​O Atlântico Norte desenrola um papel especial no clima global, por ser um local preferencial para o desenvolvimento de tempestades oceânicas importantes, quer em latitudes tropicais como extra-tropicais, e pelo potencial controlo da circulação oceânica profunda. Os processos atmosfera-oceanos nesta região afectam o clima num domínio alargado, em particular na Europa e na América do Norte, e a sua sensibilidade às mudanças climáticas merece atenção. As regiões oceânicas, que permanecem vastamente desconhecidas mesmo na era do satélites, representam uma peça fundamental no puzzle da dinâmica global do nosso planeta.
O nosso conhecimento limitado dos processos oceânicos é uma consequência directa de desafios observacionais. Neste projecto colaborativo, iremos explorar ferramentas sismológicas inovadoras, em paralelo com reanálise meteorológica avançada, juntando conhecimento sobre a atmosfera, oceanos e terra sólida.
O sinal sísmico mais comum registado no nosso planeta resulta do acoplamento de energia entre atmosfera, oceanos e terra sólida.
Os ventos atmosféricos geram ondas oceânicas, que em condições favoráveis transmitem a sua energia à terra sólida. Uma vez acoplada à terra sólida, esta energia viaja longas distâncias sob a forma de ondas sísmicas. Na verdade, os sismómetros de todo o mundo registam permanentemente microsismos - energia sísmica gerada pelo acoplamento entre oceanos e terra sólida. O campo de ondas microsísmico contém informação sobre as ondas oceânicas (fonte) e o material que atravessou (caminho), podendo por isso ser utilizado para estudar tanto tempestades oceânicas como a estrutura interna da Terra.
Os Ocean Bottom Seismometers (OBSs) têm sido desenvolvidos nas últimas décadas como uma componente básica da exploração oceânica. São sismómetros que operam no fundo oceânico, desenhados para sustentar as pressões elevadas da coluna de água. Em campanhas temporárias, os OBS são deixados cair desde o navio até ao fundo oceânico, operam de forma autónoma no fundo oceânico por períodos de tempo até um ano, e quando recebem um sinal acústico de recolha flutuam até à superfície, onde são recolhidos. Inicialmente desenhados para registar sismos, os OBS registam na verdade uma multiplicidade de sinais relacionados com actividade dos oceanos e da terra sólida, incluindo vibrações geradas por correntes do fundo oceânico.
Neste projecto exploratório, propomos utilizar conjuntos de dados sísmicos únicos, obtidos tanto no mar como em terra, no fundo oceânico, em ilhas e nas margens do Atlântico norte, para estudar processos oceânicos e a estrutura da Terra. O nosso plano de trabalhos tem como objectivo provar conceitos que poderão mais tarde ser aplicados a conjuntos de dados maiores e/ou para efeitos de monitorização. O projecto está estruturado em três grandes tarefas: 1) Utilizar dados sísmicos para caracterizar tempestades oceânicas, comparando os resultados com reanálise meteorológica; 2) Avaliar o impacto da topografia acentuada das ilhas oceânicas no campo microsísmico, com impacto no mapeamento da sub-superfície; 3) Utilizar dados de OBS como um proxy para as correntes de fundo.
O projecto beneficia da colaboração entre um grupo forte de Matemática Aplicada na Universidade de Texas, Austin (UTA) e investigadores de Ciências da Terra em Portugal. Os problemas inversos são talvez a formulação matemática mais popular para permitir simulações matemáticas de previsão que integram dados observacionais, simulações e/ou modelos. Para problemas inversos que servem de base para descoberta e tomada de decisões, a incerteza nos modelos tem de ser quantificada de forma robusta. Na verdade, avaliar a incerteza de soluções inversas é uma componente chave dos problemas sismológicos, onde frequentemente encontramos um leque de soluções que conseguem ajustar os dados de forma semelhante. A equipa de UTA tem competências avançadas em métodos Bayesianos de quantificação da incerteza, rigorosos e escaláveis, para problemas de inversos de grandes dimensões. Estes métodos estimam não só uma solução como também a sua incerteza. A equipa Portuguesa conta com especialistas em Sismologia (fontes sísmicas, estrutura da Terra e propagação de ondas, redes sísmicas e instrumentação, desenvolvimento de OBSs), Oceanografia Física e Modelação Atmosférica. O projecto irá utilizar dados já existentes do IDL, IPMA e da Univ Açores, e novos dados a serem recolhidos pelo IPMA.
Os objectivos do projecto são relevantes para a missão do Azores International Research (AIR) Center, em particular para avançar o conhecimento sobre mudanças climáticas, processos oceânicos e mapeamento do sub-solo em domínios oceânicos.