Corrente Circumpolar Antártica

Circunstância Antártica Corrente, mostrando ramos que ligam à circulação termohalina maior

A Corrente Circumpolar Antártica (ACC) é uma corrente oceânica que flui no sentido horário (visto do Pólo Sul) de oeste para leste ao redor da Antártica. Um nome alternativo para o ACC é West Wind Drift. O ACC é a característica de circulação dominante do Oceano Antártico e tem um transporte médio estimado em 100–150 Sverdrups (Sv, milhão m³/s), ou possivelmente ainda mais alto, tornando-o a maior corrente oceânica. A corrente é circumpolar devido à falta de qualquer massa de terra conectando-se com a Antártida e isso mantém as águas quentes do oceano longe da Antártida, permitindo que o continente mantenha sua enorme camada de gelo.

Associada à Corrente Circumpolar está a Convergência Antártica, onde as águas frias da Antártica encontram as águas mais quentes do subantártico, criando uma zona de ressurgência de nutrientes. Estes alimentam altos níveis de fitoplâncton com copépodes e krill associados e cadeias alimentares resultantes que sustentam peixes, baleias, focas, pinguins, albatrozes e uma grande variedade de outras espécies.

O ACC é conhecido dos marinheiros há séculos; acelera muito qualquer viagem de oeste a leste, mas torna a navegação extremamente difícil de leste a oeste, embora isso se deva principalmente aos ventos predominantes de oeste. A história de Jack London "Make Westing" e as circunstâncias que antecederam o motim no Bounty ilustram de forma pungente a dificuldade que causou aos marinheiros que tentavam contornar o Cabo Horn na direção oeste na rota do clipper de Nova York à Califórnia. A rota de clipper para o leste, que é a rota de navegação mais rápida do mundo, segue o ACC em torno de três cabos continentais - Cabo das Agulhas (África), Cabo Sudeste (Austrália) e Cabo Horn (América do Sul).

A corrente cria os giros de Ross e Weddell.

Estrutura

A Corrente Circumpolar Antártica é o sistema atual mais forte nos oceanos mundiais e a única corrente oceânica que liga todos os principais oceanos: o Oceano Atlântico, o Índico e o Pacífico. frentes de densidade da água do mar após Orsi, Whitworth & Nowlin 1995.

O ACC conecta os oceanos Atlântico, Pacífico e Índico, sendo a principal via de intercâmbio entre eles. A corrente é fortemente limitada pelo relevo e características batimétricas. Para rastreá-lo começando arbitrariamente na América do Sul, ele flui através da Passagem de Drake entre a América do Sul e a Península Antártica e então é dividido pelo Arco Scotia a leste, com um ramo raso e quente fluindo ao norte na Corrente das Malvinas e um mais profundo ramo passando pelo Arco mais a leste antes de virar também para o norte. Passando pelo Oceano Índico, a corrente primeiro retroflete a Corrente das Agulhas para formar a Corrente de Retorno das Agulhas antes de ser dividida pelo Planalto Kerguelen e, em seguida, movendo-se para o norte novamente. A deflexão também é vista ao passar pela dorsal meso-oceânica no sudeste do Pacífico.

Frentes

A corrente é acompanhada por três frentes: a frente Subantártica (SAF), a frente Polar (PF) e a frente ACC Sul (SACC). Além disso, as águas do Oceano Antártico são separadas das águas subtropicais mais quentes e salgadas pela frente subtropical (STF).

O limite norte do ACC é definido pela borda norte do SAF, sendo esta a água mais setentrional a passar pela Passagem de Drake e, portanto, ser circumpolar. Grande parte do transporte ACC é realizado nesta frente, que é definida como a latitude na qual um mínimo de salinidade subsuperficial ou uma camada espessa de água subantártica não estratificada aparece pela primeira vez, permitido pela estratificação de densidade dominante em temperatura. Ainda mais ao sul encontra-se o PF, que é marcado por uma transição para águas superficiais antárticas muito frias e relativamente frescas na superfície. Aqui um mínimo de temperatura é permitido pela estratificação de densidade dominante da salinidade, devido às temperaturas mais baixas. Mais ao sul ainda está o SACC, que é determinado como a extensão mais ao sul das Águas Profundas Circumpolares (temperatura de cerca de 2 °C a 400 m). Essa massa de água flui ao longo da quebra da plataforma da Península Antártica ocidental e, portanto, marca a água mais ao sul que flui através da Passagem de Drake e, portanto, circumpolar. A maior parte do transporte é realizada nas duas frentes intermediárias.

O transporte total do ACC na Passagem de Drake é estimado em cerca de 135 Sv, ou cerca de 135 vezes o transporte de todos os rios do mundo combinados. Há uma adição relativamente pequena de fluxo no Oceano Índico, com o transporte ao sul da Tasmânia atingindo cerca de 147 Sv, ponto em que a corrente é provavelmente a maior do planeta.

Dinâmica

A corrente circumpolar é impulsionada pelos fortes ventos de oeste nas latitudes do Oceano Antártico.

O ACC (círculo vermelho perto do meio da imagem) em relação à circulação termohalina global (animação)

Nas latitudes onde existem continentes, os ventos que sopram em águas superficiais leves podem simplesmente acumular água leve contra esses continentes. Mas no Oceano Antártico, o impulso transmitido às águas superficiais não pode ser compensado dessa maneira. Existem diferentes teorias sobre como a Corrente Circumpolar equilibra o momento transmitido pelos ventos. O crescente impulso para o leste transmitido pelos ventos faz com que as parcelas de água se desloquem para fora do eixo de rotação da Terra (em outras palavras, para o norte) como resultado da força de Coriolis. Este transporte de Ekman para o norte é equilibrado por um fluxo impulsionado pela pressão para o sul abaixo das profundidades dos principais sistemas de cristas. Algumas teorias conectam esses fluxos diretamente, implicando que há ressurgência significativa de águas profundas e densas no Oceano Antártico, transformação dessas águas em águas superficiais leves e uma transformação das águas na direção oposta ao norte. Tais teorias ligam a magnitude da Corrente Circumpolar com a circulação termohalina global, particularmente as propriedades do Atlântico Norte.

Alternativamente, redemoinhos oceânicos, o equivalente oceânico de tempestades atmosféricas, ou os meandros em grande escala da Corrente Circumpolar podem transportar diretamente o momento para baixo na coluna de água. Isso ocorre porque tais fluxos podem produzir um fluxo líquido para o sul nas calhas e um fluxo líquido para o norte sobre os cumes sem exigir qualquer transformação de densidade. Na prática, tanto os mecanismos termohalinos quanto os de redemoinhos/meandros provavelmente são importantes.

A corrente flui a uma taxa de cerca de 4 km/h (2,5 mph) sobre Macquarie Ridge, ao sul da Nova Zelândia. O ACC varia com o tempo. Prova disso é a Onda Circumpolar Antártica, uma oscilação periódica que afeta o clima de grande parte do hemisfério sul. Há também a oscilação antártica, que envolve mudanças na localização e na força dos ventos antárticos. Tendências na Oscilação Antártica foram hipotetizadas para explicar um aumento no transporte da Corrente Circumpolar nas últimas duas décadas.

Formação

As estimativas publicadas sobre o início da Corrente Circumpolar Antártica variam, mas é comumente considerada como tendo começado no limite Eoceno/Oligoceno. O isolamento da Antártida e a formação do ACC ocorreram com as aberturas da Passagem da Tasmânia e da Passagem de Drake. O Mar da Tasmânia separa a Antártica Oriental e a Austrália, e é relatado que abriu para a circulação de água em 33,5 Ma. O momento da abertura da Passagem de Drake, entre a América do Sul e a Península Antártica, é mais controverso; evidências tectônicas e sedimentares mostram que ela poderia ter sido aberta antes de 34 Ma, as estimativas da abertura da passagem de Drake estão entre 20 e 40 Ma. O isolamento da Antártida pela corrente é creditado por muitos pesquisadores por causar a glaciação da Antártica e o resfriamento global na época do Eoceno. Modelos oceânicos mostraram que a abertura dessas duas passagens limitava a convergência do calor polar e causava um resfriamento da temperatura da superfície do mar em vários graus; outros modelos mostraram que os níveis de CO₂ também desempenharam um papel significativo na glaciação da Antártida.

Fitoplâncton

A corrente de Falkland transporta águas frias ricas em nutrientes do ACC para o norte para a Confluência Brasil-Malvinas. A concentração de clorofila de Phytoplankton é mostrada em azul (concentrações mais baixas) e amarelo (concentrações mais altas).

Os ciclos de gelo do mar antártico são sazonais, em fevereiro-março a quantidade de gelo do mar é menor, e em agosto-setembro o gelo do mar está em sua maior extensão. Os níveis de gelo têm sido monitorados por satélite desde 1973. A ressurgência das águas profundas sob o gelo do mar traz quantidades substanciais de nutrientes. À medida que o gelo derrete, a água derretida fornece estabilidade e a profundidade crítica fica bem abaixo da profundidade de mistura, o que permite uma produção primária líquida positiva. À medida que o gelo do mar recua, algas epônticas dominam a primeira fase da floração, e uma forte floração dominada por diatomáceas segue o derretimento do gelo para o sul.

Outra floração de fitoplâncton ocorre mais ao norte, perto da convergência antártica, aqui os nutrientes estão presentes da circulação termohalina. As florações de fitoplâncton são dominadas por diatomáceas e pastadas por copépodes no oceano aberto e por krill mais perto do continente. A produção de diatomáceas continua durante o verão e as populações de krill são sustentadas, trazendo um grande número de cetáceos, cefalópodes, focas, pássaros e peixes para a área.

Acredita-se que a proliferação de fitoplâncton seja limitada pela irradiância na primavera austral (hemisfério sul) e pelo ferro biologicamente disponível no verão. Grande parte da biologia da área ocorre ao longo das principais frentes da corrente, as frentes subtropical, subantártica e polar antártica, áreas associadas a mudanças de temperatura bem definidas. O tamanho e a distribuição do fitoplâncton também estão relacionados às frentes. O microfitoplâncton (>20 μm) é encontrado nas frentes e nos limites do gelo marinho, enquanto o nanofitoplâncton (<20 μm) é encontrado entre as frentes.

Estudos de estoques de fitoplâncton no mar do sul mostraram que a Corrente Circumpolar Antártica é dominada por diatomáceas, enquanto o Mar de Weddell tem abundantes cocolitoforídeos e silicoflagelados. Pesquisas no sudoeste do Oceano Índico mostraram variação do grupo de fitoplâncton com base em sua localização em relação à frente polar, com diatomáceas dominando o sul da frente e dinoflagelados e flagelados em populações mais altas ao norte da frente.

Algumas pesquisas foram realizadas sobre o fitoplâncton antártico como um sumidouro de carbono. As áreas de águas abertas deixadas pelo derretimento do gelo são boas áreas para a proliferação de fitoplâncton. O fitoplâncton retira carbono da atmosfera durante a fotossíntese. À medida que as flores morrem e afundam, o carbono pode ser armazenado em sedimentos por milhares de anos. Estima-se que esse sumidouro natural de carbono remova 3,5 milhões de toneladas do oceano a cada ano. 3,5 milhões de toneladas de carbono retiradas do oceano e da atmosfera equivalem a 12,8 milhões de toneladas de dióxido de carbono.

Estudos

Uma expedição realizada em maio de 2008 por 19 cientistas estudou a geologia e a biologia de oito montes marinhos de Macquarie Ridge, bem como a Corrente Circumpolar Antártica para investigar os efeitos da mudança climática no Oceano Antártico. A corrente circumpolar funde as águas dos oceanos Atlântico, Índico e Pacífico e carrega até 150 vezes o volume de água que flui em todos os rios do mundo. O estudo descobriu que qualquer dano aos corais de água fria alimentados pela corrente terá um efeito duradouro. Depois de estudar a corrente circumpolar, fica claro que ela influencia fortemente o clima regional e global, bem como a biodiversidade subaquática. O assunto foi caracterizado recentemente como "o pico espectral da circulação extratropical global em ≈ 10^4 quilômetros".

A corrente ajuda a preservar naufrágios de madeira, evitando que os "vermes de navio" de atingir alvos como o navio de Ernest Shackleton, o Endurance.