Sifones, frentes glaciares y la aceleración de los glaciares exteriores de Groenlandia

Mauri Pelto en Realcimate (28/04/08) // Traducido por Mario Cuéllar para Globalízate

La pérdida neta en volumen y por tanto, la contribución al nivel del mar de la capa de hielo de Groenlandia (GIS, Greenland Ice Sheet siglas en inglés) se ha doblado en años recientes de 90 a 220 kilómetros cúbicos al año según se ha publicado recientemente (1). La causa principal de este incremento es la aceleración de varios grandes glaciares exteriores. Se ha producido también un alarmante incremento en el número de fotografías de agua fundida penetrando por sifones en algunas partes de GIS a menudo cerca de Swiss Camp (35 kilómetros tierra adentro desde el frente del glaciar). La historia es la siguiente: Temperaturas más cálidas, más superficie derretida, más agua fundida penetrando a través de agujeros hasta la base del glaciar, lubricando la base del glaciar, reduciendo la fricción, incrementando la velocidad y finalmente elevando el nivel del mar. Examinando este asunto hace dos años realclimate (2) sugirió que era probablemente la historia correcta. Un numeroso grupo de resultados recientes (3) sugieren que necesitamos tomar otro punto de vista de estos eventos.

La Aceleración:

El glaciar Jakobshavn, al oeste de Groenlandia, se ha retirado 30 kilómetros desde 1850 hasta 1964, seguido de un periodo estacionario de 35 años. El Jakobshavn tiene el mayor flujo de masa de cualquier glaciar reduciendo un estimado 6% de GIS. La región terminal del glaciar también tiene una velocidad constante de 19 metros/día (máximo de 26 m en el centro del glaciar), de estación a estación y de año a año, el glaciar parece estar en equilibrio, como apunté en un artículo en 1989. Este es el glaciar más rápido del mundo, sin necesitar esteroides. Después de 1997 comenzó a acelerarse y adelgazar rápidamente, alcanzando una velocidad promedio de 34 metros/día en al región terminal. El glaciar adelgazó a una tasa de hasta 15 metros/año y se retiró 5 kilómetros en seis años. Jakobshavn desde entonces ha frenado a cerca de su velocidad anterior a 1997, excepto en la zona terminal donde todavía está ocurriendo.

El glaciar Helheim, al Oeste de Groenlandia tuvo una zona terminal estable desde 1970 hasta el año 2000. Entre 2001 y 2005 el glaciar se retiró 7 kilómetros y aceleró desde 20 metros/día hasta 33metros/día, mientras que adelgazaba hasta 130 metros en la región terminal. El glaciar Kangerdlugssuaq, al este de Groenlandia tuvo una historia estable en su zona terminal de 1960 a 2002. La velocidad el glaciar era de 13 metros /día en la década de los 90. Entre 2004 y 2005 aceleró a 36 metros/ día y disminuyó hasta 100 metros en la parte más baja del glariar. Helheim y Kangerdlugssuaq combinados drenaron un 8% de GIS. Por tanto, esto es un aviso. En 2006, la velocidad de Helhein y Kangerdlugssuaq descendió hasta el nivel del año 2000, la zona terminal de Helhein avanzó un poco. (Howat et al., 2007) (4).

El primer mecanismo para explicar el cambio en la velocidad es el “efecto Zwally”, que se basa en el agua fundida que alcanza la base del glaciar y reduce la fricción a través de un presión basal de agua más alta. Un sifón es el conducto para que nueva agua fundida alcance la base del glaciar. La idea, propuesta por Jay Zwaly, fue observada como la causa de la breve aceleración estacional de hasta un 20% en el glaciar Jakobshavns en 1998 y 1999 en Swiss Camp. (Zwally et al., 2002) (5). La aceleración duró dos-tres meses y fue menos del 10% que, por ejemplo en 1996 y 1997. Ofrecieron como conclusión que “el acoplamiento entre la fusión en la superficie y el flujo de la capa de hielo producía un mecanismo para una respuesta dinámica de gran escala de las capas de hielo al cambio climático”. La aceleración de los tres glaciares no había ocurrido en el momento del estudio y no concluyeron o implicaron que el incremento de agua fundida fuera la causa de la aceleración mencionada. Sin embarbo, muchos otros han hecho esta afirmación y están investigando (Stearns and Hamilton, 2007) (6). El examen del rápido drenaje glaciar documentó cambios en la velocidad en el corto plazo debido a tales evento, pero tenían poca importancia en el flujo anual de los grandes glaciares exteriores (Das et.al, 2008) (7).

El segundo mecanismo es un “efecto Jakobshavn”, acuñado por Ferry Hughes, (1986) donde una pequeño desequilibrio de fuerzas causado por alguna perturbación puede ocasionar una substancial repuesta no lineal. En este caso, el desequilibrio de fuerzas en el frente glaciar se propaga hacia arriba en él. El adelgazamiento causa que los glaciares sean flotantes en el frente glaciar, incluso estando a flote en el frente y siendo sensible a las cambios de la marea. La reducida fricción debido a una mayor flotabilidad permite el incremento de su velocidad. Esto es semejante a levantar un poco el pie del freno. La reducción de la fuerza de resistencia en el frente glaciar es después es propagada hacia arriba, vía una extensión longitudinal en lo que R. Thomas llama una reducción de la fuerza de respaldo (Thomas, 2003 y 2004). Para las secciones con corrientes de hielo de los grandes glaciares exteriores (En la Antártida también) hay siempre agua en la base del glaciar que ayuda a lubricar el flujo. Esta agua es, sin embargo, generalmente de procesos en la base, no por derretimiento superficial.

Si el efecto Zwally es la clave de porque el agua fundida es una aportación estacional, la velocidad tendría una señal estacional. Si el efecto Jakobshavn es la clave, la velocidad se propagará hacía arriba en el glaciar, la velocidad en la zona terminal sufrirá el impacto de las mareas y no habrá ciclo estacional.

En el Jakobshan la aceleración comenzó en el frente glaciar y se extendió hacia arriba en el glaciar 20 kilómetros en 1997 y hasta 55 kilómetros tierra adentro en 2003 (Joughin et al., 2004) (8). En Helheim, el adelgazamiento y la velocidad se propagó hacia arriba en el glaciar desde el frente terminal. Cada frente glaciar respondió a la variación de la marea indicando que se había convertido en flotantes, separados de su fondo (Hamilton et al. 2006). Este había sido el caso en el Jakobshavn durante los últimos 50 años, pero no para Helhein o Kangerdlussuaq. En cada caso los mayores glaciares exteriores aceleraron en al menos un 50% mucho mas por esto que por el impacto observado debido al incremento en el agua derretida en verano. En el Jakobshavn, la aceleración no estaba restringida al verano, persistiendo durante el invierno cuando el agua fundida superficial está ausente.

Como resultado de lo anterior Luckman et al. (2006) (9) concluyeron:

“La secuencia más plausible de eventos es que el adelgazamiento finalmente alcanza un umbral, separando las lenguas del glaciar de la tierra y posteriormente permitiendo la aceleración, retirándose y mayor adelgazamiento. Es razonable creer que la aceleración en el Jakobshavn de 1998, tras un gran periodo de estabilidad, fue desencadenada por los mismos procesos de adelgazamiento pero habían ocurrido antes y después un periodo mas corto de adelgazamiento porque la lengua ya estaba flotando”.

El examen de la aceleración de otros glaciares como el glaciar Petermann indica un aceleración mucho más pequeña que la observado en los tres glaciares en los que nos hemos centrado y realmente está en verano y es en verano y de una magnitud que el efecto Zwally podría explicar (Rignot, 2005) (10). Otro grandes glaciares exteriores como el Rinks y Daugaard-Jensen han sido estables desde 1960 (Stearns et al, 2005) (11). Muchos otros glaciares exteriores más pequeños se ha acelerado substancialmente.

Que cada uno de los tres glaciares haya reducido su velocidad en 2006 y 2007 a pesar de las excepcionales condiciones de derretimiento en 2007 sugiere que el agua fundida no es la razón dominante de la aceleración de los principales glaciares exteriores. Temporalmente, parece ser un desequilibrio de fuerzas en los frentes de los glaciares. Esto reducirá la contribución anual a la elevación del nivel del mar por cambios dinámicos en los glaciares. Las malas noticias son que el grado de aceleración que puede suceder vía el efecto Jakobshavn es más grande en aquellos casos que por el efecto Zwally. El efecto Zwally es, sin embargo, real y también implica un impacto directo en el nivel del mar de mayores derretimientos.

El efecto Jakobshavn es de particular importancia ya que tiene un suelo por debajo del nivel del mar durante al menos 80 kilómetros tierra adentro desde la terminación. En este alcance no hay puntos de vertido o cambios abruptos en la pendiente o el ancho (Clarke and Echelmeyer, 1996) que ayudarían a estabilizar el glaciar durante el retroceso. Es el único glaciar exterior de GIS que carece de esto y puede entonces (vía una reducción de la fuerza de respaldo) golpear en el corazón de GIS. Sabemos que la superficie de derretimiento es un proceso lento para elevar el nivel del mar, pero cuando el mayor glaciar exterior de Groenlandia ha mostrado recientemente, una rápida aceleración puede rápidamente soltar un gran volumen de hielo en el océano. El camino del cambio no está helado

Artículo original:

http://www.realclimate.org/index.php/archives/2008/04/moulins-calving-fronts-and-greenland-outlet-glacier-acceleration/langswitch_lang/sp

Clarke, T.S. & Echelmeyer, K. 1996: Seismic-reflection evidence for a deep subglacial trough beneath Jakobshavns Isbræ, West Greenland. Journal of Glaciology 42(141), 219–232.

Hughes, T. (1986), The Jakobshavn effect. Geophysical Research Letters, 13, 46-48.
Pelto, M.S., Hughes, T.J. & Brecher, H.H. 1989: Equilibrium state of
Jakobshavns Isbræ, West Greenland. Annals of Glaciology 12, 127–131.,

Thomas, R. H. Abdalati W, Frederick E, Krabill WB, Manizade S, Steffen K, (2003) Investigation of surface melting and dynamic thinning on Jakobshavn Isbrae, Greenland. Journal of Glaciology 49, 231-239.

Thomas RH (2004), Force-perturbation analysis of recent thinning and acceleration of Jakobshavn Isbrae, Greenland, Journal of Glaciology 50 (168): 57-66.

Referencias:

(1) http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/311/5763/986

(2) http://www.realclimate.org/index.php/archives/2006/03/greenland-ice-and-other-glaciers

(3) http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/320/5874/301

(4) http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/315/5818/1559

(5) http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/297/5579/218

(6) http://www.climatechange.umaine.edu/Research/projects/students/StearnsGreenland.html

(7) http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/1153360

8) http://www.nature.com/nature/journal/v432/n7017/abs/nature03130.html

(9) http://geography.swan.ac.uk/glaciology/adrian/luckman_GRL_feb06.pdf

(10) http://earth.esa.int/workshops/fringe2005/participants/698/pres_698_Rignot.ppt_files/frame.htm

(11) http://www.ingentaconnect.com/content/igsoc/agl/2005/00000042/00000001/art00009