Los científicos han utilizado la detección de fibra óptica para obtener las mediciones más detalladas de las propiedades del hielo jamás tomadas en la capa de hielo de Groenlandia. Sus hallazgos se utilizarán para hacer modelos más precisos del movimiento futuro de la segunda capa de hielo más grande del mundo. a medida que los efectos del cambio climático continúan acelerándose.

El equipo de investigación dirigido por la Universidad de Cambridge, utilizó una nueva técnica en la que los pulsos de láser se transmiten en un cable de fibra óptica para obtener mediciones de temperatura muy detalladas desde la superficie de la capa de hielo hasta la base, más de 1000 metros por debajo.

A diferencia de estudios anteriores, que midieron la temperatura de sensores separados ubicados a decenas o incluso cientos de metros de distancia, El nuevo enfoque permite medir la temperatura a lo largo de toda la longitud de un cable de fibra óptica instalado en un pozo profundo. El resultado es un perfil de temperatura muy detallado, que controla qué tan rápido se deforma el hielo y, en última instancia, qué tan rápido fluye la capa de hielo.

Se pensaba que la temperatura de las capas de hielo variaba como un gradiente suave, con las secciones más cálidas en la superficie donde golpea el sol, y en la base donde se calienta por la energía geotérmica y la fricción a medida que la capa de hielo se muele a través del paisaje subglacial hacia el océano.

En cambio, el nuevo estudio encontró que la distribución de la temperatura es mucho más heterogénea, con áreas de deformación muy localizada que calientan aún más el hielo. Esta deformación se concentra en los límites entre hielos de diferentes edades y tipos. Aunque se desconoce la causa exacta de esta deformación, puede deberse al polvo en el hielo de erupciones volcánicas pasadas o grandes fracturas que penetran varios cientos de metros por debajo de la superficie del hielo. Los resultados se informan en la revista. Avances de la ciencia .

La pérdida masiva de la capa de hielo de Groenlandia se ha multiplicado por seis desde la década de 1980 y ahora es el mayor contribuyente al aumento global del nivel del mar. Aproximadamente la mitad de esta pérdida de masa se debe a la escorrentía de agua de deshielo superficial, mientras que la otra mitad es impulsada por la descarga de hielo directamente en el océano por los rápidos glaciares que llegan al mar.

Para determinar cómo se mueve el hielo y los procesos termodinámicos que operan dentro de un glaciar, Las mediciones precisas de la temperatura del hielo son esenciales. Las condiciones en la superficie pueden detectarse mediante satélites o observaciones de campo de una manera relativamente sencilla. Sin embargo, determinar lo que está sucediendo en la base de la capa de hielo de un kilómetro de espesor es mucho más difícil de observar, y la falta de observaciones es una de las principales causas de incertidumbre en las proyecciones del aumento global del nivel del mar.

El proyecto RESPONDER, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, está abordando este problema utilizando tecnología de perforación de agua caliente para perforar Sermeq Kujalleq (Glaciar Store) y estudiar directamente el medio ambiente en la base de uno de los glaciares más grandes de Groenlandia.

"Normalmente tomamos medidas dentro de la capa de hielo conectando sensores a un cable que bajamos a un pozo perforado, pero las observaciones que hicimos hasta ahora no nos estaban dando una imagen completa de lo que estaba sucediendo, ", dijo el coautor, el Dr. Poul Christoffersen del Scott Polar Research Institute, que lidera el proyecto RESPONDER." Los datos más precisos que podemos recopilar, cuanto más clara podamos hacer esa imagen, lo que a su vez nos ayudará a hacer predicciones más precisas para el futuro de la capa de hielo ".

"Con los métodos de detección típicos, solo podemos conectar una docena de sensores al cable, por lo que las medidas están muy espaciadas, "dijo el primer autor Robert Law, un doctorado candidato en el Scott Polar Research Institute. "Pero al usar un cable de fibra óptica en su lugar, esencialmente todo el cable se convierte en un sensor, para que podamos obtener medidas precisas desde la superficie hasta la base ".

Para instalar el cable, los científicos tuvieron que perforar primero el glaciar, un proceso dirigido por el profesor Bryn Hubbard y el Dr. Samuel Doyle de la Universidad de Aberystwyth. Después de bajar el cable al pozo, el equipo transmitió pulsos láser en el cable, y luego registró las distorsiones en la dispersión de la luz en el cable, que varían según la temperatura del hielo circundante. Los ingenieros de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos y los geofísicos de la Universidad de Leeds ayudaron con la recopilación y el análisis de datos.

"Esta tecnología es un gran avance en nuestra capacidad para registrar variaciones espaciales en la temperatura del hielo a largas distancias y a una resolución realmente alta. Con algunas adaptaciones adicionales, la técnica también puede registrar otras propiedades, como la deformación, a una resolución igualmente alta, "dijo Hubbard.

"En general, Nuestras lecturas pintan una imagen que es mucho más variada de lo que predicen la teoría y los modelos actuales, ", dijo Christoffersen." Descubrimos que la temperatura está fuertemente influenciada por la deformación del hielo en bandas y en los límites entre los diferentes tipos de hielo. Y esto muestra que hay limitaciones en muchos modelos, incluido el nuestro ".

Los investigadores encontraron tres capas de hielo en el glaciar. La capa más gruesa consiste en hielo frío y rígido que se formó durante los últimos 10, 000 años. Debajo, encontraron hielo más antiguo de la última edad de hielo, que es más suave y deformable debido al polvo atrapado en el hielo. Lo que más sorprendió a los investigadores, sin embargo, era una capa de hielo cálido de más de 70 metros de espesor en el fondo del glaciar. "Conocemos este tipo de hielo cálido procedente de entornos alpinos mucho más cálidos, pero aquí el glaciar está produciendo calor al deformarse, "dijo Law.

"Con estas observaciones, estamos empezando a comprender mejor por qué la capa de hielo de Groenlandia está perdiendo masa tan rápidamente y por qué la descarga de hielo es un mecanismo tan importante de pérdida de hielo. "dijo Christoffersen.

Una de las principales limitaciones en nuestra comprensión del cambio climático está ligada al comportamiento de los glaciares y las capas de hielo. Los nuevos datos permitirán a los investigadores mejorar sus modelos de cómo se mueve actualmente la capa de hielo de Groenlandia, cómo puede moverse en el futuro, y lo que esto significará para el aumento global del nivel del mar.

La investigación fue financiada en parte por la Unión Europea.