Los investigadores miden la topografía de un lecho glaciar expuesto en el glaciar Castleguard en las Montañas Rocosas de Alberta, Canadá. Crédito: Foto de Keith Williams, aportada por Christian Helanow
Las fotos de campo muestran el terreno duro y áspero sobre el que se deslizan algunos glaciares: cúpulas y protuberancias rocosas en el granito, escalones rocosos y depresiones en la piedra caliza. Los lechos de los glaciares empequeñecen a los investigadores y sus instrumentos. (Al igual que las altas montañas representadas en los diversos horizontes).
Durante sus viajes a los lechos glaciares recientemente expuestos por los glaciares en retirada en los Alpes suizos (glaciares Rhone, Schwarzburg y Tsanfleuron) y las Montañas Rocosas canadienses (glaciar Castleguard), cuatro glaciólogos utilizaron tecnología láser y drones para medir con precisión los lechos rocosos y registrar sus muy diferentes contornos
Los investigadores convirtieron las mediciones en modelos digitales de alta resolución de esos lechos glaciares. Luego se pusieron a trabajar con subunidades manejables pero representativas de los modelos para estudiar cómo se deslizan los glaciares a lo largo de la base del lecho rocoso.
“La forma más sencilla de decirlo es que estudiamos la relación entre las fuerzas en la base del glaciar y la rapidez con la que se mueve”, dijo Neal Iverson, profesor de ciencias geológicas y atmosféricas en la Universidad Estatal de Iowa y líder del estudio.
Pequeños cambios de fuerza, grandes cambios de velocidad
La "ley de deslizamiento" del glaciar resultante desarrollada por el equipo describe esa "relación entre las fuerzas ejercidas por el hielo y el agua sobre el lecho y la velocidad del glaciar", dijo Iverson. Y esa ley de deslizamiento podría ser utilizada por otros investigadores para estimar mejor la rapidez con la que las capas de hielo fluyen hacia los océanos, dejan caer su hielo y elevan el nivel del mar.
Además de Iverson, el equipo de estudio incluyó a Christian Helanow, investigador asociado postdoctoral en el estado de Iowa de 2018 a 2020 y actualmente investigador postdoctoral en matemáticas en la Universidad de Estocolmo en Suecia; Lucas Zoet, investigador asociado postdoctoral en el estado de Iowa de 2012 a 2015 y actualmente profesor asistente de geociencia en la Universidad de Wisconsin-Madison; y Jacob Woodard, estudiante de doctorado en geofísica en Wisconsin.
El lecho expuesto del glaciar Schwarzburg en los Alpes suizos. Crédito: Foto de Neal Iverson
Una subvención de la Fundación Nacional de Ciencias apoyó el trabajo del equipo.
Helanow es el primer autor de un artículo recién publicado en línea por Science Advances que describe la nueva ley de deslizamiento para los glaciares que se mueven sobre el lecho rocoso.
Los cálculos de Helanow, basados en un modelo informático de la física de cómo el hielo se desliza y se separa localmente del lecho de roca rugosa, y la ley de deslizamiento resultante indican que pequeños cambios en la fuerza en el lecho del glaciar pueden provocar grandes cambios en la velocidad del glaciar.
Medir a pulgadas
Los investigadores utilizaron dos métodos para recopilar mediciones de alta resolución de las topografías de los lechos de glaciares de roca expuestos recientemente. Utilizaron tecnología de mapeo lidar basada en tierra para tomar medidas detalladas en 3D. Y enviaron drones para fotografiar los lechos desde varios ángulos, lo que permitió un trazado detallado de la topografía con una resolución de aproximadamente 4 pulgadas.
“Utilizamos lechos glaciares reales para este modelo, en sus formas irregulares completamente tridimensionales”, dijo Iverson. “Resulta que eso es importante”.
Los esfuerzos anteriores utilizaron modelos 2D idealizados de lechos de glaciares. Los investigadores han aprendido que tales modelos no son adecuados para derivar la ley de deslizamiento de una cama dura.
"Lo principal que hemos hecho", dijo Helanow, "es usar capas de glaciares observadas, en lugar de idealizadas, para ver cómo afectan el deslizamiento de los glaciares".
¿Una ley de deslizamiento universal?
El trabajo sigue otra ley de deslizamiento determinada por Zoet e Iverson que fue publicada en Abril 2020 por la revista Ciencia:.
Hay algunas diferencias clave entre los dos: la primera ley de deslizamiento explica el movimiento del hielo que se mueve sobre un suelo blando y deformable, mientras que la segunda se refiere a los glaciares que se mueven sobre lechos duros. (Ambos tipos de lechos son comunes debajo de los glaciares y las capas de hielo). Y el primero está respaldado por datos experimentales de un dispositivo de laboratorio que simula el deslizamiento en el lecho de un glaciar, en lugar de basarse en mediciones de campo de antiguos lechos glaciares y modelos informáticos. .
Aun así, las dos leyes de deslizamiento terminaron teniendo formas matemáticas similares.
“Son muy similares, ya sea una ley de deslizamiento para camas blandas o camas duras”, dijo Iverson. "Pero es importante darse cuenta de que los procesos son diferentes, las constantes en las ecuaciones tienen valores bastante diferentes para lechos duros y blandos".
Eso hace que los investigadores piensen en un análisis más numérico: "Estos resultados", escribieron, "pueden apuntar a una ley de deslizamiento universal que simplificaría y mejoraría las estimaciones de las descargas de los glaciares a los océanos".
Referencia: "Una ley de deslizamiento para glaciares de lecho duro derivada de la topografía del lecho observado" por Christian Helanow, Neal R. Iverson, Jacob B. Woodard y Lucas K. Zoet, 14 de mayo de 2021, Science Advances.
DOI: 10.1126 / sciadv.abe7798
