Investigación de la respuesta dinámica de los glaciares a los cambios climáticos
El objetivo final de este proyecto es la predicción de la respuesta dinámica de los glaciares a los cambios climáticos, con énfasis en los glaciares que terminan en mar. La herramienta básica será la simulación numérica de la termomecánica glaciar, con condiciones de contorno dadas por datos glaciológicos, prestando especial atención a los procesos de desprendimiento de icebergs (calving).
El reciente informe AR4 del IPCC ha destacado que los 'procesos dinámicos relacionados con el flujo de hielo, no incluidos en los modelos actuales pero conocidos a través de observaciones recientes, podrían incrementar la vulnerabilidad de los mantos de hielo al calentamiento y contribuir al aumento del nivel del mar'. A pesar de su importante contribución al balance de masas de los glaciares, hay muchas incertidumbres respecto a los procesos de calving; una pregunta clave es si son posibles posiciones estacionarias de frentes de calving en lechos con pendiente invertida, como han sugerido los experimentos numéricos de Nick et al (2010).
Para lograr una inicialización adecuada de los modelos de dinámica glaciar, consistente con las observaciones de geometría y velocidades, pretendemos implementar técnicas de asimilación de datos como las sugeridas por Anthern y Gudmundsson (2010), que proporcionan un procedimiento inverso para resolver la viscosidad del hielo y el coeficiente de arrastre basal.
Revestirá particular interés analizar si una ley de fricción que incorpore cavitación, como la sugerida por Gargliardini et al (2007), resulta más adecuada que la clásica ley de tipo Weertman. Las medidas de inclinometría en sondeos que llegan al lecho son ideales para acotar el deslizamiento basal, porque permiten separar las dos componentes principales de la velocidad (la deformación interna y el deslizamiento basal); pretendemos realizar este tipo de medidas en los glaciares Johnsons y Hurd. Además, sensores de presión colocados en la base de los sondeos ofrecen información sobre la presión de agua basal, que juega un papel crucial en el deslizamiento basal. La respuesta dinámica de un glaciar depende en gran medida de su estructura hidrotérmica, ya que, en hielo frío, la viscosidad depende fuertemente de la temperatura, mientras que en hielo templado lo hace con el contenido en agua. El georradar (GPR) constituye la herramienta más eficiente para determinar la estructura hidrotérmica, por lo que tenemos previsto llevar a cabo medidas de GPR en glaciares de Isla Livingston y Svalbard. Las técnicas consideradas incluyen la estimación de coeficientes energéticos reflectivos a partir de perfiles de GPR (para obtener información sobre las condiciones hidrológicas en el interior del glaciar y en su interfaz con el lecho) y el cálculo, a partir de medidas de punto medio común, de la velocidad de las ondas e-m en el hielo, que permiten estimar el contenido de agua en el hielo templado. Las medidas termométricas en sondeos proporcionan evidencias concluyentes sobre la estructura térmica, lo que da utilidad adicional a nuestros sondeos.
También pretendemos continuar la monitorización del balance de masas en superficie (SMB) de los glaciares Johnsons y Hurd, y continuar suministrando estos datos al World Glacier Monitoring Service, patrocinado por la UNESCO. El SMB, junto con estimaciones de flujo de calving, pueden ser comparadas con el balance de masas geodésico para acotar las amplias incertidumbres inherentes al cálculo del balance de masas de los glaciares.
REFERENCIAS:
Arthern, RJ and GH Gudmundsson, 2010, Initialization of ice-sheet forecasts viewed as an inverse Robin problem, J Glaciol, 56(197), 527-533.
Gagliardini, O, D Cohen, P Råback and T Zwinger, 2007, Finite-element modeling of subglacial cavities and related friction law, J Geophys Res, 112(F02027), doi:101029/2006JF000576.
Nick, FM and others, 2010, A physically based calving model applied to marine outlet glaciers and implications for the glacier dynamics, J Glaciol, 56(199), 781-794.