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Um mecanismo recém-descoberto para o fluxo e congelamento da água do degelo pode melhorar as estimativas da elevação do nível do mar ao redor do mundo.
Pesquisadores da Universidade do Texas em Austin, em colaboração com o Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA e o Serviço Geológico da Dinamarca e Groenlândia (GEUS), descobriram um novo mecanismo que explica o processo de formação de camadas horizontais de gelo impermeáveis abaixo da superfície, um processo essencial para determinar a contribuição do degelo da camada de gelo para a elevação do nível do mar.
O trabalho de Mohammad Afzal Shadab, um estudante de pós-graduação do Instituto Oden de Engenharia Computacional e Ciências da UT, foi publicado em Cartas de Pesquisa Geofísica. Shadab foi supervisionado pelos coautores do estudo Marc Hesse e Cyril Grima na Jackson School of Geosciences da UT.
Os dois maiores reservatórios de água doce do mundo, as camadas de gelo da Groenlândia e da Antártida, são cobertas por neve velha, conhecida como firn, que ainda não está compactada em gelo sólido. Como o firn é poroso, a neve derretida pode drenar para dentro do firn e congelar novamente em vez de correr para o mar. Acredita-se que esse processo reduza o escoamento da água derretida pela metade.
No entanto, também é possível formar camadas de gelo impermeáveis que podem servir como barreiras para a água derretida — e desviá-la para o mar, disse Shadab.
“Então, há casos em que essas camadas de gelo no firn aceleram a taxa de água derretida que corre para os oceanos”, disse ele.
O potencial da água derretida glacial congelar em firns ou fluir de barreiras de gelo existentes torna a compreensão da dinâmica de congelamento dentro da camada de firn uma parte importante da estimativa do aumento do nível do mar, de acordo com os pesquisadores. Trabalhos anteriores sobre firn em montanhas, que também contêm camadas de gelo, descobriram que essas camadas de gelo são criadas quando a água da chuva se acumula, ou forma poças, em camadas mais antigas dentro do firn e então recongela. Mas, de acordo com Hesse, não pareceu funcionar dessa forma para camadas de gelo.
“Quando olhamos os dados da Groenlândia, a quantidade real de derretimento que está sendo produzida, mesmo em um evento extremo de derretimento, não é suficiente para produzir lagoas”, disse Hesse. “E é aí que esse estudo realmente surgiu com um novo mecanismo para a formação de camadas de gelo.”
Esta nova pesquisa apresenta a formação da camada de gelo como uma competição entre dois processos: água derretida mais quente fluindo através do firn poroso (advecção) e o gelo frio congelando a água no lugar por condução de calor. A profundidade onde a condução de calor começa a dominar sobre a advecção de calor determina o local onde uma nova camada de gelo se forma.
“Agora que conhecemos a física da formação dessas camadas de gelo, seremos capazes de prever melhor a capacidade de retenção de água de degelo do firn”, disse o coautor do estudo Surendra Adhikari, geofísico do JPL.
Anja Rutishauser, ex-pesquisadora de pós-doutorado da UT que agora está na GEUS, também foi coautora do estudo.
Para fundamentar a verdade desse novo mecanismo, os pesquisadores compararam seus modelos a um conjunto de dados coletados em 2016, no qual cientistas cavaram um buraco no firn da Groenlândia e o equiparam pesadamente com termômetros e radares que podiam medir o movimento da água derretida. Enquanto modelos hidrológicos anteriores se desviaram das medições, o novo mecanismo espelhou com sucesso as observações.
Uma descoberta inesperada do novo trabalho foi que a localização das camadas de gelo pode atuar como um registro das condições térmicas sob as quais elas se formaram.
“No cenário de aquecimento, descobrimos que as camadas de gelo se formam cada vez mais profundamente no firn cronologicamente de cima para baixo”, disse Shadab. “E em uma condição mais fria, as camadas de gelo se formam mais perto da superfície em um cenário de baixo para cima.”
Hoje, a quantidade de água que corre para o mar da Groenlândia atualmente ultrapassa a da Antártida, cerca de 270 bilhões de toneladas por ano, em comparação com os 140 bilhões de toneladas da Antártida. Juntos, isso é mais do que dois e meio Lake Tahoe vale a cada ano. Mas as previsões futuras de quanto as duas camadas de gelo contribuirão para o aumento do nível do mar são altamente variáveis, flutuando de 5 a 55 centímetros até 2100. E está claro que as camadas de gelo desempenham um papel fundamental, e até agora, mal compreendido.
“As coisas são muito mais complexas na realidade do que o que foi capturado pelos modelos existentes”, disse Adhikari. “Se realmente queremos melhorar nossas previsões, é aqui que estamos realmente avançando o estado da arte.”
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