Las burbujas presurizadas atrapadas en lo profundo del hielo de los glaciares de marea juegan un papel importante en la forma en que estas estructuras gigantes liberan el agua de deshielo. Ésta es la conclusión de los científicos estadounidenses dirigidos por Meagan Wengrove en la Universidad Estatal de Oregón. El equipo dice que sus hallazgos ayudarán a los investigadores a predecir el futuro derretimiento de los glaciares con mucha más precisión de lo que es posible hoy.
Como resultado del cambio climático, muchos glaciares están en constante retroceso. Estos incluyen los glaciares de marea, que se encuentran en latitudes altas donde las temperaturas son lo suficientemente frías como para que el hielo fluya directamente hacia el mar.
Hoy en día, los glaciólogos entienden que esta pérdida se está acelerando por la retroalimentación entre el derretimiento del hielo, el flujo de los glaciares y la circulación oceánica. Pero incluso cuando estos efectos se incorporan a sus modelos, los cálculos subestiman constantemente las tasas de fusión.
Burbujas estallando
Como explica Wengrove, “creemos que hay varios mecanismos físicos importantes relacionados con la forma en que se derriten los glaciares de marea que faltan en estos modelos. Uno de ellos podría ser el estallido y ascenso de burbujas”. Esta idea surgió por primera vez en 2015, cuando Erin Petit, también en el estado de Oregón, observó cómo el derretimiento de los glaciares se ve afectado por la liberación de burbujas de aire atrapadas.
Estas burbujas se forman en los espacios entre los copos de nieve que caen sobre los glaciares. Estas burbujas representan alrededor del 10% del volumen del hielo recién formado. Luego se comprimen a medida que se acumula nieve fresca, y eventualmente alcanzan presiones de hasta 20 atmósferas a medida que se hunden hasta el fondo del glaciar.
Wengrove explica que esta presión tiene efectos dramáticos cuando finalmente se libera el aire: “Pettit descubrió que una vez que un glaciar de marea llega al océano, el hielo emite sonidos de estallido a medida que se derrite. Esto se debe a que las burbujas encapsuladas en el hielo explotan en el agua, debido a un diferencial de presión entre el agua de mar y la presión interna de las burbujas”.
Mezclas turbulentas
Se sabe que las burbujas tienen una influencia importante en la forma en que se mezclan los fluidos, afectando por ejemplo a una variedad de procesos industriales. Según Wengrove, este efecto no debería ser menos relevante en el caso del derretimiento de los glaciares, que implica la mezcla de agua fría del deshielo con agua de mar más cálida. Hasta ahora, sin embargo, apenas se había considerado la influencia de las burbujas en el derretimiento de los glaciares.
A partir del descubrimiento de Pettit, Wengrove, Pettit y sus colegas han estudiado el efecto desde una perspectiva multidisciplinaria: abarcando campos que incluyen la glaciología, la oceanografía y la propia especialidad de Wengrove en mecánica de fluidos.
"Nuestro estudio midió las velocidades de la columna de agua y la turbulencia adyacente al hielo de un glaciar real que se derrite, algo que nunca se había hecho antes", explica Wengrove. "También comparamos nuestros resultados con una segunda serie de experimentos con hielo transparente y sin burbujas, para imitar cómo se habían realizado experimentos de fusión anteriores".
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Al incluir burbujas que estallan en su modelo, el equipo pudo describir el derretimiento observado de los glaciares de marea mucho más detalladamente que estudios anteriores. "En un laboratorio, descubrimos que el hielo de los glaciares se derrite 2.25 veces más rápido que el hielo transparente y sin burbujas", dice Wengrove. "También vimos que el hielo del glaciar producía 20 veces más energía cinética y seis veces más energía cinética turbulenta que el hielo transparente".
Basándose en estas observaciones, los investigadores desarrollaron un nuevo modelo que incluye la cantidad de energía que las burbujas contribuyen al proceso de fusión cuando estallan y luego ascienden a la superficie del océano. También consideraron cómo esta energía varía con la presión de las burbujas y del agua.
El equipo de Wengrove espera que su trabajo fomente estudios futuros que modelen el derretimiento de los glaciares de marea con mucha más precisión de lo que es posible en la actualidad. Si tiene éxito, esto proporcionaría a los científicos información importante que podría conducir a una mejor comprensión de los cambios a escala global que se producirán en los océanos y la atmósfera de la Tierra en las próximas décadas.
La investigación se describe en Geoscience naturaleza.
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