Correntes oceânicas de superfície (Parte II)

Transporte de Ekman, ressurgência, subsidência e circulação de Langmuir

Por Jana M. del Favero

Vimos no primeiro post sobre as correntes oceânicas de superfície (relembre aqui) que a colisão das moléculas de ar do vento com as moléculas de água na superfície do mar resulta no movimento da água, gerando uma corrente. Iniciado o movimento superficial das moléculas de água, elas vão exercer um atrito (uma força) sobre as moléculas de água logo abaixo, iniciando o movimento delas também. Assim, com o vento soprando persistentemente por um longo período de tempo, o movimento vai sendo transferido cada vez mais para baixo na coluna de água. Conforme esse movimento gerado pelo vento vai atingindo as camadas mais profundas da coluna de água, ele vai perdendo velocidade pois aumenta a distância da força motriz (geradora), o vento.

Além de diminuir de velocidade, a direção do fluxo da corrente de água também muda com o aumento da profundidade, como resultado da deflexão de Coriolis. Você deve estar lembrado que no Hemisfério Norte a camada de água da superfície flui para a direita da direção do vento gerador. Do mesmo modo, quando a camada de água superficial coloca a camada de água subjacente em movimento por causa do atrito, a camada subjacente também sofrerá um desvio à direita do escoamento da camada acima dela, e assim por diante: cada camada de água mais profunda é desviada para a direita da camada imediatamente acima dela (lembrando que estamos falando do Hemisfério Norte, pois no Hemisfério Sul o desvio seria para a esquerda). O resultado de todo esse processo de perda de velocidade e deflexão é uma corrente espiralada, chamada espiral de Ekman. Sob a influência de um vento forte persistente, a espiral de Ekman pode estender-se até uma profundidade entre 100 e 200 metros. Apesar de receber o nome de espiral, a espiral de Ekman não se movimenta como um redemoinho formado quando a água desce por um ralo. O termo espiral é usado para  para designar os movimentos horizontais na coluna de água dividida em camadas, sendo que cada camada se movimenta em direção horizontal levemente diferente.

O físico escandinavo, V. Walfrid Ekman, ainda calculou que o transporte resultante na espiral gerada pelo vento é de 90 graus à direita do vento no Hemisfério Norte e de 90 graus à esquerda do vento no Hemisfério Sul. Esse transporte resultante, chamado de transporte de Ekman, representa a média de todas as direções e velocidades da espiral de Ekman. Resumidamente, a maior parte da água desloca-se a um ângulo de 90 graus em relação ao vento gerador.

A espiral de Ekman. 1 - Vento, 2 - Força de cima, 3 - Direção efetiva da corrente 4 -  Efeito Coriolis (Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Ekman_spiral#/media/File:Ekman_spirale.svg)

A influência do transporte de Ekman é importante sobre outros tipos de correntes de superfície, como na ressurgência e na subsidência. Na ressurgência, por exemplo, um vento soprando paralelo à costa em determinada direção (dependendo do hemisfério), resulta em um transporte de Ekman que afasta a água superficial da costa, aflorando a água mais profunda para "ocupar"o lugar da superficial que foi retirada (já falamos sobre a importância da ressurgência costeira aqui). Na subsidência ocorre o contrário: o transporte de Ekman resultante de ventos soprando paralelamente à costa impulsiona água em direção a linha de costa  e faz com que as águas de superfície sejam empurradas para baixo, ou seja, ocorre um afundamento da água de superfície.

A ressurgência e a subsidência também podem ocorrer longe da influência das bordas dos continentes, em mar aberto. Por exemplo, nas proximidades de 30°N e 30°S as correntes superficiais dos giros de circulação convergem (vão na mesma direção) devido a deflexão de Coriolis, produzindo empilhamentos de água que induzem a subsidência. No equador, por outro lado, os ventos de sudeste e nordeste geram duas correntes superficiais que fluem para o oeste e são desviadas pelo efeito de Coriolis para o norte (direita) no Hemisfério Norte e para o sul (esquerda) no Hemisfério Sul. As águas superficiais locais são então removidas por esse fluxo divergente (em direção oposta), promovendo a ressurgência (a figura abaixo ilustra o descrito).

Convergência e divergência de correntes de água no Hemisfério Norte (Fonte: Pinet, 2014).

É importante ter em mente que o transporte de Ekman é uma resposta para um vento soprando por muito mais do que algumas horas ou até mesmo dias (longo prazo). A curto prazo, ventos que sopram persistentemente e com força na superfície dos oceanos podem ocasionar movimentos verticais na água, fazendo com que o fluxo seja paralelo ao vento gerador e gerando células de circulação longas e estreitas nos primeiros seis metros da coluna de água (com movimentos semelhantes ao de um saca-rolha). As células são chamadas de células de Langmuir e o fluxo de circulação de Langmuir (veja a figura abaixo). Vocês já devem ter visto no mar o resultado dessa circulação e não entenderam do que se tratava. Por causa da rotação em direções opostas desses “saca-rolhas”, os limites de duas células de Langmuir adjacentes (de dois saca-rolhas) alternam entre fluxos que se encontram e se afastam, enfileirando qualquer material flutuante (como bolhas, manchas de óleo, algas etc) nas zonas de fluxo convergente.

Células e circulação de Langmuir (Fonte: Pinet, 2014)

Assista o filme abaixo sobre a Espiral e o Transporte de Ekman:

https://www.youtube.com/watch?v=D_vNS-COdrw

Fonte: Pinet, P.R. 2014. Invitation To Oceanography. 7a edição. Jones & Bartlett. Learning. 662 p.

Mudanças Climáticas ou Aquecimento Global?

Por Carolina Barnez Gramcianinov

Texto original: Tempo.com

Encontramos na internet ou na TV um monte de notícias sobre o aquecimento global. As vezes ouvimos a expressão "mudanças climáticas". Será que esses termos querem dizer a mesma coisa?

De forma simples, o aquecimento global é um dos maiores sintomas das mudanças climáticas causadas pelo homem.

Muitas vezes para dar um tom apelativo às reportagens e artigos usa-se aquecimento global como sinônimo de mudanças climáticas, gerando certos equívocos na transmissão de informações científicas. De forma simples podemos encarar o aquecimento global como um dos maiores sintomas das mudanças climáticas causadas pelo homem.

Aquecimento global se refere apenas ao aumento da temperatura média da superfície da Terra, enquanto mudanças climáticas é um termo mais genérico que abrange este aquecimento e seus efeitos secundários, como derretimento do gelo, aumento de chuvas ou períodos de seca em algumas regiões, aumento do nível do mar e etc. Além disso, normalmente o termo aquecimento global é empregado para falar do aquecimento causado pelas atividades humanas. Já mudanças climáticas engloba tanto mudanças causadas pelo homem quanto variações naturais do clima.

A elevação da temperatura média na superfície do planeta ocorre devido ao rápido aumento do dióxido de carbono e outros gases de efeito estufa na atmosfera provenientes principalmente da queima de carbono, petróleo e gás. O homem também pode influenciar o clima através da emissão de partículas chamadas aerossóis e transformação de paisagens, como desmatamento, por exemplo.

Por que falamos "Aquecimento Global"?

O termo aquecimento global foi usado a primeira vez pelo geoquímico Wallace Broecker em 1975 (Science). Naquela época os cientistas já percebiam que as atividades humanas podiam impactar o clima, porém, ainda não se sabia quais seriam as consequências. Qual efeito dominaria o clima? Resfriamento pela emissão de aerossóis ou aquecimento pela emissão dos gases de efeito estufa?

A tendência da temperatura global na superfície da Terra é positiva na maior parte do planeta. Áreas em cinza não possuem dados suficientes para o cálculo da tendência. Créditos: NOAA Climate.gov.

Em 1979, um grupo de cientistas estudou o impacto do dióxido de carbono (CO2) no clima. Nesse trabalho o termo de Broecker "aquecimento global" foi retomado para falar do aumento da temperatura média da superfície da Terra devido ao aumento do CO2 na atmosfera. No entanto, a expressão mudanças climáticas foi usado para discutir as outras consequências induzidas pelo aumento de CO2.

O uso do termo aquecimento global gera confusão quando mal explicado ou mal usado. Muitos questionam "como pode estar ocorrendo aquecimento global se tal região está ficando mais fria?" Apesar da temperatura em algumas regiões do globo estarem diminuindo, em outras a temperatura está aumentando ainda mais. Desta forma, quando se faz a média das temperaturas na superfície em várias regiões do planeta, observa-se um aumento.

Variabilidade Natural vs. Atividades Humanas

Muitos cientistas preferem usar o termo mudanças climáticas em seus estudos. Separar os efeitos da variabilidade natural dos efeitos causados pelo homem não é uma tarefa fácil e esse trabalho é feito através de simulações do clima em situações distintas - por exemplo, sem o aumento dos gases do efeito estufa por atividades humanas e com o aumento de emissões como temos hoje.

Sabemos que o planeta já passou por mudanças climáticas, mas a temperatura média global está aumentando mais rápido se comparado com registros prévios. Créditos: NOAA Climate.gov.

O planeta já experimentou mudanças climáticas ao longo de seus 4,54 bilhões de anos, com eras do gelo e períodos mais quentes. Porém o aumento atual da temperatura média global parece estar ocorrendo muito mais rápido que em qualquer outro ponto do nosso registro de temperatura. Por isso acreditamos que o aquecimento global é um tipo de mudança climática sem precedentes, e está gerando um série de efeitos secundários em nosso sistema climático.

Sobre Carolina B. Gramcianinov

Sou oceanógrafa pelo IO-USP, onde também fiz mestrado em Oceanografia Física. Sempre quis saber mais sobre o impacto do oceanos no tempo e clima da Terra, o que me motivou a entrar no doutorado em Meteorologia no IAG-USP. Meus maiores interesses estão relacionados à física dos oceanos e atmosfera e seus impactos em outros processos ambientais e nas atividades humanas. Acredito que um entendimento integrado dos fenômenos meteológicos e oceanográficos é fundamental para a compreensão do sistema climático e previsão do tempo e estado do mar.  A autora já publicou outro post aqui no blog, relembre: https://batepapocomnetuno.blogspot.com/2017/10/os-furacoes-e-seus-nomes.html

Correntes oceânicas de superfície (Parte I)

Arrasto do vento, gradiente de pressão e deflexão de Coriolis

Por Jana M. del Favero

As correntes oceânicas podem ser divididas em dois tipos: as de superfície, sendo a maioria delas movida pelo vento; e as correntes de subsuperfície, regidas pela densidade (já falamos sobre as correntes de subsuperfície em um outro post, relembre aqui).

As correntes de superfície forçadas pelo vento representam apenas 10% do volume do oceano, e seu padrão de circulação resulta da interação do arrasto do vento, do gradiente de pressão e da deflexão de Coriolis. Cada tópico será apresentado a seguir.

Arrasto do Vento

Sabemos que o vento é o ar em movimento. As moléculas de ar arrastadas pelo vento na superfície do mar colidem com as moléculas de água da superfície do oceano, transferindo energia pela fricção do arrasto: erguendo ondas e gerando correntes. Para visualizar o que foi dito acima, basta soprar uma bacia cheia de água e observar que a água parada foi posta em movimento pelo vento do teu sopro.

Os ventos na superfície terrestre sopram em um padrão regular, como uma resposta ao aquecimento desigual do ar na superfície da Terra e à deflexão de Coriolis (calma que a gente já explica isso também). Assim, em ambos os hemisférios os ventos de oeste produzem um cinturão de correntes de água que fluem para o leste nas latitudes médias, e nas  baixas latitudes (lá pertinho do Equador) os ventos alísios geram duas correntes de água que se movem para o oeste. Essas correntes são desviadas uma da outra pelos continentes, criando os giros de circulação (grandes circuitos de correntes). Vamos comparar o sentido do fluxo das correntes de água com os padrões de vento? Olha a Figura abaixo!

Circulação global do vento (primeira figura): note que os ventos fluem das zonas de alta pressão para as zonas de baixa pressão.  Correntes oceânicas superficiais (segunda figura): observe que o padrão de circulação oceânica global gerada pelo vento consiste em giros que rodam no sentido horário no Hemisfério Norte e no sentido anti-horário no Hemisfério Sul (Fonte: Pinet, 2014).

Antes de prosseguir, veja o vídeo a seguir para melhor entender o Sistema de Ventos Global:

Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=Yr9x4IIhIsA

Gradientes de Pressão

Um gradiente de pressão é uma mudança de pressão ao longo de uma distância. Gradientes de pressão surgem devido a variações horizontais na altura da superfície da água. Sim, eu não disse errado... Muitas pessoas imaginam que a superfície do mar, se não fosse perturbada pelas ondas, seria plana. Mas na verdade a superfície do mar é deformada em montes e depressões, revelando uma “topografia” sutil e definida.

Essa topografia de água é gerada, em parte, pela convergência e divergência das correntes: correntes convergentes causam um acúmulo de água, criando uma “colina”; já as correntes divergentes provocam um afastamento de água, criando um “vale” (a diferença de elevação entre o topo da “colina” e a parte inferior do “vale” é de cerca de 1 metro ou menos). Como a pressão varia diretamente com a altura da coluna d'água (lembre-se da fórmula para pressão: P = ρgh, em que ρ é a densidade, g a aceleração da gravidade e h a altura da massa), os gradientes de pressão causam um fluxo de água das “colinas” (zonas de alta pressão) para os “vales” (zonas de baixa pressão). Quanto maior for a diferença (gradiente) de pressão ao longo de determinada distância, maior será o fluxo de água (da mesma maneira que uma bola rola mais rápido em uma encosta íngreme do que em uma com um declive suave).

Deflexão de Coriolis

A rotação do planeta influencia fortemente o movimento dos fluidos de ar e de água, em um efeito chamado de deflexão de Coriolis. Para começar a entender esse efeito basta se imaginar sentado com um amigo em um carrossel em movimento. Ao jogar uma bola para seu amigo, que está sentado em um cavalo na borda do carrossel, a bola faz uma curva acentuada e seu amigo é incapaz de pegá-la. Na verdade, o caminho da bola foi realmente em linha reta, como notado por uma pessoa observando acima do carrossel, por exemplo. Porém, do seu ponto de vista e do seu amigo, que estavam no carrossel, a bola fez uma curva acentuada. Em outras palavras, a deflexão não foi real, mas sim aparente, criada porque o seu eixo de referência estava em movimento (veja a figura abaixo).

Trajetórias aparentes e reais de uma bola lançada entre duas pessoas
que estão sentadas em cavalos de um carrossel (Fonte: Pinet, 2014)

O ponto é esse: assim como aconteceu com o carrossel em movimento, por causa do movimento da Terra girando em torno do seu eixo (a rotação da Terra), as correntes de água e de ar são desviadas pelo efeito de Coriolis. Em outras palavras, as correntes de água e de ar não fluem diretamente na direção dos gradientes de pressão, mas em algum ângulo por causa do efeito de Coriolis. No Hemisfério Norte a deflexão de Coriolis é para a direita, e no Hemisfério Sul, para a esquerda. Isso é causado pela rotação no sentido horário no Hemisfério Sul em relação ao Polo Sul e pela rotação no sentido anti-horário no Hemisfério Norte em relação ao Polo Norte. Para facilitar, se imagine no Polo Norte e olhe para baixo na Terra, você verá o planeta girando no sentido anti-horário sobre seu eixo.

A quantidade de deflexão induzida pelo efeito de Coriolis depende da velocidade do objeto em movimento e de sua localização na Terra, ou seja, a deflexão de Coriolis aumenta com velocidade e com a distância do equador.

Para melhor visualizar o que é o efeito de Coriolis, assista o vídeo a seguir:  

Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=D_vNS-COdrw

Continuaremos falando de correntes de superfície em outros Descomplicando.

Fonte: Pinet, P.R. 2014. Invitation To Oceanography. 7a edição. Jones & Bartlett Learning. 662 p.

Salinidade (parte II)

Salinidade Parte II: origem e distribuição nos oceanos

Por Jana M. del Favero

Após ler a primeira parte (link aqui), você já deve ter se perguntando: de onde veio toda a quantidade de sais dissolvidos na água do mar?

Em grande parte, os íons salinos dissolvidos na água do mar têm sua origem no intemperismo e na erosão das rochas em terra. Outra fonte comum são as atividades vulcânicas.

É importante notar que, se os íons de sais estão sendo constantemente inseridos nos oceanos, então os oceanos precisam perder sais, ou ao contrário a água do mar estaria cada vez mais salina, certo? A remoção de sais ocorre por processos orgânicos e inorgânicos. Como exemplo de processos inorgânicos podemos citar a precipitação de minerais que formam depósitos sedimentares no assoalho marinho, e até mesmo o vento, que ao soprar vindo do mar, leva uma grande quantidade de spray marinho que ao evaporar deixa o sal na terra (ou até mesmo nos teus óculos escuros e pele quando você está na praia). Já como processo orgânico podemos citar alguns organismos planctônicos, como as diatomáceas e foraminíferos, que captam sílica (Si4+) e cálcio (Ca2+) da água do mar, respectivamente, para formar suas carapaças.

Variações de salinidade observadas em cada região do oceano são causadas, por sua vez,  pela adição ou remoção de moléculas de água. A remoção ocorre pela evaporação e pela formação de gelo. Já a adição ocorre pela precipitação (chuva, neve e granizo), escoamento dos rios e derretimento de gelo, reduzindo a salinidade. Como esses processos dependem, em grande parte, do clima, e o clima varia com a latitude, a salinidade superficial da água do mar varia diretamente com a latitude: os valores mais altos de salinidade ocorrem entre 20 e 30 graus norte e sul de latitude, e diminuem em direção ao equador e aos pólos. Os níveis máximos de salinidade nos oceanos subtropicais (entre 20 e 30 graus norte e sul de latitude) são produzidos quando temos muito mais evaporação do que precipitação (chuva). No equador, apesar das taxas elevadas de evaporação, as chuvas são ainda mais intensas, levando a uma salinidade superficial menor nessas águas. Já a salinidade superficial dos mares polares varia com a formação e derretimento do gelo ao longo das estações do ano. As águas costeiras e das plataformas continentais são menos salinas por causa da influência dos rios (veja o mapa abaixo). As águas profundas não estão em contato com a atmosfera e, portanto, não sofrem influência direta da precipitação e evaporação. Deste modo, a salinidade das águas profundas permanece relativamente estável (sem variação) ao longo do tempo.

Salinidade superficial média dos oceanos observada entre 25 de agosto e 11 de setembro de 2011. Cores quentes (vermelho, laranja e amarelo) representam maiores valores de salinidades, enquanto as cores frias (roxo, azul) representam valores de salinidade menores. Fonte

Fonte: Pinet, P.R. 2014. Invitation To Oceanography. 7a edição. Jones & Bartlett Learning. 662 p.

Salinidade (parte I)

Por Jana M. del Favero

Definição e métodos para a determinação

Uma das características mais marcantes da água do mar é o gosto salgado, certo? E sim, esse gosto é causado por sais dissolvidos na água. Os íons de cloreto (Cl–) e de sódio (Na+), juntos, representam mais de 85,65 % de todas as substâncias dissolvidas na água do mar. Essas substâncias são exatamente as mesmas que compõe o sal de mesa comum, já que este é obtido a partir da evaporação da água do mar: a água evapora e o resíduo sólido, ou seja, os sais, ficam no local (veja a figura abaixo). Se somarmos ao Cl– e ao Na+ os outros quatro íons mais abundantes - sulfato (SO42–), magnésio (Mg2+), cálcio (Ca2+) e potássio (K+) - a representação vai para 99 % de todos os solutos da água do mar.

     Ao provar diferentes amostras com água do mar conseguimos dizer, qualitativamente (e se você tiver um paladar aguçado), qual amostra é mais “salgada” e qual é menos. Mas essa técnica é subjetiva demais, pois um cientista precisa saber com maior exatidão a quantidade de sal em uma amostra de água, que chamamos de salinidade. Outro método simples de medir a salinidade é semelhante ao método que usamos para obter o sal marinho: deixamos evaporar a água de um recipiente com água do mar e comparamos o peso do resíduo sólido deixado no fundo do recipiente - os sais - com o peso da amostra original de água. Mas este método também não é muito exato, pois alguns cristais de sal se ligam a moléculas de água, afetando o peso do resíduo de sal.

Cartão Postal: Salinas, Cabo Frio - RJ

     Assim, para comparar dados de salinidade obtidos em diversas partes do oceano e medidos em diversos laboratórios e navios, os químicos adotaram uma definição padronizada. Essa definição, que pode parecer bastante complicada, diz que salinidade é a massa total, medida em gramas, de todas as substâncias dissolvidas em 1 quilograma de água do mar, após todos os carbonatos terem sidos convertidos em óxidos, todo bromo e iodo terem sido substituídos por cloro e todos os compostos orgânicos terem sido oxidados a uma temperatura de 480 oC. Como muitos aqui não são químicos nem oceanógrafos químicos, esta definição pode ser simplificada para a massa total, em gramas, dos sais dissolvidos em 1 quilograma de água do mar expressa em ‰ (partes por mil).

      Oceanógrafos especificam a concentração de um soluto (ou seja, de substâncias dissolvidas) em água do mar em uma unidade chamada partes por mil, abreviatura ppt (parts per thousand) ou pelo símbolo ‰. Alguns oceanógrafos também expressam a salinidade como uma unidade adimensional nos termos da PSS78 — Practical Salinity Scale 1978 (Unidade Prática de Salinidade 1978). A água do mar média tem uma salinidade em torno de 35 (ou 35 ‰ ou 35 ppt). Isto significa dizer que os sais correspondem a 3,5 % ( 35 dividido por 1000 e o resultado convertido em porcentagem multiplicando-o por 100) de uma amostra, o resto (96,5 %) é de moléculas de água. Ou ainda, explicando melhor, um volume de água do mar pesando 1000 gramas com salinidade 35 contém 35 gramas de sais dissolvidos.

Uma importante descoberta para a determinação da salinidade da água do mar de forma rápida, acurada e econômica consiste no fato de, apesar da salinidade variar bastante devido às diferentes quantidades de sal dissolvido, a proporção relativa entre os principais constituintes é constante, ou seja a razão entre qualquer par de constituintes principais dissolvidos na água do mar, como Na+/K+ ou Cl–/SO42–, é um valor fixo, indiferente do valor de salinidade ser 25, 30 ou qualquer outro. Essa descoberta é chamada princípio das proporções constantes ou composição constante. Graças a ela, tudo que os cientistas precisam fazer para quantificar a salinidade é medir a quantidade de um único íon principal dissolvido em uma amostra de água do mar, pois todos os outros constituintes principais ocorrerão em quantidade fixa proporcional à daquele íon. O íon comumente medido é o Cl–, pois é o soluto mais abundante na água do mar e sua concentração é facilmente determinada.

      Atualmente, os pesquisadores dispõem de vários métodos para a determinação da salinidade, incluindo a condutividade elétrica, que é a habilidade de uma solução de transmitir uma corrente elétrica. A condutividade elétrica é diretamente proporcional à quantidade total de sais na água em determinada temperatura. Em outras palavras, quanto mais sais, maior a condutividade elétrica. O salinômetro é um equipamento que permite que os pesquisadores determinem indiretamente a salinidade apenas inserindo uma sonda elétrica na água, simplificando o trabalho do pesquisador se comparado com a determinação química citada acima.

Fonte: Pinet, P.R. 2014. Invitation To Oceanography. 7a edição. Jones & Bartlett Learning. 662 p.

Sedimentos marinhos

Por Jana M. del Favero

A maior parte do fundo oceânico é coberta por camadas de sedimentos. O sedimento é um material sólido fragmentário produzido pelo intemperismo, ou seja, alterações físicas e químicas das rochas, como o basalto ou o granito. Os sedimentos marinhos também podem ser formados pelo acúmulo de carapaças de organismos mortos. Portanto, o sedimento marinho pode ser composto de partículas minerais ou orgânicas (fósseis) e a mistura de ambos os tipos pode ser encontrada em muitos lugares no fundo do mar.

Os geólogos classificam os sedimentos marinhos com base no tamanho de suas partículas (tamanho do grão) ou no seu modo de formação. Das maiores para as menores partículas comumente encontradas nos sedimentos temos o cascalho (diâmetro maior que 2 mm), a areia (diâmetro entre 0,0625 e 2 mm), o silte e a argila (que são normalmente misturados e formam um depósito de lama com partículas de diâmetro variando entre 0,0625 e 0,0002 mm, menor que a espessura de um fio de cabelo). Podemos ignorar os colóides (partículas com diâmetro menor que 0,0002 mm), pois eles não são significativos como sedimentos. Os depósitos sedimentares mais comuns no mar são lama e areia.

Com relação ao modo de formação, os sedimentos são subdivididos em cinco categorias: 1) terrígenos - produzidos pelo intemperismo e erosão (deslocamento) das rochas em terra (ex. areias e lamas); 2) biogênicos - derivados das partes duras de organismos, como conchas e detritos esqueléticos (ex. lamas carbonáticas - compostas de carbonato de cálcio - e silicosas - compostas de sílica); 3) autigênicos - partículas precipitadas por reações químicas ou bioquímicas na água do mar próximo ao fundo (ex. nódulos de manganês e os de fosfato; 4) vulcanogênicos: partículas que são expelidas de vulcões (ex. as cinzas); 5) cosmogênicos: minúsculos grãos que se originam no espaço sideral e tendem a ser misturados aos sedimentos terrígenos e biogênicos.

Os dois principais fatores que determinam a natureza de um depósito de sedimentos são a distribuição do tamanho das partículas e a quantidade de energia no local da deposição. Em condições de grande energia, a  alta velocidade e turbulência da água mantém os grãos finos em suspensão e ressuspende as partículas finas que já estavam no fundo do oceano. Isto separa os grãos pequenos e os transporta para águas mais calmas. Por outro lado, um sedimento mais grosso é depositado sob condições de alta energia. Por isso ambientes de baixa energia, onde as correntes são fracas e a água é calma, não recebem suprimentos de grãos grossos, pois não conseguem transportá-los para esse locais. Assim sendo, nestes ambientes, normalmente, ocorre o acúmulo de lamas.

Agora vamos nadar em uma praia. Ao mergulhar sob uma onda que ainda não quebrou, notamos que a água se torna cada vez mais calma com a profundidade, certo? Podemos assim inferir que a energia no fundo induzida pelas ondas da superfície deve diminuir com a distância da costa, pois as profundidades aumentam em direção ao mar aberto. Consequentemente, há uma diminuição sistemática no tamanho do grão, ou seja,  indo a partir da praia, que é composta por areia média, grossa e cascalho, em direção ao mar aberto, o tamanho do grão diminui e apresenta-se na seguinte ordem: areia fina, areia lamacenta (areia com um pouco de lama), lama arenosa (lama com um pouco de areia) e, finalmente, lama. No entanto, é preciso lembrar que devido às glaciações e degelos no passado geológico, o nível do mar subiu e desceu. Algumas vezes, inundou a plataforma como é atualmente, e em outros momentos, expôs a plataforma, permitindo que ela ficasse coberta por prados e florestas. Isso explica por que sedimentos grossos (areia e até mesmo cascalho) são encontrados na plataforma externa onde as águas são profundas e o fundo é calmo. Esses sedimentos que se acumularam em tempos pretéritos e  sob condições deposicionais muito diferentes são chamados de sedimento relíquia.

Para coletar as amostras de sedimentos, os cientistas contam com a ajuda de diversos equipamentos. Um dos mais antigos são a draga, que raspa o fundo do oceano ao ser arrastada, e pegadores tipo Van Veen (busca-fundo), que “abocanham” uma parte do fundo com suas “mandíbulas” de metal e fecham firmemente em torno da amostra de sedimentos. Porém, ambos os aparelhos citados coletam apenas a camada superficial do sedimento. Para coletar amostras mais profundas, os pesquisadores normalmente utilizam testemunhador por gravidade (gravity corer) ou o testemunhador a pistão (piston core). O primeiro coleta amostras entre 1 e 2 metros de comprimento através de um tubo de metal oco (barrilete de testemunhagem ou core barrel) que é empurrado para dentro do sedimento pela força da gravidade. Já o segundo coleta amostras (também chamadas de testemunhos) por mais de 20 metros pois conta com a ajuda do pistão, que desliza para cima do barrilete de testemunhagem à medida que penetra no fundo e faz com que a água saia a partir do barrilete, o que permite que o testemunho dentro do tubo de revestimento seja minimamente perturbado e fique compacto (veja a figura abaixo). Hoje em dia, a melhor técnica (mas também a mais cara) para amostrar o fundo do oceano é a perfuração de plataforma, que foi desenvolvida por engenheiros de petróleo para as áreas terrestres e foi adaptada para o oceano. Com ela são obtidas amostras de sedimento com mais de um quilômetro de comprimento.

(Adaptado de Pinet, 2014)

Agora você já deve estar se perguntando: mas por que estudar e conhecer o sedimento marinho? Os sedimentos acumulados no fundo do mar e suas camadas representam um registro histórico do passado geológico. Estudos de amostras de sedimentos retiradas do fundo do mar por todo o mundo estão em andamento para documentar as variações climáticas e as flutuações do nível do mar que ocorreram há centenas de milhões de anos. Eles ajudam a entender os fatores que possivelmente induziram às mudanças climáticas no passado e ajudam os cientistas a melhorar as  condições de prever o clima futuro, antecipando os efeitos que as mudanças globais acarretarão sobre os processos ambientais e as formas de vida, inclusive sobre você!


Fonte: 
PINET, Paul R. Fundamentos de Oceanografia. LTC, 05/2017. VitalBook file.