La capa de hielo de Groenlandia produce más energía hidroeléctrica que las diez centrales hidroeléctricas más grandes del mundo juntas
Los investigadores han observado tasas extremadamente altas de derretimiento en la parte inferior de la capa de hielo de Groenlandia, causadas por enormes cantidades de agua de deshielo que caen desde la superficie hasta la base. A medida que cae el agua de deshielo, la energía se convierte en calor en un proceso similar al de la energía hidroeléctrica generada por las grandes represas.
Un equipo internacional de científicos, dirigido por la Universidad de Cambridge, descubrió que el efecto del agua de deshielo que desciende desde la superficie de la capa de hielo hasta el lecho (un kilómetro o más abajo) es, con mucho, la fuente de calor más grande debajo de la segunda capa de hielo más grande del mundo, lo que lleva a tasas extraordinariamente altas de derretimiento en su base.
El efecto lubricante del agua de deshielo tiene un fuerte efecto en el movimiento de los glaciares y la cantidad de hielo descargado en el océano, pero es un desafío medir directamente las condiciones debajo de un kilómetro de hielo, especialmente en Groenlandia, donde los glaciares se encuentran entre los que se mueven más rápido del mundo.
Esta falta de mediciones directas dificulta la comprensión del comportamiento dinámico de la capa de hielo de Groenlandia y la predicción de futuros cambios. Con las pérdidas de hielo vinculadas tanto al derretimiento como a la descarga, la capa de hielo de Groenlandia es ahora el mayor contribuyente individual a la subida global del nivel del mar.
Ahora el equipo dirigido por Cambridge descubrió que la energía gravitatoria del agua de deshielo que se forma en la superficie se convierte en calor cuando se transfiere a la base a través de grandes grietas en el hielo.
Imagen: Carpas con lago supraglacial en Store Glacier, Groenlandia. Crédito: Tom Chudley
Cada verano se forman miles de lagos y arroyos de agua de deshielo en la superficie de la capa de hielo de Groenlandia a medida que aumentan las temperaturas y aumenta la luz solar diaria. Muchos de estos lagos se drenan rápidamente al fondo de la capa de hielo, cayendo a través de grietas y grandes fracturas que se forman en el hielo. Con un suministro continuo de agua de arroyos y ríos, las conexiones entre la superficie y el lecho a menudo permanecen abiertas.
Como parte del proyecto RESPONDER, financiado con fondos europeos, el profesor Poul Christoffersen del Instituto de Investigación Polar Scott de Cambridge ha estado estudiando estos lagos de agua de deshielo, cómo y por qué se drenan tan rápido y el efecto que tienen sobre el comportamiento general de la capa de hielo a medida que continúan subiendo las temperaturas globales.
El trabajo actual, que incluye investigadores de la Universidad de Aberystwyth, es la culminación de un estudio de siete años centrado en Store Glacier, una de las salidas más grandes de la capa de hielo de Groenlandia.
"Al estudiar el derretimiento basal de las capas de hielo y los glaciares, observamos las fuentes de calor como la fricción, la energía geotérmica, el calor latente liberado donde se congela el agua y las pérdidas de calor en el hielo de arriba", dijo Christoffersen. "Pero lo que realmente no habíamos visto era el calor generado por el drenaje del agua de deshielo. Hay mucha energía gravitatoria almacenada en el agua que se forma en la superficie y cuando cae, la energía tiene que ir a alguna parte".
Para medir las tasas de derretimiento basal, los investigadores utilizaron un sonido de eco de radio sensible a la fase, una técnica desarrollada en el British Antarctic Survey y utilizada anteriormente en capas de hielo flotantes en la Antártida.
"No estábamos seguros de que la técnica también funcionara en Groenlandia en un glaciar de flujo rápido", dijo el primer autor, el Dr. Tun Jan Young, quien instaló el sistema de radar en Store Glacier como parte de su doctorado en Cambridge. "En comparación con la Antártida, el hielo se deforma muy rápido y hay mucha agua de deshielo en verano, lo que complica el trabajo".
Imagen: Campamento científico en Store Glacier cerca del lago supraglacial en Store Glacier, Groenlandia. Crédito: Tom Chudley
Las tasas de fusión basales observadas con el radar a menudo eran tan altas como las tasas de fusión medidas en la superficie con una estación meteorológica: sin embargo, la superficie recibe energía del sol mientras que la base no. Para explicar los resultados, los investigadores de Cambridge se asociaron con científicos de la Universidad de California Santa Cruz y el Servicio Geológico de Dinamarca y Groenlandia.
Los investigadores calcularon que hasta 82 millones de metros cúbicos de agua de deshielo se transfirieron al lecho de Store Glacier todos los días durante el verano de 2014. Estiman que la energía producida por el agua que cae durante los períodos de máxima fusión fue comparable a la energía producida por la Presa de las Tres Gargantas en China, la central hidroeléctrica más grande del mundo. Con un área de fusión que se expande a casi un millón de kilómetros cuadrados en pleno verano, la capa de hielo de Groenlandia produce más energía hidroeléctrica que las diez centrales hidroeléctricas más grandes del mundo juntas.
"Dado lo que estamos presenciando en las latitudes altas en términos de cambio climático, esta forma de energía hidroeléctrica fácilmente podría duplicarse o triplicarse, y todavía ni siquiera estamos incluyendo estos números cuando estimamos la contribución de la capa de hielo a la subida del nivel del mar", dijo. Christoffersen.
Para verificar las altas tasas de fusión basal registradas por el sistema de radar, el equipo integró en un pozo cercano mediciones de temperatura independientes de sensores instalados. En la base, encontraron que la temperatura del agua era tan alta como +0,88 grados centígrados, lo cual es inesperadamente cálido para una base de capa de hielo con un punto de fusión de -0,40 grados.
"Las observaciones del pozo confirmaron que el agua de deshielo se calienta cuando golpea el lecho", dijo Christoffersen. La razón es que el sistema de drenaje basal es mucho menos eficiente que las fracturas y conductos que llevan el agua a través del hielo. La eficiencia de drenaje reducida provoca un calentamiento por fricción dentro del agua misma. Cuando eliminamos esta fuente de calor de nuestros cálculos, las estimaciones teóricas de la tasa de fusión estaban fuera de dos órdenes de magnitud. El calor generado por el agua que cae está derritiendo el hielo de abajo hacia arriba, y la tasa de derretimiento que informamos no tiene precedentes".
El estudio presenta la primera evidencia concreta de un mecanismo de pérdida de masa de la capa de hielo, que aún no está incluido en las proyecciones de la subida global del nivel del mar. Si bien las altas tasas de fusión son específicas del calor producido en las vías de drenaje subglaciales que transportan agua superficial, el volumen de agua superficial producido en Groenlandia es enorme y está creciendo, y casi todo drena hacia el lecho.
El estudio fue publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences: Rapid basal melting of the Greenland Ice Sheet from surface meltwater drainage
Imagen de cabecera: El agua fluye hacia un moulin y desciende hasta el lecho del glaciar Store, Groenlandia. Crédito: Poul Christoffersen
