Reducirán la profunda incertidumbre en las proyecciones de la subida del nivel del mar
El tamaño de la capa de hielo de la Antártida puede resultar difícil de comprender. Con un espesor promedio de dos kilómetros y una superficie que casi duplica la de Australia, la capa de hielo contiene suficiente agua dulce como para elevar el nivel global del mar en 58 metros.
Se prevé que la pérdida de hielo de esta capa sea el principal factor que impulse la subida del nivel del mar en 2100, aunque su contribución sigue siendo muy incierta. Si bien es cierto que el nivel del mar subirá este siglo, las proyecciones de la contribución del hielo antártico varían entre un aumento de 44 cm y una caída de 22 cm.
Gran parte de esta incertidumbre se debe a que los procesos oceánicos que controlan el destino de la capa ocurren en una escala increíblemente pequeña y son muy difíciles de medir y modelar.
Pero recientemente los científicos han logrado avances significativos en la comprensión de esta "capa límite entre el hielo y el océano". Este progreso es el tema de un nuevo artículo de revisión, publicado hoy en Annual Reviews.
Imagen: Las plataformas de hielo en la Antártida actúan como piedras angulares, estabilizando la capa de hielo, pero se están reduciendo debido al cambio climático.
Encogimiento, adelgazamiento y retroceso
En los márgenes de la capa de hielo antártica, los glaciares fluyen hacia el océano Austral y forman plataformas de hielo flotantes que actúan como piedras angulares y estabilizan la capa de hielo. Sin embargo, también se están reduciendo.
El océano derrite las plataformas de hielo desde abajo, un proceso conocido como "fusión basal". El aumento de la fusión basal ha provocado el adelgazamiento y el retroceso de la capa de hielo en algunas regiones, lo que ha elevado los niveles del mar a nivel global.
También ha ralentizado la corriente más profunda de la circulación global, un sistema de corrientes oceánicas que hace circular el agua alrededor del planeta.
Al igual que los glaciares que las alimentan, las plataformas de hielo son inmensas. Sin embargo, los procesos oceánicos que controlan el derretimiento basal y el destino de toda la capa de hielo antártica ocurren en una escala de milímetros. Suceden en una fina capa de océano, justo debajo del hielo.
La capa límite entre la plataforma de hielo y el océano es fría, está a kilómetros de cualquier lugar y está debajo de un hielo muy grueso, por lo que no es de extrañar que apenas se haya medido.
El estudio de esta capa con otras técnicas, como las simulaciones por ordenador, también supone un enorme reto. Hasta hace poco, los minúsculos movimientos que se producen en la capa límite entre el hielo y el océano impedían realizar un modelo preciso del deshielo.
Estos dos desafíos han obstaculizado durante mucho tiempo los esfuerzos por responder a la pregunta engañosamente simple: "¿Cómo derrite el océano las plataformas de hielo de la Antártida?"
Imagen: Esquema que muestra los procesos clave que afectan las interacciones entre el hielo y el océano. El agua profunda circumpolar (CDW) cálida y salada (rojo) fluye hacia la cavidad de la plataforma de hielo en profundidad y derrite la base de hielo, formando agua de plataforma de hielo (ISW) relativamente fría y fresca (azul oscuro). Este flujo también puede verse complementado por la descarga subglacial de agua dulce desde debajo de la capa de hielo en tierra. En el margen de algunas plataformas de hielo, las polinias producen agua densa de plataforma (DSA) (azul claro), que puede inundar la cavidad.
Modelado a microescala
Las simulaciones por ordenador de los procesos oceánicos no son algo nuevo.
Pero sólo recientemente se han hecho posibles las simulaciones de la capa límite entre el hielo y el océano, a medida que aumentan los recursos informáticos y se reduce el coste de su uso.
Varios grupos de investigación de todo el mundo han abordado este problema, modelando el flujo oceánico a microescala que suministra calor al hielo para su derretimiento.
Los investigadores están buscando una relación entre lo que hace el océano y la velocidad con la que se derrite el hielo. Hasta ahora, han descubierto no sólo una relación, sino varias, cada una de las cuales indica un "régimen" de derretimiento diferente. Las condiciones del océano (temperatura, contenido de sal y velocidad de las corrientes oceánicas) y la forma del hielo determinan qué régimen de fusión se aplica.
La forma de la capa de hielo es clave porque el agua de deshielo es dulce y más liviana que el océano circundante. Al igual que el aire caliente que se acumula en la parte superior de una habitación, el agua de deshielo dulce y fría se acumula en los huecos de la superficie inferior de la capa de hielo, aislando el hielo del agua del océano que se encuentra debajo y ralentizando el derretimiento.
En el caso de los hielos con pronunciadas pendientes, el efecto aislante es mucho menor. El flujo energético del agua de deshielo a medida que asciende por debajo del hielo empinado hace que se mezcle con las aguas oceánicas más cálidas, lo que aumenta el derretimiento.
Las rápidas corrientes oceánicas tienen un efecto similar, ya que transfieren calor al hielo.
Imagen: Los robots submarinos han permitido a los científicos obtener una visión sin precedentes de la parte inferior del hielo de la Antártida. Filip Stedt/Universidad de Gotemburgo
Robots equipados con sonar
Recientemente, los robots oceánicos, incluidos los vehículos submarinos autónomos y las sondas conectadas que se despliegan perforando el hielo, han proporcionado cantidades sin precedentes de datos sobre el entorno debajo de las plataformas de hielo.
Utilizando sonares y cámaras, estos robots han revelado un extraño y maravilloso "paisaje de hielo" en la parte inferior de las plataformas de hielo.
Este paisaje helado está formado por muchas diferentes formaciones de hielo, cuyo tamaño varía entre centímetros y kilómetros. Algunas, como las grietas de empinadas paredes, se forman por fracturación del hielo. Se cree que otras, como las depresiones en forma de hoyuelos en el hielo (a menudo llamadas "vieiras"), las "terrazas" con forma de escalera, las "palas" con forma de mejillón y los canales basales más grandes, se forman por procesos de derretimiento.
Los nuevos conocimientos sobre el derretimiento obtenidos a partir de simulaciones por ordenador y robots arrojan luz sobre estas características y cómo se forman. La existencia de regímenes de derretimiento ayuda a explicar la evolución de las terrazas de laderas escarpadas, o por qué aparecen diferentes características en distintas partes de una plataforma de hielo.
Por ejemplo, en la parte oriental, cálida y tranquila, de la plataforma de hielo Dotson, en la Antártida occidental, un robot autónomo observó terrazas basales. En el oeste de Dotson, donde hay corrientes rápidas y frías, se descubrieron grandes cuencas con forma de mejillón.
Imagen: Se cree que las extrañas formas que se observan en la parte inferior de las plataformas de hielo se forman a partir de procesos de derretimiento. Filip Stedt
Sigue habiendo incertidumbre
Aún se desconoce exactamente cómo se forman algunas de estas características.
Nuevas simulaciones que permiten que el límite entre el hielo y el agua se desplace en el tiempo muestran el comportamiento de "autoescultura" del hielo derretido. Esto es similar a cómo se forman y se mueven las dunas en un desierto.
Sin embargo, se necesitan nuevos modelos informáticos para simular la formación y evolución de todo el paisaje de hielo.
Algunos de los recientes avances que se destacan en la revisión están ayudando a reducir la incertidumbre en nuestra comprensión de la contribución de la capa de hielo antártica a la subida global del nivel del mar.
Sin embargo, aún presenta un enorme desafío incorporar nuestro nuevo conocimiento sobre el derretimiento basal y el paisaje de hielo dinámico que forma a los modelos climáticos y de la capa de hielo.
Es urgente superar este desafío. La representación precisa del derretimiento en los modelos climáticos y de las capas de hielo reducirá la profunda incertidumbre en las proyecciones de la subida del nivel del mar, especialmente a medida que las condiciones oceánicas y los regímenes de derretimiento de las plataformas de hielo cambien en el futuro.
Informe en Annual Reviews: How Does the Ocean Melt Antarctic Ice Shelves?