Nuevo modelo de friccion de hielo ayuda a comprender como fluyen los glaciares
Los glaciares cubren el 10 por ciento de la superficie terrestre del planeta y contienen el 75 por ciento de nuestra agua dulce.
Además, el agua de los glaciares que se derriten representa casi dos tercios del aumento observado en los niveles mundiales del mar. A pesar de las consecuencias ecológicas que se avecinan, el movimiento de los glaciares sigue siendo poco conocido debido a la falta de investigación sobre la forma en que las grandes masas de hielo se desplazan en contacto con el lecho de roca.
La rugosidad del lecho de roca, la temperatura de la interfaz de la capa de hielo y la presencia de cavidades llenas de agua afectan la fricción e influyen en la forma en que fluirá el hielo. El estudio de estos factores plantea desafíos únicos: la detección remota por radar de satélites y aeronaves puede rastrear el movimiento glaciar, pero no puede mirar a través de miles de pies de hielo para medir las propiedades detalladas del hielo y la roca.
En un nuevo artículo en The Journal of Chemical Physics, el físico teórico Bo Persson del Centro de Investigación Jülich en Alemania describe un nuevo modelo de fricción del hielo que ofrece una visión crucial de los flujos glaciares.
Persson recurrió a estudios previos de superficies de goma que están en contacto estacionario o deslizándose una sobre otra. Para los glaciares, examinó factores como la roca de fondo y la rugosidad del hielo, y el efecto de la regelación: fusión y congelación causada por las fluctuaciones de la presión local. "La presión fluctúa debido a la rugosidad de la superficie del lecho de roca", explicó. "Si tiene una gran 'protuberancia' en el lecho rocoso, la presión del hielo contra la protuberancia será mayor en el lado donde el hielo se mueve contra la protuberancia", por lo que la temperatura de fusión del hielo disminuye.
"La contribución más importante de mi teoría es que describe con precisión la formación de cavidades durante el deslizamiento, y muestra que la cavitación se produce para velocidades de deslizamiento típicas de los glaciares que fluyen", dijo Persson. Para la mayoría de los glaciares gruesos, como los casquetes polares, la temperatura entre el hielo y el lecho rocoso está cerca de la temperatura de fusión del hielo debido al calentamiento geotérmico y la fricción. Como resultado, las cavidades casi siempre se llenan con agua a presión.
La presencia de esta agua en la interfaz de la roca de hielo tiene dos efectos, explicó Persson: lleva parte del peso del hielo que cubre y lubrica aún más la roca de fondo. "Ambos efectos reducirán la fricción del hielo", dijo, lo que hace que los glaciares fluyan más rápido. "La fricción entre el glaciar y el lecho de roca es de crucial importancia para el flujo de los glaciares y para la predicción del aumento del nivel del mar debido a la fusión de los casquetes polares", dijo Persson.
"Los modeladores de capas de hielo necesitamos resolver mejor la base de las capas de hielo en nuestros modelos, lo que requiere métodos numéricos que todavía no son comunes para nosotros", dijo el glaciólogo Angelike Humbert del Instituto Alfred Wegener en Bremerhaven, Alemania, que trabaja en hielo. Modelado de láminas y detección remota de capas de hielo y glaciares mediante satélites. "Eso es aún más complicado cuando las simulaciones todavía tienen que ser lo suficientemente rápidas para ejecutar simulaciones hasta el año 2100 o 2300. El trabajo de Bo nos recuerda el papel clave desempeñado por la rugosidad del lecho de roca , que es muy difícil de observar con la precisión requerida en estudios de radar aerotransportado ".
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