.
Dois pesquisadores da Georgia Tech, Alex Robel e Shi Joyce Sim, colaboraram em um novo modelo de como a água se move sob as geleiras. A nova teoria mostra que até o dobro da quantidade de água subglacial originalmente prevista pode estar drenando para o oceano – aumentando potencialmente o derretimento glacial, o aumento do nível do mar e os distúrbios biológicos.
O jornal, publicado em Avanços da Ciência, “Contemporary Ice Sheet Thnning Drives Subglacial Groundwater Exfiltration with Potential Feedbacks on Glacier Flow”, é co-autoria de Colin Meyer (Dartmouth), Matthew Siegfried (Colorado School of Mines) e Chloe Gustafson (USGS).
Embora existam métodos pré-existentes para entender o fluxo subglacial, essas técnicas envolvem cálculos demorados. Em contraste, Robel e Sim desenvolveram uma equação simples, que pode prever a velocidade da exfiltração, a descarga de águas subterrâneas de aquíferos sob mantos de gelo, usando medições de satélite da Antártica nas últimas duas décadas.
“Na linguagem matemática, você diria que temos uma solução de forma fechada”, explica Robel, professor assistente da Escola de Ciências da Terra e Atmosféricas. “Anteriormente, as pessoas executavam um modelo hidromecânico, que teria que ser aplicado em todos os pontos sob a Antártica, e depois avançava por um longo período de tempo”. Como a nova teoria dos pesquisadores é uma equação matematicamente simples, em vez de um modelo, “toda a nossa previsão pode ser feita em uma fração de segundo em um laptop”, diz Robel.
Robel acrescenta que, embora haja precedência para o desenvolvimento desses tipos de teorias para tipos semelhantes de modelos, essa teoria é específica porque é para as condições de contorno particulares e outras condições que existem sob as camadas de gelo. “Esta é, até onde sabemos, a primeira teoria matematicamente simples que descreve a exfiltração e a infiltração sob as camadas de gelo”.
“É muito bom sempre que você pode obter um modelo muito simples para descrever um processo – e então ser capaz de prever o que pode acontecer, especialmente usando os dados ricos que temos hoje. É incrível”, acrescenta Sim, um cientista pesquisador da Escola de Ciências da Terra e da Atmosfera. “Ver os resultados foi bastante surpreendente.”
Um dos principais argumentos do artigo destaca a fonte potencialmente grande de água subglacial – possivelmente até o dobro da quantidade que se pensava anteriormente – que pode estar afetando a rapidez com que o gelo glacial flui e a rapidez com que o gelo derrete em sua base. Robel e Sim esperam que as previsões possibilitadas por essa teoria possam ser incorporadas aos modelos de manto de gelo que os cientistas usam para prever mudanças futuras no manto de gelo e aumento do nível do mar.
Um perigoso ciclo de feedback
Aquíferos são áreas subterrâneas de rocha porosa ou sedimentos ricos em águas subterrâneas. “Se você tirar o peso dos aquíferos como existem em grandes partes da Antártica, a água começará a fluir para fora do sedimento”, explica Robel, referenciando um diagrama criado por Sim. Embora esse processo, conhecido como exfiltração, tenha sido estudado anteriormente, o foco tem sido nas escalas de longo prazo dos ciclos interglaciais, que cobrem dezenas de milhares de anos.
Tem havido menos trabalho em mantos de gelo modernos, especialmente sobre a rapidez com que a exfiltração pode estar ocorrendo sob as partes mais finas do atual manto de gelo antártico. No entanto, usando dados recentes de satélite e sua nova teoria, a equipe conseguiu prever como seria a exfiltração sob essas camadas de gelo modernas.
“Existe uma ampla gama de previsões possíveis”, explica Robel. “Mas, dentro desse intervalo de previsões, existe a possibilidade muito real de que a água subterrânea possa estar fluindo para fora do aquífero a uma velocidade que a tornaria a maioria, ou quase a maioria da água que está sob a camada de gelo.”
Se esses parâmetros estiverem corretos, isso significaria que há duas vezes mais água entrando na interface subglacial do que as estimativas anteriores assumiam.
As camadas de gelo agem como um cobertor, cobrindo a terra quente e retendo o calor no fundo, longe da atmosfera fria da Antártica – e isso significa que o lugar mais quente na camada de gelo da Antártida está no fundo de uma placa, não na superfície . À medida que uma camada de gelo se afina, a água subterrânea mais quente pode vazar mais facilmente, e esse gradiente de calor pode acelerar o derretimento que uma camada de gelo experimenta.
“Quando a atmosfera esquenta, leva dezenas de milhares de anos para que o sinal se difunda através de uma camada de gelo do tamanho da espessura da camada de gelo da Antártica”, explica Robel. “Mas esse processo de exfiltração é uma resposta ao afinamento já em curso da camada de gelo, e é uma resposta imediata agora.”
Implicações amplas
Além do aumento do nível do mar, essa exfiltração e derretimento adicionais têm outras implicações. Alguns dos locais de maior produtividade marinha do mundo ocorrem na costa da Antártica, e ser capaz de prever melhor a exfiltração e o degelo pode ajudar os biólogos marinhos a entender melhor onde a produtividade marinha está ocorrendo e como ela pode mudar no futuro.
Robel também espera que este trabalho abra as portas para mais colaborações com hidrólogos de águas subterrâneas que possam aplicar seus conhecimentos à dinâmica da camada de gelo, enquanto Sim ressalta a necessidade de mais trabalho de campo.
“Fazer com que os experimentalistas e observadores se interessem em tentar nos ajudar a restringir melhor algumas das propriedades desses sedimentos carregados de água – isso seria muito útil”, diz Sim. “Essa é a nossa maior incógnita neste momento e influencia fortemente os resultados.”
“É realmente interessante como existe o potencial de extrair calor das profundezas do sistema”, acrescenta ela. “Há muita água que poderia estar extraindo mais calor, e acho que há um orçamento de calor que pode ser interessante de se observar”.
Avançando, a colaboração continuará a ser fundamental. “Gostei muito de conversar com Joyce (Sim) sobre esses problemas”, diz Rober, “porque Joyce é especialista em fluxo de calor e fluxo poroso no interior da Terra, e esses são problemas nos quais eu não havia trabalhado antes. Isso foi gentil de um bom aspecto dessa colaboração. Conseguimos unir essas duas áreas em que ela trabalha e eu trabalho.”
.
