Una de las regiones más duras y dinámicas de la Tierra es la zona de hielo marginal, el lugar donde las olas del océano se encuentran con el hielo marino, que se forma por la congelación de la superficie del océano.

Publicado hoy, un número temático de la revista Philosophical Transactions of the Royal Society A analiza el rápido progreso que los investigadores han logrado durante la última década en la comprensión y el modelado de este entorno desafiante.

Esta investigación es vital para que podamos comprender mejor las complejas interacciones de los sistemas climáticos de la Tierra. Eso se debe a que la zona de hielo marginal juega un papel en la congelación y descongelación estacional de los océanos.

Un lugar duro para estudiar

En el Ártico y la Antártida, las temperaturas de la superficie del océano están persistentemente por debajo de -2 ℃, lo suficientemente frías como para congelarse, formando una capa de hielo marino.

En las latitudes más altas, más cercanas a los polos, el hielo marino forma una tapa sólida de varios metros de espesor en el océano que refleja los rayos del sol, enfriando la región y conduciendo agua fría alrededor de los océanos. Esto hace que el hielo marino sea un componente clave del sistema climático.

Pero en latitudes más bajas, a medida que el océano cubierto de hielo pasa al océano abierto, el hielo marino se forma en trozos más pequeños y mucho más móviles llamados "témpanos" que están separados por agua o una mezcla de cristales de hielo.

Esta zona de hielo marginal interactúa con la atmósfera por encima y el océano por debajo de una manera muy diferente a la capa de hielo más cercana a los polos.

Es un entorno desafiante para que los científicos trabajen, con un viaje a la zona de hielo marginal alrededor de la Antártida en 2017 experimentando vientos de más de 90 km/h y olas de más de 6,5 m de altura. También es difícil de observar de forma remota porque los témpanos son más pequeños de lo que pueden ver la mayoría de los satélites.

Aplastado por las olas

La zona de hielo marginal también interactúa con el océano abierto a través de ondas superficiales, que viajan desde las aguas abiertas hacia la zona, impactando el hielo. Las olas pueden tener un efecto destructivo en la capa de hielo, rompiendo grandes témpanos y dejándolos más susceptibles a derretirse durante el verano.

Por el contrario, durante el invierno, las olas pueden promover la formación de témpanos "panqueques", llamados así porque son discos delgados de hielo marino (puedes verlos en la imagen de arriba).

Pero la propia energía de las olas se pierde durante las interacciones con los témpanos, por lo que las olas se debilitan gradualmente a medida que se adentran más en la zona de hielo marginal. Esto produce mecanismos de retroalimentación entre las olas y el hielo que impulsan la evolución del hielo marino en un clima cambiante.

Por ejemplo, una tendencia a temperaturas más cálidas debilitará la capa de hielo, lo que permitirá que las olas se adentren más en los océanos cubiertos de hielo y provoquen más rupturas, lo que debilita aún más la capa de hielo, y así sucesivamente.

Los científicos que estudian la dinámica de la zona de hielo marginal tienen como objetivo mejorar nuestra comprensión del papel de la zona en los cambios dramáticos y, a menudo, desconcertantes que está experimentando el hielo marino del mundo en respuesta al cambio climático.

Por ejemplo, en el Océano Ártico, la capa de hielo marino "se ha reducido aproximadamente a la mitad desde la década de 1980". En la Antártida, la capa de hielo marino ha tenido recientemente una de sus extensiones más grandes y más pequeñas registradas, y la zona marginal de hielo es una fuente de variabilidad de un año a otro.

Nuestro progreso para comprender mejor estas duras regiones ha girado en torno a grandes programas de investigación internacionales, dirigidos por la Oficina de Investigación Naval de los Estados Unidos y otros. Estos programas involucran a científicos de la tierra, geofísicos, oceanógrafos, ingenieros e incluso matemáticos aplicados (como nosotros).

Esfuerzos recientes han producido técnicas de observación innovadoras, como un método para obtener imágenes en 3D de la dinámica de las olas y los témpanos en la zona marginal del hielo desde a bordo de un rompehielos y capturar las olas en el hielo a partir de imágenes de satélite.

También han dado como resultado nuevos modelos capaces de simular la interacción de las olas y el hielo desde el nivel de témpanos individuales hasta el comportamiento general de océanos completos. Los avances han motivado un experimento de varios meses liderado por Australia en la zona de hielo marginal de la Antártida, en el nuevo rompehielos RSV Nuyina de $ 500 millones, que se espera el próximo año.

La zona de hielo marginal será un componente cada vez más importante de la capa de hielo marino del mundo en el futuro, a medida que aumenten las temperaturas y las olas se vuelvan más extremas.

A pesar del rápido progreso, aún queda camino por recorrer antes de que la comprensión de los procesos de retroalimentación en la zona de hielo marginal se traduzca en mejores predicciones climáticas utilizadas, por ejemplo, por el Panel Internacional sobre Informes de Evaluación del Cambio Climático.

La inclusión de la zona de hielo marginal en los modelos climáticos ha sido descrita como el "santo grial" para el campo por una de sus principales figuras, y el problema temático apunta a vínculos más estrechos con la comunidad climática más amplia como la próxima dirección importante para el campo. + Explora más

Hielo, viento y mar

Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.