Longevidade das Ondas Explicado por Investigadores Portugueses

O fenómeno associado à longevidade das ondas foi recentemente desvendado. Pela primeira vez, é possível perceber o impacto das ondas internas na regulação do clima terrestre.

Publicado 24/08/2020, 17:06 WEST
Manifestação superficial de um trem de ondas internas próximas da superfície ao largo de Cape Cod, ...

Manifestação superficial de um trem de ondas internas próximas da superfície ao largo de Cape Cod, em Massachusetts. Este trem caracteriza-se por bandas de mar liso (espelhado) e bandas de aspeto mais rugoso. À superfície o deslocamento vertical da água é quase impercetível (de apenas dezenas de centímetros), mas em profundidade os deslocamentos das ondas podem exceder 100 metros de amplitude.

Fotografia de José da Silva

Investigadores da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP) e do Centro Interdisciplinar de Investigação Marinha e Ambiental (CIIMAR) desenvolveram um estudo sobre o impacto das ondas na circulação geral dos oceanos.

A investigação, que foi muito além das ondas que habitualmente vemos à superfície nas praias, mostrou como a existência simultânea de ondas de diferentes modos pode ter um impacto significativo no tempo de vida das ondas e, consequentemente, na mistura entre as águas marinhas próximas à superfície.

Pela ressonância entre ondas internas mais profundas e de maior dimensão, com ondas mais próximas da superfície, foi possível perceber as suas implicações no clima do planeta Terra.


O oceano tem um papel fundamental na regulação do clima
As ondas internas são relevantes para a estrutura térmica da superfície do oceano e na evolução do sistema climático terrestre. O oceano tem o papel de controlar amplitudes térmicas à superfície e é responsável por cerca de 50% da captação do carbono e libertação de oxigénio na atmosfera.

A investigação sobre a longevidade das ondas veio assim revelar a importância que as ondas internas têm na estrutura térmica nas camadas mais superficiais do oceano, através da mistura entre as águas marinhas, com consequências ao nível do clima e da biodiversidade marinha que vive à superfície do oceano, como por exemplo o fitoplâncton. 

A estratificação do oceano, ou seja, a crescente separação entre a água quente no topo e, a fria nas suas profundezas, implica, por outro lado, ondas internas mais intensas e consequente crescente mistura vertical. De momento, estas relações e o efeito que delas provém são ainda pouco conhecidos.

A estratificação é causada pelas oscilações de densidade das ondas internas
As ondas internas são oscilações de densidade que se propagam ao longo da estratificação interna do oceano, considerada agora como essencial à dinâmica deste. Resultam, geralmente, de marés barotrópicas, que fluem sobre a topografia inferior, causando a propagação de oscilações de densidade.

As ondas de larga escala propagam-se e desintegram-se em ondas internas não lineares e de curta escala, com frequência mais alta. As observações das ondas internas de curta escala estão associadas a estruturas verticais na coluna de água. Os modos verticais mais altos também foram recentemente documentados, mas geralmente são de duração mais curta.

A estratificação e a deformação ajudam a esclarecer, de certa forma, o caráter de curta duração das ondas, documentado na literatura. A troca de energia por ressonância entre dois sistemas oscilantes é um fenómeno comum no mundo natural, o que poderia explicar a longevidade das ondas.

As ondas têm um papel mais influente nas zonas costeiras
O estudo, liderado por Jorge Magalhães, docente da FCUP e investigador do CIIMAR, e M. C. Buijsman, investigador norte-americano, teve a coautoria de José da Silva, também docente na FCUP e investigador no CIIMAR, e foi realizado no Mar da Andamão, ao largo da Tailândia.

O Mar de Andamão é já uma região de estudo clássica para investigação desde as primeiras medições e pesquisas no oceano. A zona é única pelas características distintas em relação à batimetria, correntes e estratificação que oferece.

A FCUP e o CIIMAR apresentam-se como pioneiros no estudo que descreve o fenómeno da longevidade das ondas e que revela, pela primeira vez, imagens de alta resolução conseguidas através de observações de satélite e do modelo MITgcm – Massachusetts Institute of Technology general circulation model. O modelo é um código numérico de computador que resolve as equações de movimento que governam o oceano ou a atmosfera da Terra. A configuração do modelo é bidimensional, totalmente não linear e não hidrostática, com batimetria realista, estratificação e correntes de marés, estendendo-se na horizontal por 1800 quilómetros.

Do continente asiático até ao norte de Portugal
O trabalho está agora a ser desenvolvido na zona do Rio Douro, que, através da sua pluma, consegue gerar ondas internas passíveis de detetar por satélite. As imagens de satélite não têm precedentes e mostram as ondas internas de modo de longa escala e longa duração.

Este estudo revela que não são apenas os rios de grande caudal, como o Rio Columbia na costa oeste dos Estados Unidos, que conseguem gerar ondas internas na região litoral. O trabalho de investigação na região do Douro, ainda em desenvolvimento, irá expor que os rios de caudal moderado também podem gerar ondas e, consequentemente ter um papel mais preeminente nas zonas costeiras do planeta Terra.

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