Derretimento superficial e descarga de água de derretimento nos últimos 34 anos na Península Antártica

Abstract

Esta tese investiga o comportamento espaço-temporal do derretimento superficial e o aporte efetivo de água de derretimento ao oceano na Península Antártica durante o período 1980 – 2014, em resolução anual. Foi utilizado um modelo empírico baseado nos dias de temperatura positiva, calibrado com dados de ablação medidos em 29 estacas glaciológicas posicionadas no domo Bellingshausen (ilha Rei George), durante os verões de 2007 a 2012. O modelo foi validado na mesma área por medidas independentes de ablação, realizadas em estacas e por um sensor ultrassônico, durante os verões de 1998 e 2000. Nas ilhas Livingston e Vega, o modelo foi validado por medidas de balanço de massa superficial de verão, inverno e anual, integradas espacialmente, durante o período de 2001 – 2011 e 1999 – 2014, respectivamente para cada ilha. Dados de reanálise ERA-Interim foram regionalizados e utilizados para a alimentação do modelo. O método de regionalização foi validado utilizando dados atmosféricos medidos em 28 estações meteorológicas. Durante o período estudado, o derretimento superficial médio foi 75 Gt, com desvio padrão de 54 Gt. A descarga de derretimento média foi de 9 Gt, com desvio padrão de 8 Gt. O máximo derretimento superficial ocorreu em 1985 (129 Gt) e de descarga efetiva em 1993 (40 Gt). Ambos apresentaram valores mínimos em 2014 (26 Gt e 0,37 Gt, respectivamente). Não foram identificadas tendências temporais estatisticamente significativas para a área total investigada. Os resultados mostram que a área flutuante produziu 68% do derretimento superficial médio e 61% da descarga efetiva média, enfatizando sua importância para a hidrografia costeira. Durante os 7 anos que precederam o colapso da plataforma de gelo Larsen B, a retenção do derretimento superficial foi maior que 95% nas áreas flutuantes, acompanhada de persistentes anomalias negativas de descarga de derretimento. Excluindo as ilhas, as adjacências da plataforma de gelo Larsen B exibiram os maiores derretimento superficial e descarga de derretimento específicos, enfatizando a importância do fluxo de água de derretimento para a desestabilização e colapso de plataformas de gelo. Não foi possível estabelecer uma relação quantitativa entre os índices de Oscilação Sul e Oscilação Antártica e os padrões de derretimento superficial. Entretanto, foi observado que anomalias concomitantemente negativas nos dois índices ocorreram em 1993 e 2006, coincidindo com anomalias positivas de derretimento superficial e descarga de derretimento abrangendo a totalidade da área de estudo. Na região leste da Península Antártica foram encontradas tendências estatisticamente significativas de decréscimo do derretimento superficial, as quais podem estar associadas ao aumento da extensão do gelo marinho no mar de Weddell. A fragmentação da área de estudo resultou em tendências temporais diferentes entre si e com significâncias estatísticas mais fortes, demonstrando que a Península Antártica não se comporta como uma unidade climática e glaciológica.

This work investigates the spatio-temporal behavior of the surface melt and runoff on the Antarctic Peninsula from 1980 to 2014 in annual resolution. An empirical model based on the Positive Degree Days approach was used to estimate the surface melt and runoff. The model was calibrated using ablation data measured in 29 glaciological stakes at Bellingshausen Dome (King George Island), from 2007 to 2012. The model was validated at the same area using independent measurements carried out in 1998 and 2000, using ablation stakes and an ultrasonic ranger. In the Livingston and Vega islands, the model was validated by winter, summer and annual surface mass balance measurements, spatially integrated, from 2001 – 2011 and 1999 – 2014, respectively for each island. The model was fed by ERA-Interim downscaled reanalysis data. This downscaling method was validated using atmospheric measurements from 28 weather stations. During the studied period, the average surface melt was 75 Gt with standard deviation of 54 Gt. The average runoff was 9 Gt with 8 Gt of standard deviation. Surface melt maximum values occurred in 1985 (129 Gt), while in 1993 occurred the maximum runoff (40 Gt). Both showed minimum values in 2014 (surface melt 26 Gt, runoff 0.37 Gt). No statistical significant trends exist for the total area. The results reveal that the floating ice areas produce 68% of the mean runoff and 61% of the mean surface melt, emphasizing their importance to coastal hydrography. During the seven years preceding the Larsen B collapse, surface melt retention was higher than 95% on the floating ice areas, together with persistent negative runoff anomalies. Excluding the islands, the vicinity of this former ice shelf exhibits the highest specific surface melt and runoff. This emphasizes the importance of meltwater flow and retention for ice shelf breakup. It was not possible to establish a quantitative relation between climatic modes, such as the Southern Oscillation and the Southern Annular Mode, and the meltwater production. Nevertheless, two widespread surface melt positive anomalies occurred in 1993 and 2006, concomitantly to negative anomalies in both indexes. The east area of the Antarctic Peninsula shows statistically significant trends for surface melt and runoff decrease. These trends may be related to an increase in sea ice extent in the Weddell Sea during the same period. The fragmentation of the study area led to different temporal trends with increased statistical significance. It demonstrates that the Antarctic Peninsula does not behave as a climatological and glaciological unity.