Cuando las capas de hielo se derriten, sucede algo extraño y muy contrario a la intuición en los niveles del mar.

Funciona básicamente como un balancín. En el área cercana a donde se derriten estas masas de hielo glacial, los niveles de los océanos descienden. Sin embargo, a miles de kilómetros de distancia, en realidad se elevan. Ocurre en gran medida debido a la pérdida de atracción gravitatoria hacia la capa de hielo, lo que hace que el agua se disperse. Los patrones se conocen como huellas dactilares del nivel del mar, ya que cada glaciar o capa de hielo que se derrite afecta de manera única al nivel del mar. Los elementos del concepto, que se encuentran en el corazón de la comprensión de que los niveles globales del mar no aumentan de manera uniforme, han existido durante más de un siglo y la ciencia moderna del nivel del mar se ha construido a su alrededor. Pero durante mucho tiempo ha habido un problema con la teoría ampliamente aceptada. Los investigadores nunca han detectado definitivamente una huella digital del nivel del mar.

Un equipo de científicos, dirigido por la ex alumna de Harvard Sophie Coulson y con el geofísico de Harvard Jerry X. Mitrovica, cree haber detectado el primero. Los hallazgos se describen en un nuevo estudio publicado el jueves en Science . El trabajo valida casi un siglo de ciencia del nivel del mar y ayuda a solidificar la confianza en los modelos que predicen el futuro aumento del nivel del mar.

"Las proyecciones del nivel del océano, la planificación urbana y costera, todo ello, se ha construido sobre la idea de las huellas dactilares", dijo Mitrovica, profesor de ciencias Frank B. Baird Jr. en el Departamento de Ciencias Planetarias y de la Tierra. "Es por eso que las huellas dactilares son tan importantes. Te permiten estimar cómo será la geometría de los cambios en el nivel del mar... así que ahora tenemos mucha más confianza en cómo evolucionarán los cambios en el nivel del mar... Si la física de las huellas dactilares no fuera Si no es correcto, entonces tendríamos que repensar toda la investigación moderna sobre el nivel del mar".

Las huellas dactilares del nivel del mar han sido notoriamente difíciles de detectar debido a las grandes fluctuaciones en los niveles de los océanos provocadas por el cambio de las mareas, las corrientes y los vientos. Lo que lo convierte en un enigma tan grande es que los investigadores están tratando de detectar movimientos del agua a nivel milimétrico y vincularlos con el derretimiento de los glaciares a miles de kilómetros de distancia.

Mitrovica comparó la búsqueda con la de la partícula subatómica del bosón de Higgs.

"Casi todos los físicos pensaron que el Higgs existía, pero fue un logro transformador cuando se detectó con firmeza", dijo Mitrovica. "En la física del nivel del mar, casi todo el mundo asumió que existían las huellas dactilares, pero nunca se habían detectado con un nivel de confianza comparable".

El nuevo estudio utiliza datos satelitales recientemente publicados por una agencia europea de monitoreo marino que captura más de 30 años de observaciones en las cercanías de la capa de hielo de Groenlandia y gran parte del océano cerca del centro de Groenlandia para capturar el vaivén en los niveles del océano a partir de la huella digital. .

Los datos del satélite llamaron la atención de Mitrovica y su colega David Sandwell del Instituto Scripps de Oceanografía. Por lo general, los registros satelitales de esta región solo se habían extendido hasta el extremo sur de Groenlandia, pero en esta nueva publicación, los datos alcanzaron diez grados más de latitud, lo que les permitió observar un indicio potencial del sube y baja causado por la huella dactilar.

Mitrovica recurrió rápidamente a Coulson, un ex Ph.D. estudiante en el laboratorio de Mitrovica y ahora becario postdoctoral en el Laboratorio Nacional de Los Álamos, para verificar si esta era realmente la señal de la huella dactilar que los científicos habían estado persiguiendo durante décadas.

"Ella fue la mejor persona para... modelar con precisión cómo se vería la huella dactilar dada nuestra comprensión de cómo la capa de hielo de Groenlandia ha estado perdiendo masa, y pudo establecer si esa predicción coincidía con la observación del satélite", dijo Mitrovica.

Coulson, experta en modelar el cambio del nivel del mar y la deformación de la corteza asociada con el derretimiento de las capas de hielo y los glaciares, estaba visitando a su familia en el Reino Unido cuando los conjuntos de datos llegaron a su bandeja de entrada. Inmediatamente reconoció el potencial, dijo.

Coulson recopiló rápidamente tres décadas de las mejores observaciones que pudo encontrar sobre el cambio de altura del hielo dentro de la capa de hielo de Groenlandia, así como reconstrucciones del cambio de altura del glaciar en el Ártico canadiense e Islandia. Combinó estos diferentes conjuntos de datos para crear predicciones del cambio del nivel del mar en la región desde 1993 hasta 2019, que luego comparó con los nuevos datos satelitales. El ajuste fue perfecto. Una coincidencia uno a uno que mostró con más del 99,9 % de confianza que el patrón de cambio del nivel del mar revelado por los satélites es una huella digital de la capa de hielo que se derrite.

"Estaba completamente asombrado, allí estaba:una huella dactilar a nivel del mar, prueba de su existencia", dijo Coulson. "Este fue un momento muy, muy emocionante para todos nosotros. Hay muy pocos momentos en la ciencia que brinden una claridad tan simple y notable sobre los procesos terrestres complejos".

"Este trabajo, dirigido tan notablemente por Sophie, es uno de los aspectos más destacados de mi carrera, un final de libro para todo el trabajo teórico y computacional que hemos construido con una comunidad de colegas internacionales", agregó Mitrovica, cuyo grupo fue el primero en presentar modelos y predicciones de cómo deberían ser las huellas dactilares del nivel del mar.

La investigación científica generalmente toma años para desarrollar los resultados y luego redactarlos en un documento, pero aquí los investigadores pudieron actuar rápidamente. En total, el proceso tomó solo unos meses desde que vieron los datos satelitales hasta que enviaron la pieza.

Eso es porque la mayor parte del trabajo de campo ya estaba hecho. Gran parte de la teoría, la tecnología y los métodos ya estaban bien desarrollados y avanzados desde que Mitrovica y su equipo presentaron su trabajo sobre las huellas dactilares del nivel del mar hace unos 20 años, cálculos que fueron ampliamente aceptados y se han incluido en casi todos los modelos que predicen el nivel del mar. subir.

"Esta era una ciencia de alto riesgo y alta recompensa y nadie esperaba una detección tan rápida. Nos beneficiamos muchísimo de los grupos que nos apoyan, en particular el Star-Friedman Challenge", dijo Mitrovica.

Ahora que se detectó la primera huella digital del nivel del mar, la pregunta con las mayores implicaciones globales es adónde conduce todo esto.

"Vendrán más detecciones", dijo Mitrovica. "Pronto, todo el poder de la física de huellas dactilares estará disponible para proyectar cambios en el nivel del mar en la próxima década, siglo y más allá". + Explora más

El estudio ilustra los matices de la atracción gravitatoria de las capas de hielo