Qualquer pessoa que já tenha aquecido uma panela com água sabe que a temperatura depende de quão quente algo está. O tempo também importa. No entanto, as ondas de calor marinhas (MHW) têm sido tradicionalmente estudadas como eventos distintos com início e fim claramente definidos.
Uma nova pesquisa liderada pelo VIMS da William & Mary e pela Batten School mostra que a abordagem pode ignorar uma grande parte do aquecimento que os ecossistemas marinhos realmente experimentam. Os investigadores desenvolveram uma estrutura para medir o risco cumulativo não apenas durante os MHW, mas também durante longos períodos de águas invulgarmente quentes que ocorrem antes e depois deles.
As ondas de calor marinhas fazem parte de um período quente prolongado
O estudo, publicado na Nature Communications Earth & Environment, classifica os períodos de aquecimento que ocorrem antes e depois dos MHWs. Utilizando observações de longo prazo de 20 estuários dos EUA, os investigadores desenvolveram uma forma de medir o risco total de calor, observando as ondas de calor marinhas como parte de episódios de aquecimento mais amplos, em vez de eventos isolados.
“Começamos a notar essas anomalias de água quente em ambos os lados da onda de calor marinha e percebemos que elas estavam, na verdade, inseridas em períodos maiores de água quente”, disse o autor principal Riccardo Utzig Nardi MS ’25, um especialista em pesquisa que trabalha com o co-autor Piero Mazzini, professor assistente no VIMS e na Escola Batten de Ciências Costeiras e Marinhas. “Parece óbvio, mas os estudos normalmente focam apenas na janela das ondas de calor marinhas e esta não é uma representação precisa das condições do mundo real”.
Nardi descobriu que estas extensões generalizadas de água invulgarmente quente podem persistir durante semanas ou meses, com ondas de calor marinhas a ocorrer em qualquer lugar dentro desse longo período. Em muitos casos, o calor antes e depois do MHW contribuiu tanto ou até mais para a exposição cumulativa ao calor do que a onda de calor.
“Não podemos mais olhar isoladamente para as ondas de calor marinhas ao avaliar o impacto dos eventos de aquecimento nos ecossistemas costeiros e marinhos”, disse Mazzini. “Devemos reconhecer a estrutura mais ampla em que eles existem e esta pesquisa fornece uma maneira de fazer isso”.
Décadas de dados mostram que o estresse térmico está subestimado
Os pesquisadores examinaram mais de 2.580 MHWs registrados em 20 bairros dos EUA ao longo de duas décadas. A sua análise concluiu que as avaliações tradicionais subestimam o risco total de calor em mais de 150%, em média, uma diferença que pode ter consequências importantes para a compreensão da saúde dos ecossistemas.
“Considere passar algum tempo ao sol”, disse Nardi, explicando a importância da exposição cumulativa ao calor. “O risco de queimaduras solares depende da intensidade da luz solar e de quanto tempo você fica exposto a ela. Alguns minutos podem causar poucos danos, mas horas de exposição podem causar danos. É o mesmo para criaturas marinhas e água quente. Suas respostas biológicas dependem não apenas de quão quente a água está, mas também de quanto tempo o calor persiste. Durante longos períodos de tempo, a exposição cumulativa ao calor, especialmente quando combinada com outros estressores, “pode criar condições às quais algumas espécies podem não ser capazes de sobreviver.”
Os resultados mostram que as anomalias de água quente que ocorrem antes e depois de uma onda de calor são em grande parte independentes do MHW. Esta descoberta desafia a forma como os cientistas normalmente interpretam o stress térmico e fornece uma nova abordagem para estimar o risco total de calor nos ecossistemas costeiros.
Surgem dois tipos de ondas de calor marinhas
Os pesquisadores também dividiram os MHWs em duas grandes categorias. Cerca de dois terços foram classificados como incidentes “individuais”. Isso ocorreu cerca de 60 dias após o aumento das temperaturas além do MHW.
O terço restante foi classificado como incidente “misto”. Estes foram associados a longos períodos de aquecimento (cerca de 90 dias) antes e depois do MHW e geraram mais de três vezes a exposição cumulativa ao calor produzida pelo MHW.
“Como você pode ver, estes são períodos notavelmente longos de exposição térmica”, explicou Mazzini. “Muitos experimentos de laboratório simulam ondas de calor marinhas, aumentando as temperaturas por alguns dias ou semanas no total. Nossas descobertas demonstram que, embora esses experimentos tenham valor, eles muitas vezes não conseguem capturar a exposição térmica de longo prazo que os organismos experimentam na natureza. Nossa pesquisa fornece uma nova estrutura para projetar experimentos que reflitam as condições naturais das ondas de calor marinhas e quantifiquem a exposição cumulativa ao calor, permitindo aos cientistas medir os impactos biológicos das ondas de calor marinhas nos ecossistemas. “Permite uma melhor avaliação.”
Repensando como as ondas de calor marinhas são estudadas
Este trabalho se soma ao crescente corpo de pesquisas de MHW dos professores e pesquisadores do VIMS e da Batten School. Mazzini e Nathan Shank, Ph.D. do terceiro ano. estudante publicou recentemente um estudo definindo “ondas de calor marinhas verticais” e desenvolvendo um sistema de classificação para elas no Golfo.
No ano passado, Nardi e Mazzini também publicaram pesquisas projetando um aumento nos MHWs ao longo da costa leste dos EUA. Esse trabalho identificou ligações entre as ondas de calor marinhas e os padrões climáticos de grande escala, incluindo o El Niño e a Oscilação Decadal do Pacífico.
“Este estudo é um exemplo de excelente ciência que nasce de uma simples questão sobre a relação da temperatura com as condições de qualidade da água num estuário”, disse Mazzini. “Isso foi possível graças ao Sistema Nacional de Reserva de Pesquisa Estuarina da NOAA e às suas observações de temperatura de alta frequência e de longo prazo. Esses programas de monitoramento abrangentes nos permitem fazer grandes perguntas e descobrir padrões que de outra forma permaneceriam ocultos.”
Aumentos de temperatura a longo prazo podem aumentar o estresse nos ecossistemas
As descobertas podem ajudar as comunidades costeiras e os gestores de recursos a compreender melhor o impacto do aquecimento a longo prazo no ambiente marinho. As temperaturas elevadas prolongadas da água podem exacerbar outras pressões ambientais, incluindo condições de baixo teor de oxigénio e proliferação de algas nocivas.
Juntos, estes factores de stress podem exercer pressão adicional sobre ecossistemas que vão desde tapetes de ervas marinhas a recifes de coral. A incorporação de períodos de aquecimento antes e depois dos MHW em avaliações ecológicas e experiências laboratoriais pode ajudar os investigadores a fazer estimativas mais realistas da vulnerabilidade dos ecossistemas e fornecer melhores informações para decisões de conservação e gestão.
“Esta investigação tem o potencial de mudar a nossa compreensão do papel da água quente na saúde dos ecossistemas, expandindo o nosso foco para além da janela das ondas de calor, para que possamos considerar o impacto total das temperaturas ao longo do tempo”, disse Nardi. “Estou animado para saber o que podemos ter perdido anteriormente com esta nova perspectiva.”
À medida que os MHW se tornam mais frequentes e intensos, a medição do seu impacto cumulativo total pode tornar-se cada vez mais importante para proteger os recursos costeiros e ajudar as comunidades a prepararem-se para futuras mudanças ambientais.
