A maior cachoeira do planeta despenca por baixo do mar

No Estreito da Dinamarca, água gelada do Ártico transborda um degrau de 620 metros e desce cerca de 3.500 metros por dentro do Atlântico.

O degrau de 620 metros entre Groenlândia e Islândia

O Salto Ángel, na Venezuela, joga água de 979 metros de altura e é a queda livre mais alta que existe em terra firme. A lista de recordes de cachoeira costuma parar por aí, e ela para porque só entra na lista o que dá para fotografar.

A definição, porém, é mais frouxa que a lista. Cachoeira é água descendo porque o que está em volta pesa menos. Em terra firme o que está em volta é ar: um metro cúbico de água pesa perto de oitocentas vezes um metro cúbico de ar, e a queda sai rápida e curta.

Nada na definição exige ar. Exige diferença de densidade e um degrau, e o oceano tem as duas coisas. Água fria e salgada pesa mais que água morna e menos salgada, e a diferença aparece na terceira casa decimal, o bastante para uma massa afundar dentro da outra.

O degrau também existe. O fundo do mar não é uma bacia lisa: cordilheiras submersas cortam o Atlântico e separam bacias como paredes separam cômodos. Quando a água pesada se acumula de um lado de uma parede dessas e alcança a altura do vão mais baixo, ela transborda.

O que transborda não escorre em fio. Desce em massa, colada ao talude, dentro de uma água que mal se distingue dela em cor ou em aparência. Um mergulhador dentro da queda não veria queda nenhuma. Um navio em cima não registra nada além de mar aberto.

A maior dessas quedas está no Atlântico Norte, e a vazão dela não se compara com a de rio nenhum de superfície. O que a segura no lugar é um degrau de rocha entre duas terras que quase ninguém associa a recorde de cachoeira.

Continue lendo ↓

I  O Mecanismo

Do degrau de 620 metros ao fundo do Irminger

Groenlândia, Islândia, Ilhas Faroé e Escócia são os pontos altos de uma mesma cordilheira submersa. Entre um ponto alto e outro o fundo sobe, e a crista funciona como parede: separa o Atlântico Norte, de um lado, dos mares Nórdicos e do Ártico, do outro.

Na maior parte da extensão essa parede é rasa demais para deixar passar água de fundo. O vão mais profundo de toda a cordilheira fica entre a Groenlândia e a Islândia, no Estreito da Dinamarca, e tem cerca de 620 metros. É por ali que a água pesada do norte precisa sair.

Do lado de dentro ela vem sendo fabricada o ano inteiro. A água atlântica que entra nos mares Nórdicos pela superfície perde calor para o ar polar. Quando o mar congela, o gelo rejeita quase todo o sal, e o sal fica na água líquida embaixo.

Fria e salgada é a receita de água pesada. Oceanógrafo chama de água de transbordo a que passa de 27,8 quilos por metro cúbico de densidade potencial, e a coluna dos mares Nórdicos guarda essa faixa em volume grande.

A água pesada preenche o fundo daquela bacia até o nível da soleira e não tem para onde ir. Passar por cima da crista rasa não dá. Ela procura o vão, e o vão é o Estreito da Dinamarca.

O que sai por ali não sai na quantidade que quiser. O vão funciona como o vertedouro de uma represa: a geometria do canal fixa quanto passa, e num planeta que gira a rotação ainda confina o jato denso a uma faixa estreita encostada na margem.

Do outro lado do degrau, o chão some. A soleira está a 620 metros, e a bacia de Irminger, logo adiante, passa de 3.000. A água que transborda desce o talude até perto de 3.500 metros abaixo da superfície, quase quatro vezes o desnível do Salto Ángel.

A descida, porém, não se parece com queda livre. O que puxa a massa para baixo não é o peso dela, é a diferença de peso para a água em volta: cerca de 0,3 quilo por metro cúbico, algo perto de três centésimos de por cento.

A gravidade efetiva dentro da queda fica na casa de três milésimos de metro por segundo ao quadrado, contra os 9,8 do ar. A pluma desce a algo entre 0,7 e 1,5 metro por segundo e leva dias para chegar ao fundo, não segundos.

No caminho ela cresce. O atrito com a água atlântica em volta mistura as duas, e a pluma engole o que mistura. Sai da soleira com cerca de 3,2 milhões de metros cúbicos por segundo e chega perto de 5 milhões duzentos quilômetros adiante, mais quente e menos salgada do que partiu.

A mesma rotação que estreita o jato também torce a trajetória: a pluma desce em diagonal, encostada no talude da Groenlândia. E não desce em regime constante, atravessa a soleira em pulsos de água densa que se repetem a cada poucos dias.

II  Por que Importa

O motor frio da circulação do Atlântico

Os números do estreito só ficam claros ao lado de uma referência conhecida. Niágara escoa perto de 2.400 metros cúbicos por segundo fora do que vai para as turbinas. Inga, no rio Congo, a maior queda de terra firme em vazão, fica na casa de 25 mil.

A soleira do Estreito da Dinamarca entrega 3,2 milhões de metros cúbicos por segundo. São mais de cem vezes a maior cachoeira de terra firme e mais de mil vezes o Niágara, com o desnível de 3.500 metros por cima.

O que desce por ali não fica parado no fundo. Vira Água Profunda do Atlântico Norte, a massa que ocupa o andar de baixo do oceano, e sai correndo para o sul colada ao talude da Groenlândia e do Labrador.

Esse ramo profundo é a metade de baixo de uma esteira. A metade de cima é a corrente quente que sobe dos trópicos e leva calor para a Europa. Uma só anda porque a outra também anda: água que sobe em um lugar precisa descer em outro.

O Estreito da Dinamarca é o maior ponto de descida da cordilheira. Somando todas as passagens entre a Groenlândia e a Escócia, o transbordo total fica perto de 6 milhões de metros cúbicos por segundo, e o estreito responde por mais da metade.

Daí vem a preocupação com o aquecimento. Modelo de clima costuma prever que a chegada de água doce do degelo torna a superfície do norte mais leve, a fabricação de água pesada cai e a esteira desacelera.

A medida no estreito não confirma a queda. Fundeios ancorados no vão desde 1996 registram média estável perto de 3,2 milhões de metros cúbicos por segundo, sem tendência ao longo de duas décadas, com variação forte de semana para semana e nenhuma de década para década.

A explicação provável está na geometria. A vazão é fixada pelo tamanho do vão e pela altura da água densa acumulada atrás dele, e o reservatório é grande demais para responder à variação de um ano.

A conta grande, porém, mudou de endereço nos últimos anos. A rede de fundeios OSNAP mostrou que a maior parte do revolvimento do Atlântico subpolar acontece no lado leste, entre a Groenlândia e a Escócia, e não no mar do Labrador, onde o livro-texto colocava o processo.

Fica um resultado difícil de encaixar na intuição. O ponto onde o Atlântico troca de andar não fica em alto-mar nem no gelo do polo, e sim num degrau de rocha de 620 metros, monitorado por cabo e sensor pendurados ali embaixo, ano após ano.

Quem banca a edição de hoje

O clique de apoio mantém a edição gratuita

III  A Fonte

Worthington, Dickson e vinte anos de fundeios

Journal of Geophysical Research: Oceans, 2017. Kerstin Jochumsen, Detlef Quadfasel, Héðinn Valdimarsson, Steingrímur Jónsson e colegas assinam "Revised transport estimates of the Denmark Strait overflow".

O trabalho reprocessou vinte anos de fundeios no estreito, de 1996 a 2016, e fechou o transporte médio em 3,2 milhões de metros cúbicos por segundo, sem tendência detectável no período.

Journal of Geophysical Research, 2012. Os mesmos Jochumsen, Quadfasel, Valdimarsson e Jónsson, em "Variability of the Denmark Strait overflow: Moored time series from 1996-2011", publicaram a primeira série longa do vão, com média de 3,4 milhões e variabilidade concentrada em escalas de dias.

Journal of Geophysical Research, 1994. Robert Dickson e Juan Brown, em "The production of North Atlantic Deep Water: Sources, rates, and pathways", mediram o crescimento da pluma: cerca de 2,9 milhões de metros cúbicos por segundo na soleira e 5,2 milhões algumas centenas de quilômetros adiante.

Deep-Sea Research, 1969. Val Worthington, em "An attempt to measure the volume transport of Norwegian Sea overflow water through the Denmark Strait", fez a primeira tentativa de pesar o transbordo com instrumento no lugar, décadas antes de existir fundeio permanente.

Geophysical Fluid Dynamics, 1974. John Whitehead, Ants Leetmaa e Robert Knox, em "Rotating hydraulics of strait and sill flows", montaram a teoria do vertedouro em planeta que gira, com experimento de laboratório em bacia giratória.

Journal of Physical Oceanography, 2003. James Girton e Thomas Sanford, em "Descent and modification of the overflow plume in the Denmark Strait", lançaram perfiladores dentro da pluma e mediram a descida pelo talude e a mistura que a engorda.

Nature Geoscience, 2011. Kjetil Våge, Robert Pickart, Michael Spall, Héðinn Valdimarsson, Svein Østerhus e colegas, em "Significant role of the North Icelandic Jet in the formation of Denmark Strait overflow water", encontraram uma corrente separada, do lado islandês, entregando parte da água mais densa do transbordo.

Science, 2019. Susan Lozier e a equipe do OSNAP, em "A sea change in our view of overturning in the subpolar North Atlantic", mediram 16,6 milhões de metros cúbicos por segundo de revolvimento no lado leste do Atlântico subpolar contra 2,1 milhões no mar do Labrador.

Ocean Science, 2019. Svein Østerhus e colegas, em "Arctic Mediterranean exchanges: a consistent volume budget for the Nordic Seas", fecharam o balanço da bacia inteira e colocaram o transbordo total pela cordilheira em 6 milhões de metros cúbicos por segundo.

O que segue em disputa é a origem da água mais densa que atravessa o vão. Parte desce pela corrente costeira da Groenlândia, parte chega pelo jato islandês descrito em 2011, e a proporção entre as duas muda de ano para ano, junto com a densidade do que despenca lá embaixo.

Continue curioso. Mirabile dictu.

CIÊNCIA BIZARRA

Parece mentira. Mas é real e está provado