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Los científicos especulan sobre el futuro de los océanos de la Tierra cubiertos de hielo en sus duras franjas

Una de las regiones más duras y dinámicas de la Tierra es área 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 de actualidad de la revista Transacciones filosóficas de la Royal Society A Revisa 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 el área glacial marginal juega un papel en la congelación y descongelación estacional de los océanos.

lugar dificil para estudiar

En el Ártico y la Antártida, las temperaturas de la superficie del océano descienden constantemente -2℃ Lo suficientemente frío como para congelarse, formando una capa de hielo marino.

En latitudes más altas cerca de los polos, el hielo marino forma una cubierta sólida de varios metros de espesor sobre el océano que refleja la luz del sol, enfriando el área y empujando el agua fría alrededor de los océanos. Esto hace que el hielo marino sea un componente importante del sistema climático.



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Pero en latitudes más bajas, cuando el océano cubierto de hielo se mueve hacia el océano abierto, el hielo marino se forma en pedazos más pequeños y móviles llamados «balsas» separados por agua o una masa de cristales de hielo.

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

Es un entorno desafiante para que trabajen los científicos, con un viaje a la región marginal de hielo alrededor de la Antártida en 2017. Vientos superiores a 90 km/h Y el Olas de más de 6,5 metros de altura. También es difícil de monitorear desde lejos porque los pontones son más pequeños de lo que la mayoría de los satélites pueden ver.

Una imagen del hielo marginal en la Antártida tomada por Alessandro Toffoli a bordo del SA Agulhas II en 2017.
Fotografía por Alessandro ToffoliY el autor presentado

Aplastado por las olas

El área de hielo marginal también interactúa con el océano abierto a través de ondas superficiales, que viajan desde el agua abierta hacia el área, afectando el hielo. Las olas pueden tener un efecto devastador en la capa de hielo, rompiendo grandes boyas y dejándolas más propensas a derretirse durante el verano.

Por el contrario, durante el invierno, las olas pueden promover la formación de balsas «panqueques», llamadas así porque son delgados discos de hielo marino (puedes verlos en la foto de arriba).

Las imágenes de drones de Canadá muestran las olas generadas por un barco que rompe hielo continuo en una balsa.

Pero la energía de las propias olas se pierde durante las interacciones con las boyas, de modo que las olas se debilitan progresivamente a medida que se adentran más en la zona de hielo marginal. Esto da como resultado mecanismos de retroalimentación de olas y 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, permitiendo que las olas viajen a las profundidades de los océanos cubiertos de hielo y provoquen una mayor división, debilitando la capa de hielo, y así sucesivamente.

Dos imágenes de la capa de hielo, la primera que muestra el movimiento del barco antes del colapso y la segunda que muestra el colapso.
Dos imágenes de la capa de hielo antes y durante su ruptura.
Elie Dumas Lefebvre / Universidad de Quebec en Rimousque

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

Por ejemplo, en el Océano Ártico, la capa de hielo marino contiene «Se ha reducido casi a la mitad desde la década de 1980.En la Antártida, la capa de hielo marino tuvo recientemente uno de ellos más grande Y el menor Rangos registrados, siendo el área de hielo marginal una fuente de variabilidad de un año a otro.

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

Esfuerzos recientes han producido técnicas de observación innovadoras, como un método de onda de imagen tridimensional, dinámica de flotabilidad en el área de hielo marginal desde a bordo de un rompehielos y captura de ondas en el hielo de imágenes de satélite.

Imagen de un océano cubierto de hielo marino, con mediciones de olas superpuestas en color
Mediciones de olas en el área de hielo marginal impuestas a las imágenes originales a bordo del SA Agulhas II.
Alessandro Toffoli / Universidad de Melbourne y Alberto Alberlo / Universidad de East Anglia

También dio como resultado nuevos modelos capaces de simular la interacción de las olas y el hielo desde un nivel Balsas individuales por el comportamiento general de océanos llenos. Los desarrollos australianos impulsaron un experimento de varios meses liderado por Australia en la región marginal de hielo de la Antártida, en el nuevo rompehielos de $ 500 millones. RSV NoinaQue se espera el próximo año.

El área de hielo marginal será un componente cada vez más importante de la cubierta de hielo marino del mundo en el futuro, a medida que aumenten las temperaturas y Las olas se vuelven más extremas..

A pesar del rápido progreso, todavía queda mucho camino por recorrer antes de que la comprensión de los procesos de retroalimentación en la zona de hielo marginal se traduzca en predicciones climáticas mejoradas utilizadas, por ejemplo, en los informes de evaluación del IPCC.

La inclusión del área de hielo marginal en los modelos climáticos ha sido descrita como el «santo grial» del campo por una de sus principales figuras, y la cuestión del tema apunta a vínculos más estrechos con la comunidad climática más amplia como la próxima gran tendencia del campo. .



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