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Jul 02, 2023

Hielo marino terrestre: el hielo más importante del que nunca has oído hablar

La extensión del hielo marino antártico se ha desplomado a lo largo de 2023, y su rápida pérdida ha sorprendido a los científicos de todo el mundo. Mientras tanto, se llama la atención sobre la importancia del hielo marino fijo (hielo fijo), que está “bloqueado” contra y alrededor de la costa antártica, como un cinturón de seguridad alrededor del continente.

El hielo fijo está experimentando su propio declive, como se destaca en un estudio reciente en Reviews of Geophysics, lo que es una mala noticia para la amplia variedad de procesos del sistema terrestre vinculados a él. Les pedimos a algunos de los autores que nos dieran una descripción general del hielo fijo, cómo lo estudian los científicos y qué se desconoce aún.

En términos simples, ¿qué es el hielo firme y dónde se produce?

El hielo fijo, también confusamente abreviado como “hielo fijo” (¡a pesar de que no se mueve!), es hielo marino que se ha formado a partir de agua de mar congelada, pero que no se mueve en respuesta a las corrientes y los vientos, a diferencia del hielo. El hielo fijo puede fijarse a la propia costa o, comúnmente, a icebergs que encallan en la plataforma continental antártica relativamente poco profunda, a profundidades de hasta unos 400 metros. Generalmente forma un cinturón discontinuo alrededor de la costa antártica, con un ancho de 50 a 200 kilómetros. Su superficie generalmente varía entre 221.000 y 601.000 km2, por lo que forma una fracción significativa del hielo marino total (alrededor de 3 a 19 millones de km2).

¿Por qué es importante entender el hielo fijo a diferencia de otras formas de hielo marino?

El hielo fijo tiene una variedad de funciones claramente diferentes en los sistemas físicos, biogeoquímicos y ecológicos en comparación con el hielo congelado. Por ejemplo, debido a su inmovilidad, el hielo fijo:

¿Qué sabemos sobre la formación, evolución y descomposición del hielo fijo?

Ahora contamos con un conjunto de datos obtenidos por satélite de 18 años de observaciones continuas de la extensión del hielo fijo antártico a gran escala (2000 a 2018). A partir de este conjunto de datos, podemos determinar el momento de la formación rápida, máxima, desintegración y mínima del hielo. Sin embargo, la discriminación entre hielo fijo y hielo todavía es en gran medida manual, es decir, requiere un tiempo considerable para que un investigador “cartografíe” el hielo fijo, lo que reduce la objetividad de los mapas.

A escala local, disponemos de mediciones de series temporales de la formación y desintegración del hielo fijo a partir de estaciones de balance de masa de hielo en un número limitado de sitios alrededor del continente; sin embargo, estas tienden a encontrarse en hielo fijo "liso", lo que significa que las regiones de hielo fijo "liso" “El hielo fijo (es decir, el que se forma cuando el hielo se fija debido a los vientos terrestres) no se conoce bien. En general, las observaciones de hielo fijo son discontinuas, escasas y poco descritas.

¿Por qué la mayoría de las investigaciones hasta la fecha se han centrado en el hielo fijo del Ártico y no en el Antártico?

Una serie de factores han convergido para brindarnos una comprensión mucho mejor del hielo fijo del Ártico, entre ellos:

¿Qué diferentes técnicas se han utilizado para observar y medir el hielo fijo antártico durante el último siglo?

Los primeros relatos sobre el hielo fijo de la Antártida datan de la Era Heroica de la Exploración. Wright y Priestly (1922) mapearon con precisión el hielo fijo encontrado en la expedición Terra Nova (1910-1913) y comentaron las diferencias entre hielo fijo “liso” y “áspero”. Hoy en día, el hielo fijo se mide tanto in situ como de forma remota (tanto desde aviones como desde instrumentos espaciales).

Las mediciones in situ incluyen observaciones del balance de masa del hielo, para determinar las formas en que crece el hielo fijo, así como núcleos tomados para medir la estructura y composición química del hielo fijo. Las mediciones remotas incluyen cartografía por satélite, así como mediciones de su espesor, utilizando técnicas altimétricas y de otro tipo. Recientemente, se desarrolló y utilizó interferometría de radar terrestre para monitorear la dinámica rápida del hielo en la costa ártica de Alaska, pero aún no se ha utilizado en la Antártida.

¿Cómo ha proporcionado la teledetección mejores datos y nuevos conocimientos sobre la distribución, la estacionalidad y el espesor del hielo rápido?

Los estudios de la distribución del hielo fijo serían imposibles sin la teledetección por satélite, debido a su gran escala. Hasta ahora, el conjunto de datos a gran escala más completo sobre la extensión del hielo fijo antártico proviene de imágenes satelitales infrarrojas visibles/térmicas, pero estas imágenes se ven muy afectadas por las nubes y requieren interpretación manual para el mapeo del hielo fijo.

Más recientemente, se han utilizado imágenes satelitales de radar de apertura sintética (SAR) para mapear el hielo rápido en ambos polos. Las imágenes SAR no se ven afectadas por las nubes ni la oscuridad, por lo que son especialmente adecuadas para esta tarea. A medida que avanzamos hacia el mapeo automatizado de hielo rápido a partir de imágenes SAR, podemos esperar mapas de hielo rápido de mayor resolución, más precisos y más oportunos. Determinar de forma remota el espesor del hielo fijo sigue siendo un gran desafío.

Investigadores innovadores han estado utilizando recientemente técnicas basadas en la inducción electromagnética para medir el espesor del hielo fijo desde un avión que vuela bajo y que suspende un dispositivo de inducción electromagnética y vuela a sólo 15 metros sobre la superficie, pero esta técnica es imposible desde el espacio.

¿Cómo se espera que cambie el hielo fijo en la Antártida para finales del siglo XXI?

La respuesta corta es que realmente no lo sabemos. Esto se debe a que los modelos climáticos aún no simulan el hielo fijo. Se espera que en los próximos años el hielo fijo comience a incluirse en muchos más modelos, lo que nos permitirá proyectar la extensión y el espesor del hielo fijo en el futuro. Hasta entonces, lo que podemos hacer es observar los cambios en el océano y la atmósfera proyectados para 2100, y adivinar qué podría pasar con el hielo fijo. Basándonos en esto, creemos que el hielo fijo disminuirá en extensión, espesor y duración, pero no podemos cuantificarlo.

¿Cuáles son algunas de las preguntas no resueltas sobre las que se necesita investigación, datos o modelos adicionales?

Disponemos de conocimientos muy limitados sobre el espesor del hielo fijo, aparte de las mediciones in situ, que son muy limitadas. A medida que los altímetros espaciales tengan mayor resolución y precisión, esperamos que esta limitación se solucione pronto, pero se requiere más investigación.

La mayor parte de nuestro conocimiento actual sobre el hielo fijo proviene del hielo fijo liso, pero no sabemos mucho sobre el hielo fijo rugoso, incluido su espesor, su almacenamiento de nutrientes y su papel en los ecosistemas. El problema es que la mayoría de las estaciones antárticas están ubicadas cerca de hielo fijo liso, en lugar de rugoso, por lo que las mediciones in situ son difíciles de lograr de manera segura.

Para comprender mejor los factores que impulsan la distribución del hielo rápido y su susceptibilidad al cambio climático, necesitamos que el hielo rápido se incorpore plenamente a nuestros modelos climáticos. Sin esta herramienta vital, no podemos lograr la comprensión completa del hielo fijo antártico que se necesita para evaluar plenamente su importancia en el sistema Tierra.

—Pat Wongpan ([email protected], 0000-0002-7113-8221), Asociación del Programa Antártico Australiano, Universidad de Tasmania, Australia; y Alexander D. Fraser ([email protected], 0000-0003-1924-0015), Asociación del Programa Antártico Australiano, Universidad de Tasmania, Australia

En términos simples, ¿qué es el hielo firme y dónde se produce?¿Por qué es importante entender el hielo fijo a diferencia de otras formas de hielo marino?¿Qué sabemos sobre la formación, evolución y descomposición del hielo fijo?¿Por qué la mayoría de las investigaciones hasta la fecha se han centrado en el hielo fijo del Ártico y no en el Antártico?¿Qué diferentes técnicas se han utilizado para observar y medir el hielo fijo antártico durante el último siglo?¿Cómo ha proporcionado la teledetección mejores datos y nuevos conocimientos sobre la distribución, la estacionalidad y el espesor del hielo rápido?¿Cómo se espera que cambie el hielo fijo en la Antártida para finales del siglo XXI?¿Cuáles son algunas de las preguntas no resueltas sobre las que se necesita investigación, datos o modelos adicionales?Citación: Texto © 2023. Los autores. CC BY-NC-ND 3.0
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