En la 73a Reunión Anual de la División de Dinámica de Fluidos de la Sociedad Estadounidense de Física, Los investigadores compartieron nuevos conocimientos sobre el derretimiento de los icebergs y la formación de hielo en los lagos.

Eric Hester ha pasado los últimos tres años persiguiendo icebergs. Estudiante de posgrado en matemáticas de la Universidad de Sydney en Australia, Hester y los investigadores de la Institución Oceanográfica Woods Hole en Massachusetts están estudiando cómo la forma de un iceberg da forma a la forma en que se derrite.

"El hielo se deforma al derretirse, "dijo la oceanógrafa física Claudia Cenedese, que ha trabajado con Hester en el proyecto. "Hace que estas formas muy extrañas, especialmente en la parte inferior, como la forma en que el viento da forma a una montaña en una escala de tiempo más larga ".

En la 73a Reunión Anual de la División de Dinámica de Fluidos de la Sociedad Estadounidense de Física, Hester presentó los resultados de los experimentos de su grupo destinados a comprender cómo el derretimiento altera el límite cambiante de un iceberg que se encoge, y cómo esas alteraciones a su vez afectan el derretimiento.

La dinámica del derretimiento del iceberg falta en la mayoría de los modelos climáticos, Cendese dijo. Incluirlos podría ayudar con la predicción:los icebergs bombean agua dulce de las capas de hielo a los océanos, impulsar comunidades de organismos vivos. Los icebergs son la fuente dominante de agua dulce en los fiordos de Groenlandia y un contribuyente significativo a la pérdida de agua dulce en la Antártida. Los icebergs juegan un papel fundamental en el clima, Cenedese dijo:y no debe descuidarse en los modelos. La física del hielo derretido es bien conocida, y algunos modelos lo simulan con precisión, ella dijo. Otros no lo hacen. "Pero lo que no se puede hacer en esas simulaciones es cambiar la forma del hielo".

Los icebergs se forman con una amplia gama de formas y tamaños, Hester dijo:y distintos procesos termodinámicos afectan a diferentes superficies. La base, sumergido en agua, no se derrite de la misma manera que el costado. "Y cada cara no se derrite de manera uniforme, "añadió Cenedese.

Hester llevó a cabo sus experimentos sumergiendo un bloque de hielo teñido en un canal con un flujo controlado de agua que pasaba. y viéndolo derretirse. Él y sus colegas descubrieron que el lado que mira hacia una corriente se derrite más rápido que los lados que corren paralelos al flujo. Combinando enfoques experimentales y numéricos, Hester y sus colaboradores trazaron las influencias relativas de factores como la velocidad relativa del agua y la relación de aspecto, o la proporción de altura a ancho en un lado. No es sorprendente, encontraron que el fondo tenía la tasa de fusión más lenta.

Cenedese dijo que el proyecto de Hester reúne a colaboradores de una variedad de disciplinas y países, y que se necesitaba una colaboración diversa para un proyecto tan interdisciplinario. "Trabajar de forma aislada no es tan productivo en este caso".

Otros estudios discutidos en la conferencia se centraron en la formación de hielo, en lugar de derretirse. Durante una sesión sobre flujos cargados de partículas, el ingeniero Jiarong Hong del Laboratorio St. Anthony Falls de la Universidad de Minnesota, en Minneapolis, discutieron los resultados de experimentos que muestran cómo la turbulencia influye tanto en la velocidad como en la distribución de la nieve a medida que cae y se asienta. Los hallazgos también podrían ayudar a los científicos a comprender mejor la precipitación. Dijo Hong.

Otro proyecto, presentado por el físico Chao Sun de la Universidad de Tsinghua en China y su grupo durante una sesión sobre flujos impulsados ​​por convección y flotabilidad, se centró en la formación de hielo en los lagos.

Trabajando con una subvención de la Fundación de Ciencias Naturales de China con Ziqi Wang de la Universidad de Tsinghua, Enrico Calzavarini de la Universidad de Lille en Francia, y Federico Toschi de la Universidad Tecnológica de Eindhoven en los Países Bajos, Sun mostró cómo la formación de hielo en un lago está estrechamente relacionada con la dinámica de fluidos del agua debajo.

Un lago puede poseer capas de agua de diferentes densidades y temperaturas. "Las anomalías de la densidad del agua pueden inducir dinámicas de fluidos elaboradas debajo de un frente de hielo en movimiento y pueden cambiar drásticamente el comportamiento del sistema, ", dijo Sun." Esto a menudo se ha ignorado en estudios anteriores ".

El grupo de Sun combinó experimentos físicos, simulaciones numéricas, y modelos teóricos para investigar la conexión entre el hielo y los flujos convectivos (turbulentos). Identificaron cuatro regímenes distintos de diferentes dinámicas de flujo, cada una de las cuales interactúa con otras capas y el hielo a su manera. Incluso con esa complejidad, aunque, el grupo desarrolló un modelo teórico preciso que podría utilizarse en estudios futuros.

"Hizo una predicción justa del grosor de la capa de hielo y del tiempo de congelación, "dijo Sun.

Dado que la formación y el derretimiento del hielo juega un papel tan crítico en el clima, él dijo, una mejor comprensión de la dinámica de fluidos detrás del proceso podría ayudar a los investigadores a identificar y estudiar con precisión los marcadores de un mundo en calentamiento. "El tiempo para que el hielo se forme y se derrita, por ejemplo, potencialmente podría proporcionar un indicador del cambio climático ".