Quando as camadas de gelo glacial derretem, algo contra-intuitivo acontece com o nível do mar. A lógica pode sugerir que os níveis próximos aumentariam, mas, em vez disso, eles caíram. A milhares de quilômetros de distância, no entanto, eles sobem em uma espécie de efeito gangorra. Por quê? A resposta é que a água se dispersa devido à perda da atração gravitacional em direção ao manto de gelo.

Os padrões de como isso acontece são chamados de impressões digitais do nível do mar, uma vez que cada incidência é única. Elementos do conceito – que está no centro do entendimento de que os níveis globais do mar não aumentam uniformemente – existem há mais de um século, e a ciência moderna do nível do mar foi construída em torno dele. Mas há muito tempo existe uma lacuna de conhecimento na teoria amplamente aceita. Uma impressão digital do nível do mar nunca foi definitivamente detectada pelos pesquisadores.

Uma equipe de cientistas - liderada pela aluna de Harvard Sophie Coulson e incluindo o geofísico de Harvard Jerry X. Mitrovica - acredita ter detectado o primeiro. Os resultados são descritos em um novo estudo publicado quinta-feira na Science . O trabalho valida quase um século de ciência do nível do mar e ajuda a solidificar a confiança em modelos que preveem mudanças futuras, projeções que se tornaram mais importantes no planeta em aquecimento.

"As projeções do nível do oceano, planejamento urbano e costeiro - tudo isso - foi construído sobre a ideia de impressões digitais", disse Mitrovica, Frank B. Baird Jr. Professor de Ciências no Departamento de Ciências da Terra e Planetárias. “É por isso que as impressões digitais são tão importantes. Eles permitem que você estime como será a geometria das mudanças no nível do mar... então agora temos muito mais confiança em como as mudanças no nível do mar vão evoluir. … Se a física das impressões digitais não estivesse correta, então teríamos que repensar todas as pesquisas modernas do nível do mar.”

As impressões digitais do nível do mar têm sido notoriamente difíceis de rastrear por causa das grandes flutuações nos níveis dos oceanos causadas pela mudança das marés, correntes e ventos. Isso apresenta aos pesquisadores o desafio de tentar detectar movimentos milimétricos da água e vinculá-los ao derretimento de geleiras a milhares de quilômetros de distância.

Mitrovica comparou a busca com a da partícula subatômica o bóson de Higgs.

“Quase todos os físicos pensavam que o Higgs existia, mas foi uma conquista transformadora quando foi detectado com firmeza”, disse Mitrovica. “Na física do nível do mar, quase todo mundo assumiu que as impressões digitais existiam, mas nunca foram detectadas em um nível de confiança comparável”.

O novo estudo usa dados de satélite recém-divulgados de uma agência europeia de monitoramento marinho que capturou mais de 30 anos de observações ao redor do manto de gelo da Groenlândia e grande parte do oceano perto da Groenlândia para capturar os níveis crescentes e decrescentes dos oceanos a partir da impressão digital.

Os dados de satélite chamaram a atenção de Mitrovica e seu colega David Sandwell, da Scripps Institution of Oceanography. Normalmente, os registros dessa região só se estendiam até o extremo sul da Groenlândia, mas nesta nova versão os dados chegaram a 10 graus mais altos em latitude, permitindo que os cientistas visualizassem uma possível dica da gangorra causada pela impressão digital.

Mitrovica rapidamente se voltou para Coulson, um ex-aluno de doutorado em seu laboratório e agora pós-doutorando no Laboratório Nacional de Los Alamos, para verificar se esse era realmente o sinal de impressão digital que os cientistas do nível do mar vinham perseguindo há décadas.

“Ela foi a melhor pessoa para… modelar com precisão como seria a impressão digital, dada nossa compreensão de como a camada de gelo da Groenlândia está perdendo massa, e ela pôde estabelecer se essa previsão correspondia à observação de satélite”, disse Mitrovica.

Coulson, especialista em modelar a mudança do nível do mar e a deformação da crosta associada ao derretimento das camadas de gelo e geleiras, estava visitando a família no Reino Unido quando os conjuntos de dados chegaram à sua caixa de entrada. Ela imediatamente reconheceu o potencial, disse ela.

Coulson rapidamente coletou três décadas das melhores observações que conseguiu encontrar sobre a mudança da altura do gelo na camada de gelo da Groenlândia, bem como reconstruções da mudança da altura das geleiras no Ártico canadense e na Islândia. Ela combinou esses diferentes conjuntos de dados para criar previsões para a região de 1993 a 2019, que ela então comparou com os novos dados de satélite. O ajuste foi perfeito: uma partida um a um que mostrou com mais de 99,9% de confiança que o padrão de mudança do nível do mar revelado pelos satélites é uma impressão digital da camada de gelo derretida.

“Fiquei completamente maravilhado. Lá estava – uma impressão digital no nível do mar, prova de sua existência”, disse Coulson. “Este foi um momento muito, muito emocionante para todos nós. Há muito poucos momentos na ciência que fornecem uma clareza tão simples e notável sobre os complexos processos da Terra”.

“Este trabalho, liderado tão notavelmente por Sophie, é um dos destaques da minha carreira, um suporte para todo o trabalho teórico e computacional que construímos com uma comunidade de colegas internacionais”, acrescentou Mitrovica, cujo grupo foi o primeiro a apresentar modelos e previsões de como devem ser as impressões digitais ao nível do mar.

Na pesquisa científica geralmente leva anos para desenvolver resultados e depois redigir um artigo, mas aqui os pesquisadores conseguiram agir rapidamente. No total, o processo levou apenas alguns meses desde o momento em que viram os dados do satélite até o momento em que enviaram a peça.

Isso porque grande parte da teoria, tecnologia e métodos já haviam sido bem desenvolvidos e refinados desde que Mitrovica e sua equipe apresentaram seu trabalho sobre as impressões digitais do nível do mar há cerca de 20 anos – cálculos que foram amplamente aceitos e foram incluídos em quase todos os modelos de previsão do mar. subida de nível.

Agora que a primeira impressão digital do nível do mar foi detectada, a questão com as maiores implicações globais é para onde tudo isso leva.

“Mais detecções virão”, disse Mitrovica. “Em breve, todo o poder da física das impressões digitais estará disponível para projetar mudanças no nível do mar na próxima década, século e além.”