FuGas

Os balanços e fluxos de gases entre oceano e atmosfera são componentes fundamentais dos ciclos biogeoquímicos globais. Os balanços e fluxos específicos dos gases de efeito de estufa e aerosois são fundamentais para os modelos do Sistema-Terra preditores das alterações climáticas e dos seus impactos na biosfera. O Oceano Global actua como um sumidoro de CO2da atmosfera. Contudo, a dinâmica do Oceano Costeiro é muito mais complexa e variável. As zonas costeiras tanto podem retirar como libertar CO2para a atmosfera, dependendo de processos como o aporte continental, ressurgência de águas do fundo, productividade planctónica, metabolismo dos ecossistemas bênticos costeiros, e variações na solubilidade. Contrastando com a dinâmica do CO2, o Oceano Costeiro actua como fonte de CH4, N2O e DMS para a atmosfera. Para além dos equilíbrios e desiquilíbrios entre as concentrações destes gases no oceano e atmosfera, as taxas a que atravessam a interface ar-água é também extraordinariamente variável. Embora estas sejam basicamente mediadas pela turbulência na superfície do mar, as causas desta turbulência e a sua intensidade são altamente variáveis. O arrasto do vento é a fonte dominante de turbulência na superfície do Oceano Global, onde outros factores são negligenciados pelos modelos do Sistema-Terra. Contudo, outros factores têm sido demonstrados também essenciais para a estimação correcta das velocidades de tarnsferência dos gases através das superfícies do Oceano Costeiro, nomeadamente a estabilidade atmosférica, rugosidade da superfície, extensão da superfície, chuva, currentes e a presença de surfactantes.

            A comunidade científica produziu muitas formulações para a estimação das solubilidades e velocidades de transferência dos gases. A maioria das formulações para a velocidade de transferência são ou generalizações grosseiras ou adaptadas a condições específicas. Tanto as modelações regionais como do Sistema-Terra precisam de superar esta limitação e idealmente utilizar algoritmos capazes de providenciar estimações precisas em qualquer tipo de ambiente. Foi com este objectivo que o esquema numérico FuGas foi iniciado em 2010 e prossegue sendo actualizado com o estado-da-arte. Nele, o utilizador pode escolher entre dezenas de formulações publicadas na literatura essencial e comparar os seus resultados. Podem ser aplicados diferentes graus de complexidade e o software automaticamente escolhe parameterizações mais simples sempre que a falta de dados não permita a aplicação da parameterização pré-definida. O software também permite a comparação entre situações alternativas quantificando quanto cada variável de entrada foi responsável pela variação do resultado. Para tal é efectuada uma expansão de Taylor do modelo, adaptada à parameterização do utilizador estimando as derivadas parciais recorrendo a uma versão multivariada do teorema das diferenças finitas de Newton. A sua aplicação foi demonstrada nos trabalhos de Vieira et al. (2013, 2015a,b, 2016), na assembleia geral da EGU 2016, no “Living Planet Symposium 2016” da Agência Espacial Europeia, e na 5ª conferência internacional da OMICS sobre “Earth Science and Climate Change”.