Científicos fluviales de Suecia, Finlandia y Alemania informan mediciones detalladas del movimiento de sedimentos y el nivel del agua en un río cubierto de hielo utilizando una técnica novedosa:señales sísmicas. Los resultados se publican en el Journal of Geophysical Research:superficie terrestre .

"También pudimos determinar si la ruptura del hielo fue causada por un derretimiento lento o por el movimiento de los bloques de hielo, mediante la detección de señales sísmicas de rotura del hielo y la determinación de cuándo se producen en relación con la rotura del hielo, "dice Lina Polvi Sjöberg, profesor asociado de la Universidad de Umeå.

El transporte de sedimentos en los ríos afecta los hábitats de los organismos acuáticos y el ciclo biogeoquímico. Hasta ahora, La medición del transporte de sedimentos en ríos cubiertos de hielo ha sido casi imposible de realizar con técnicas comunes, ya que no podemos ver debajo del hielo.

"Normalmente, podemos medir la velocidad del agua y el transporte de sedimentos vadeando en el río o usando un bote, pero realizar estas mediciones cruciales en un río cubierto de hielo es un desafío logístico y puede ser extremadamente peligroso si el hielo es demasiado delgado para caminar sobre él o cuando el hielo se está rompiendo. "dice Lina Polvi Sjöberg.

Ante estos retos logísticos, el equipo de investigación utilizó un método más comúnmente utilizado para estudiar los terremotos:las señales sísmicas. Esta técnica se ha utilizado en un puñado de estudios en los últimos cinco años para estudiar los procesos fluviales, pero esta es la primera vez que se utiliza para estudiar un río cubierto de hielo.

Según Eliisa Lotsari, profesor titular de la Universidad de Finlandia Oriental y uno de los coautores, esta nueva aplicación de la sismología abre las puertas para responder preguntas sobre cómo se forman y cambian los ríos cubiertos de hielo que antes eran una caja negra.

"Debido a que el tiempo y la longitud de la capa de hielo en los ríos del norte cambiarán con un clima más cálido, Es particularmente importante medir y comprender cómo la dinámica de los ríos difiere en condiciones cubiertas de hielo o sin hielo y durante diferentes tipos de rotura de hielo. " ella dice.

Se necesitan observaciones continuas del transporte de sedimentos a lo largo del flujo cubierto de hielo, períodos de ruptura y sin hielo, con el fin de validar mejor las previsiones de cambios futuros en los ríos del norte. Dado que la ruptura del hielo puede ser el período de tiempo más dinámico para los ríos del norte, causando la rápida erosión del cauce del río y peligros de inundaciones, También es importante poder determinar si la ruptura del hielo ocurre a través de un derretimiento más tranquilo o un agrietamiento dinámico del hielo.

El equipo de investigación realizó su estudio sobre el río Sävar, unos 60 kilómetros al noroeste de Umeå en el norte de Suecia, durante el invierno de 2018. Tres geófonos, sismómetros del tamaño de un puño, fueron enterrados en el suelo a una distancia de 10 a 40 metros del canal del río y registraron cualquier pequeña vibración del suelo. Analizando la frecuencia, intensidad, y patrones de las señales, los investigadores pudieron interpretar qué causa las señales, incluida la turbulencia del agua, movimiento de arena y grava en el lecho del río, y rotura de hielo.

El momento del agrietamiento del hielo les permitió interpretar si la ruptura del hielo es térmica y causada por un derretimiento lento o mecánica causada por bloques de hielo que se rompen. El agrietamiento del hielo ocurre durante todo el invierno cubierto de hielo, pero si el número de grietas de hielo aumenta repentinamente justo antes de que el hielo desaparezca, entonces la ruptura es mecánica y si la tasa permanece igual hasta la ruptura, entonces es térmica. Durante el período de estudio en 2018 en el río Sävar, la ruptura del hielo fue térmica hasta el último día de ruptura, cuando hubo un aumento en el número de grietas de hielo y los investigadores observaron bloques de hielo rotos.

"Esta técnica mínimamente invasiva nos permite tener una cobertura segundo a segundo de todos los procesos dentro y alrededor del río, así que una vez que aprendes a interpretar las diferentes señales, es como tener a alguien sentado en el sitio grabando incluso más de lo que podemos ver con nuestros ojos. "dice Lina Polvi Sjöberg.