelo que a Antártica perderá neste século, e o benefício – um aumento mais lento e menor do nível do mar – perdurará por centenas de anos.

Em um cenário com emissões muito altas, nossos resultados mostram um potencial efeito dominó mais rápido. Um oceano em rápido aquecimento afina as plataformas de gelo; plataformas enfraquecidas se fragmentam, e o gelo das geleiras flui para o oceano mais rapidamente. Cada etapa facilita a seguinte. Juntas, essas etapas poderiam resultar em uma elevação de até 25 centímetros no nível do mar proveniente apenas da Antártica até 2100 – o suficiente para inundar permanentemente as casas de mais de 10 milhões de pessoas.

Quais tipos de modelos ajudam os cientistas a compreender o derretimento do gelo e como eles se relacionam para ajudar a prever o futuro da camada de gelo da Antártica. À esquerda, como as emissões de gases de efeito estufa alteram o clima, incluindo o gelo marinho, o oceano e a dinâmica atmosférica, que influenciam uns aos outros e os níveis de aquecimento global. À direita, o que é considerado em um modelo de manto de gelo, incluindo o derretimento e o colapso das plataformas de gelo e como o gelo desliza. Cada etapa acrescenta incerteza.
Yucheng Lin

Das mais de 20 suposições físicas sobre a Antártica, três são as mais importantes para compreender a elevação futura do nível do mar: como as plataformas de gelo respondem ao aquecimento do oceano, como o gelo desliza sobre o leito rochoso e a que velocidade o oceano e o ar ao redor da Antártica se aquecem. Compreender melhor esses processos seria o que mais contribuiria para aprimorar as projeções sobre o nível do mar.

O que ainda falta

Nosso estudo está longe de ser a palavra final.

Alguns processos estão ausentes nas simulações atuais, de modo que nosso modelo de aprendizado de máquina não consegue aprender sobre eles – por exemplo, como o gelo racha e se quebra e como os rios e lagos sob o manto de gelo mudam ao longo do tempo. Qualquer um desses fatores poderia alterar nossa compreensão sobre a rapidez com que o gelo da Antártica chega ao mar e se as comunidades costeiras têm tempo suficiente para se adaptar.

O que nosso estudo oferece é uma maneira muito mais rápida de testar combinações de hipóteses que seriam muito caras para serem simuladas uma a uma. Isso fornece uma base mais clara para as decisões que as comunidades costeiras em todo o mundo já estão tendo que tomar.

Yucheng Lin recebe financiamento da City University of Hong Kong (projeto número 9610793).

Robert Kopp recebe financiamento da U.S. National Science Foundation (NSF) e da National Aeronautics and Space Administration (Nasa).

Artigo publicado originalmente na The Conversation Brasil sob licença Creative Commons. O texto não foi alterado.