Los investigadores miden la topografía de un lecho glaciar expuesto en el glaciar Castleguard en las Montañas Rocosas de Alberta, Canadá. Crédito:Keith Williams, contribuido por Christian Helanow.
Las fotos de campo muestran lo duro país accidentado sobre el que se deslizan algunos glaciares:cúpulas rocosas y protuberancias de granito, escalones rocosos y depresiones en piedra caliza. Los lechos de los glaciares empequeñecen a los investigadores y sus instrumentos. (Al igual que las altas montañas representadas en los distintos horizontes).
Durante sus viajes a los lechos de los glaciares expuestos recientemente por la retirada de los glaciares en los Alpes suizos (Ródano, Glaciares 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 contornos muy diferentes.
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 qué tan rápido se mueve el glaciar, "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 que "la 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". dejar caer su hielo y elevar 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 Iowa State de 2012 a 2015 y actualmente profesor asistente de geociencias en la Universidad de Wisconsin-Madison; y Jacob Woodard, estudiante de doctorado en geofísica en Wisconsin.
Una subvención de la National Science Foundation apoyó el trabajo del equipo.
Helanow es el primer autor de un artículo recién publicado en línea por Avances de la ciencia 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 rocoso rugoso, 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.
El lecho expuesto del glaciar Schwarzburg en los Alpes suizos. Crédito:Neal Iverson.
Midiendo a pulgadas
Los investigadores utilizaron dos métodos para recopilar mediciones de alta resolución de las topografías de lechos de glaciares de roca recientemente expuestos. Utilizaron tecnología de mapeo LIDAR basada en tierra para tomar medidas tridimensionales detalladas. Y, enviaron drones para fotografiar las camas desde varios ángulos, permitiendo un trazado detallado de la topografía a una resolución de aproximadamente 4 pulgadas.
"Usamos lechos glaciares reales para este modelo, en su totalidad 3-D, formas irregulares, ", Dijo Iverson." Resulta que eso es importante ".
Esfuerzos anteriores utilizados idealizados, Modelos 2-D de lechos glaciares. Los investigadores han descubierto que estos modelos no son adecuados para derivar la ley de deslizamiento para una cama dura.
"Lo principal que hemos hecho, "Helanow dijo, "se observa el uso, en lugar de idealizado, lechos de glaciares para ver cómo impactan 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 de 2020 por la revista Science.
Hay algunas diferencias clave entre los dos:la primera ley de deslizamiento explica el movimiento del hielo que se mueve sobre el blando, suelo deformable, mientras que el segundo aborda los glaciares que se mueven sobre lechos duros. (Ambos tipos de lecho son comunes debajo de los glaciares y las capas de hielo). el primero está respaldado por datos experimentales de un dispositivo de laboratorio que simula un deslizamiento en el lecho de un glaciar, en lugar de basarse en mediciones de campo de antiguos lechos de glaciares y modelos informáticos.
Aún 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 tiene a los investigadores pensando en un análisis más numérico:"Estos resultados, " ellos escribieron, "puede apuntar a una ley de deslizamiento universal que simplificaría y mejoraría las estimaciones de descargas de glaciares a los océanos".
