Pesquisadores fornecem novos insights sobre o derretimento do manto de gelo da Groenlândia

A UCLAA equipe liderada por George foi a primeira a medir o derretimento das geleiras da Groenlândia a partir do topo do manto de gelo. As suas descobertas poderão ajudar os cientistas a prever melhor a subida do nível do mar.

A investigação, publicada hoje na revista Proceedings of the National Academy of Sciences, oferece novos conhecimentos sobre factores até então desconhecidos que afectam o derretimento da camada de gelo da Gronelândia, e poderá, em última análise, ajudar os cientistas a prever com mais precisão como o fenómeno poderá causar o aumento do nível do mar.

A Groenlândia é o maior manto de gelo em derretimento em termos de escoamento de água de degelo que contribui para o aumento do nível do mar – e pelo menos metade do aumento do nível do mar na Groenlândia é resultado do derretimento do gelo, disse Laurence C. Smith, professor de geografia da UCLA. (Isso é ainda mais do que a quantidade causada pela formação de gelo, quando grandes blocos de gelo se separam da camada de gelo, formando icebergs, que eventualmente derretem no mar.)

Desde 2012, uma equipa liderada por Smith visitou várias vezes a camada de gelo da Gronelândia, utilizando satélites, drones e sensores sofisticados para monitorizar os caudais dos rios de água derretida no topo dos glaciares e para mapear as suas bacias hidrográficas, que incluem as áreas de superfície entre os rios.

Em 2015, Smith e um grupo de estudantes de pós-graduação e colaboradores da UCLA concentraram-se numa bacia hidrográfica de 70 quilómetros quadrados e descobriram um processo importante que anteriormente tinha sido deixado de fora dos cálculos do modelo climático. Parte da água derretida dos lagos e rios no topo das geleiras da região, que terminam em grandes buracos chamados “moulins” e descem pela geleira, está sendo armazenada e presa no topo da geleira dentro de um “gelo podre” poroso e de baixa densidade. .”

“O nosso é o primeiro esforço independente de coleta de dados para medir diretamente as taxas de escoamento da água derretida do topo do gelo”, disse Smith. A pesquisa da equipe foi financiada por NASA. “Os investigadores, incluindo nós, tentaram recolher informações utilizando fluxos da borda do gelo, mas essas medições são problemáticas para testar modelos climáticos.”

A equipe de Smith encontrou uma discrepância entre seus dados e os cálculos do escoamento da água do degelo de cinco modelos climáticos. As estimativas desses modelos foram de 21% a 58% maiores do que as medidas da equipe de Smith no gelo.

Então Smith convidou os cientistas que criaram esses modelos para colaborarem com ele. Juntos, verificaram estatísticas em tempo real de estações meteorológicas no gelo para confirmar que os dados nos modelos climáticos estavam corretos – e descobriram que os cálculos dos modelos eram precisos. O que significa que a viagem da água derretida sobre a superfície do gelo foi mais complexa do que se imaginava anteriormente: os cientistas reconheceram que antes de a água passar através do gelo através de moulins, ela pode acumular-se, permanecer indefinidamente ou congelar novamente em gelo poroso na superfície, disse Smith.

“Depois de eliminar todas as outras possibilidades, deduzimos que a discordância em nossos dados se deve à penetração da luz solar no gelo, causando derretimento subterrâneo e armazenamento de água derretida”, disse Dirk van As, coautor do estudo e pesquisador sênior do Pesquisa Geológica da Dinamarca e da Groenlândia. “E agora sabemos que isto está a acontecer nas partes mais altas da zona de gelo descoberto que cobre grandes regiões da camada de gelo.

“Agora sabemos que o cálculo da retenção de água derretida no gelo poroso deveria ser incluído de alguma forma”, disse ele.

Para medir a vazão do rio no gelo, Smith e sua equipe adaptaram uma técnica normalmente usada em terra. Trabalhando em turnos, eles coletaram dados de hora em hora, 24 horas por dia, durante três dias em julho de 2015, enfrentando o frio, o vento e 20 horas por dia de sol escaldante. Os pesquisadores usaram equipamentos de segurança para se ancorarem no gelo e se protegerem da água em movimento rápido que flui para moulins perigosos, onde as águas superficiais despencam no interior do manto de gelo.

Entre os muitos desafios logísticos estava determinar como instalar equipamentos para medir o fluxo do rio de forma que os pesquisadores não precisassem estar posicionados em ambos os lados do rio.

“A menos que você tenha um helicóptero, não será possível posicionar pessoas em ambos os lados de um grande rio sobre o gelo”, disse Lincoln Pitcher, estudante de doutorado em geografia da UCLA, que descobriu uma maneira de manter os sensores no lugar após o teste. e erro em terra e gelo. Eles precisavam criar um sistema estável e forte que permanecesse no lugar mesmo que a superfície de gelo ao seu redor estivesse derretendo.

O coautor do estudo, Asa Rennermalm, professor de geografia da Rutgers University-New Brunswick fez parte da equipe de campo.

“Usamos um dispositivo chamado Acoustic Doppler Current Profiler, que rastreia a descarga com base no som”, disse ela. “Nós o prendemos a uma plataforma flutuante e depois a prendemos a cordas, que foram presas a postes em ambos os lados do rio gelado. Movemos a plataforma para frente e para trás através do rio a cada hora durante 72 horas. Ninguém jamais fez isso antes no manto de gelo da Groenlândia.”

Van As disse que o projeto provou que combinar conhecimentos de múltiplas disciplinas – entre elas meteorologia, oceanografia e hidrologia (o estudo das propriedades e do movimento da água sobre a terra) – é essencial para compreender completamente como as geleiras e as camadas de gelo respondem ao sistema climático. .

“É importante que hidrólogos como Larry tragam seu amplo conhecimento para o campo da glaciologia, usando abordagens que são novas em nossa disciplina”, disse ele.

Em geral, os glaciologistas não estão acostumados a pensar em bacias hidrográficas no topo do gelo, disse Smith. As irregularidades que essas bacias hidrográficas transmitem no momento e na quantidade de água derretida que penetra no gelo não são atualmente consideradas em modelos geofísicos de “dinâmica do gelo”, ou seja, a velocidade e o padrão espacial do deslizamento do gelo glacial à medida que se move em direção ao mar.

“Estamos pegando o campo muito maduro da hidrologia da superfície terrestre, que lida com o fluxo dos rios e bacias hidrográficas em terra, e aplicando-o ao manto de gelo, que normalmente tem sido o domínio científico da geofísica do gelo sólido”, disse ele. “Temos que recorrer à hidrologia porque a superfície do gelo está se tornando mais um fenômeno hidrológico. E podemos pegar essas ferramentas de outra disciplina e aplicá-las e realmente ter um avanço conceitual.”

Smith e a sua equipa estão agora a trabalhar num estudo baseado em dados de uma viagem à Gronelândia em 2016, quando passaram uma semana a monitorizar bacias hidrográficas e a escavar o gelo podre.

Liderados pelo estudante de pós-graduação da UCLA, Matthew Cooper, os pesquisadores estão tentando explicar melhor como o gelo podre retém a água. Eles rastrearam o gelo podre até uma profundidade de quase um metro abaixo da superfície – uma descoberta que poderia ajudar os cientistas que desenvolvem modelos climáticos a compreender melhor como as camadas de gelo estão perdendo massa.

Parte da missão de Smith na Gronelândia é capacitar uma nova geração de hidrólogos que estão ansiosos por se juntarem à linha da frente no acompanhamento das alterações climáticas globais.

“A mudança climática não é mais uma notícia remota para mim”, disse Kang Yang, ex-bolsista de pós-doutorado da UCLA, que fez parte da equipe de campo deste estudo. Agora professor na Universidade de Nanjing, na China, Yang continuará a trabalhar com Smith no mapeamento dos rios na camada de gelo da Groenlândia.

Referência: “Medições diretas do escoamento de água derretida na superfície do manto de gelo da Groenlândia” por Laurence C. Smith (protegido por e-mail), Kang Yang, Lincoln H Pitcher, Brandon T. Overstreet, Vena W. Chu, Åsa K. Rennermalm, Jonathan C. Ryan, Matthew G. Cooper, Colin J. Gleason, Marco Tedesco, Jeyavinoth Jeyaratnam, Dirk van As, Michiel R. van den Broeke, Willem Jan van de Berg, Brice Noël, Peter L. Langen, Richard I. Cullather, Bin Zhao , Michael J. Willis, Alun Hubbard, Jason E. Box, Brittany A. Jenner e Alberto E. Behar, 5 de dezembro de 2017, PNAS.
DOI: 10.1073/pnas.1707743114