Grieta de la plataforma de hielo del glaciar Pine Island. Crédito: Colección de imágenes de la NASA / Alamy Stock Photo.
Entre sus capas de hielo este y oeste y su península, la Antártida tiene suficiente hielo para elevar el nivel global del mar alrededor de 60m.
La capa de hielo de la Antártida Occidental (WAIS) es una parte relativamente pequeña, que contiene una cantidad de hielo equivalente a 3.3m del aumento del nivel del mar. Sin embargo, la mayor parte se encuentra en una posición precaria y se considera "teóricamente inestable.
Como resultado, generalmente se cree que la forma en que WAIS cambiará en respuesta al calentamiento causado por los humanos es la mayor fuente de incertidumbre para proyecciones a largo plazo del nivel del mar.
El aspecto más acuciante de esta incertidumbre es comprender si se han cruzado los umbrales de inestabilidad del hielo, si la retirada que estamos midiendo está destinada a continuar y si el hielo que parece inmutable hoy seguirá siendo así en el futuro.
La última investigación dice que el umbral para la pérdida irreversible del WAIS probablemente se encuentra entre 1.5C y 2C del calentamiento promedio global por encima de los niveles preindustriales. Con el calentamiento ya a las alrededor de 1.1C y el Acuerdo de París Con el objetivo de limitar el calentamiento a 1.5C o "muy por debajo de 2C", los márgenes para evitar este umbral están bien.
Capa de hielo marino
Según el reciente informe especial sobre el océano y la criosfera (SROCC) por el Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), existen dos controles principales sobre cuánto aumentará el nivel global del mar en este siglo: las futuras emisiones de gases de efecto invernadero causadas por el hombre y cómo el calentamiento afecta la capa de hielo antártica. El IPCC dice:
"Más allá de 2050, la incertidumbre en el cambio climático indujo SLR [aumento del nivel del mar] aumenta sustancialmente debido a las incertidumbres en los escenarios de emisiones y los cambios climáticos asociados, y la respuesta de la capa de hielo antártico en un mundo más cálido".
La preocupación en torno a la vulnerabilidad del WAIS reside principalmente en algo llamado "inestabilidad de la capa de hielo marino"(MISI) -" marino "porque la base de la capa de hielo está por debajo del nivel del mar e" inestabilidad "por el hecho de que, una vez que comienza, el retiro es autosuficiente.
Las capas de hielo pueden considerarse enormes depósitos de agua dulce. La nieve se acumula en el frío interior, se compacta lentamente para convertirse en hielo glaciar y luego comienza a fluir como un fluido muy espeso hacia el océano.
En algunos lugares, el hielo llega a la costa y flota en la superficie del océano, formando un congelador. El límite entre el hielo que descansa sobre la superficie terrestre (o el fondo del mar en el caso de una capa de hielo marino) se llama la "línea de puesta a tierra". La línea de conexión a tierra es donde el agua almacenada en la capa de hielo regresa al océano. Y cuando se mueve hacia el mar, decimos que la capa de hielo tiene un "balance de masa" positivo, es decir, está ganando más masa de hielo de la que está perdiendo en el mar.
Pero cuando la línea de puesta a tierra se retira, el balance es negativo. Un balance negativo de la capa de hielo significa una contribución positiva al océano y, por lo tanto, al nivel global del mar.
Inestabilidad
Esta imagen básica del balance de masa de la capa de hielo es todo lo que necesita comprender por qué los glaciólogos están preocupados por el MISI.
Los cambios en la plataforma de hielo en el lado flotante de la línea de conexión a tierra, como el adelgazamiento, pueden hacer que el hielo en el lado conectado a tierra se despegue del fondo marino. A medida que este hielo flota, la línea de tierra se retirará. Debido a que el hielo fluye más rápidamente cuando está flotando que cuando está conectado a tierra, la tasa de flujo de hielo cerca de la línea de tierra aumentará. El estiramiento causado por el flujo más rápido se convierte en una nueva fuente de adelgazamiento cerca de la línea de conexión a tierra.
Esto se ilustra en la figura a continuación. A medida que el hielo recién flotante fluye y se adelgaza más rápidamente, puede hacer que más hielo se levante y flote, haciendo retroceder la línea de conexión a tierra.
Además, las áreas de la capa de hielo en riesgo de MISI tienen un gradiente inverso o "retrógrado", lo que significa que se profundiza más hacia el interior. A medida que la línea de puesta a tierra se retira más hacia las partes más gruesas de la capa de hielo, el flujo se acelera y aumenta aún más la pérdida de hielo. El gradiente inverso hace que este proceso sea autosuficiente como un ciclo de retroalimentación positiva; esto es lo que hace que MISI sea una inestabilidad.
Ilustración de la inestabilidad de la capa de hielo marino, o MISI. El adelgazamiento de la plataforma de hielo de refuerzo conduce a la aceleración del flujo de la capa de hielo y al adelgazamiento del margen de hielo terminado en el mar. Debido a que el lecho de roca debajo de la capa de hielo se inclina hacia el interior de la capa de hielo, el adelgazamiento del hielo provoca la retirada de la línea de tierra seguida de un aumento del flujo de hielo hacia el mar, un mayor adelgazamiento del margen de hielo y una mayor retirada de la línea de tierra. Crédito: IPCC SROCC (2019) Fig. CB8.1a
Aún no está claro si el umbral MISI se ha cruzado en algún lugar de la Antártida. Sabemos que las líneas de puesta a tierra se están retirando a lo largo de la costa del mar de Amundsen, más espectacularmente en el Glaciar Thwaites. Y el impulsor del retiro parece ser el agua oceánica relativamente tibia, aproximadamente 2 ° C más cálida que el promedio histórico, que fluye hacia la línea de puesta a tierra y provoca un derretimiento más fuerte de lo habitual.
Si la inestabilidad no ha comenzado y se detiene el calentamiento del océano, entonces la línea de puesta a tierra debería encontrar un nuevo punto de equilibrio en una nueva ubicación. Pero si ha comenzado, entonces el retiro continuará sin importar lo que suceda después.
Flujo más rápido
Incluso si se ha cruzado el umbral, o incluso si se cruza en el futuro, el retiro puede proceder a diferentes velocidades dependiendo de cuán duro estuviéramos "presionando" cuando comenzó.
Así es como funciona eso. La inestabilidad depende de un equilibrio de fuerzas dentro de la capa de hielo. Una fuerza debida a la gravedad hace que el hielo fluya a una velocidad que depende en parte de su grosor y su pendiente superficial.
Una velocidad de fusión mayor en el lado flotante y un flujo más rápido a través de la línea de conexión a tierra arrastrarán la superficie del hielo más rápidamente que las velocidades más pequeñas. El descenso más rápido genera una pendiente de superficie más pronunciada y, por lo tanto, un flujo más rápido y una retirada más rápida.
A estudio de modelado De estos comentarios, publicados el año pasado, se encontró que cuando MISI comenzó con un empuje más grande (una tasa de fusión más grande), procedió más rápidamente que cuando comenzó con un empuje más pequeño, incluso después de que se eliminó la fusión adicional.
Esto significa que incluso si se invoca MISI, la reducción de las emisiones globales y la desaceleración del calentamiento darán más tiempo para prepararse para sus consecuencias.
Acantilados de hielo
Parece haber una segunda fuente de inestabilidad para las capas de hielo marino, una que entra en juego si las plataformas de hielo se pierden por completo.
Algunas de las imágenes más espectaculares del cambio de glaciar son de iceberg. parto - en otras palabras, separándose - de los frentes fuertemente arrugados de los glaciares con terminación marina.
Este parto es causado por la fusión de la parte inferior de la plataforma de hielo, así como "hidro-fracturación", Donde el agua de deshielo que se forma en la superficie de la plataforma de hielo se filtra en el hielo y causa grietas, o una combinación de ambos.
La rapidez con que se produce el parto depende de la altura de la superficie del acantilado de hielo sobre la línea de flotación: cuanto más alto esté el acantilado sobre el agua, mayor será la tasa de parto.
Como es el caso de MISI, el gradiente decreciente del fondo marino debajo del WAIS significa que a medida que el acantilado de hielo se retira hacia un hielo más grueso, continuará exponiendo un acantilado cada vez más alto al océano y la tasa de parto debe aumentar.
Este proceso, ilustrado a continuación, se llama "inestabilidad del acantilado de hielo marino" (MICI). La teoría sugiere que donde la altura de la cara de un glaciar excede los 100 metros sobre la superficie del océano, el acantilado será demasiado alto para soportar su propio peso. Por lo tanto, inevitablemente colapsará, exponiendo un acantilado similarmente alto detrás de él, que también colapsará. Y así.
El SROCC del IPCC dice que "el glaciar Thwaites es particularmente importante porque se extiende hacia el interior del WAIS, donde el lecho está a> 2000 m por debajo del nivel del mar en algunos lugares". (Aunque, el SROCC también señala que si bien MISI requiere que se produzca una pendiente retrógrada del lecho, el MICI podría incluso ocurrir en un lecho plano o inclinado hacia el mar).
Este proceso recientemente identificado no está tan bien estudiado como el MISI, pero seguramente cambiará en los años venideros, ya que los científicos continúan observando sistemas que cambian rápidamente como el Glaciar Thwaites.
Ilustración de Marine Ice Cliff Instability. Si el acantilado es lo suficientemente alto (al menos ~ 800m de espesor total de hielo, o aproximadamente 100m de hielo sobre la línea de flotación), las tensiones en la superficie del acantilado exceden la fuerza del hielo, y el acantilado falla estructuralmente en repetidos eventos de parto. Crédito: IPCC SROCC (2019) Fig. CB8.1b
A Nature Un estudio realizado en 2016 sobre el MICI concluyó que la Antártida "tiene el potencial de contribuir con más de un metro de aumento del nivel del mar para 2100 y más de 15 metros para 2500". Investigación más reciente concluyó que es probable que esto sea una sobreestimación, pero señaló que aún no está claro qué papel podría desempeñar el MICI en este siglo. Otro estudio También ha sugerido que la pérdida rápida de hielo a través del MICI puede ser mitigada por una pérdida más lenta de las plataformas de hielo que retienen los glaciares.
Umbral cerrado
A finales del año pasado, un gran equipo de modeladores evaluó diferentes estudios de la respuesta de la capa de hielo al objetivo climático de París para mantener el calentamiento promedio global "muy por debajo" de 2C.
Todos los modelos apuntan en la misma dirección. Es decir, que el umbral para la pérdida de hielo irreversible tanto en la capa de hielo de Groenlandia como en el WAIS está en algún lugar entre el calentamiento promedio global de 1.5C y 2C. Y ya estamos en un poco más de 1C de calentamiento en estos momentos.
Esta ventana de 1.5-2C es clave para la "supervivencia de las plataformas de hielo antárticas", explicó el documento de revisión, y por lo tanto su efecto de "refuerzo" en los glaciares que retienen.
Glosario: RCP2.6: Los RCP (Vías de concentración representativas) son escenarios de concentraciones futuras de gases de efecto invernadero y otros forzamientos. RCP2.6 (también denominado a veces "RCP3-PD") es un escenario de "pico y disminución" donde la mitigación es estricta.
Otro umbral puede estar entre 2C y 2.7C, agregaron los autores. Alcanzar este nivel de aumento de la temperatura global podría desencadenar la "activación de varios sistemas más grandes, como las cuencas de drenaje Ross y Ronne-Filchner, y el inicio de contribuciones SLR mucho más grandes".
Ross y Ronne-Filchner son las dos plataformas de hielo más grandes de la Antártida. Estos podrían reducirse sustancialmente "dentro de 100 a 300 años", otro estudio dice, en escenarios donde las emisiones globales exceden el Escenario RCP2.6. Esta ruta de emisiones generalmente se considera consistente con limitar el calentamiento a 2C.
Estos hallazgos implican que prevenir una pérdida sustancial de hielo antártico depende de limitar las emisiones globales a - o por debajo de - RCP2.6. Como concluye el documento: "Cruzar estos umbrales implica el compromiso de realizar grandes cambios en la capa de hielo y SLR que pueden tardar miles de años en realizarse y ser irreversibles en plazos más largos".
Sobre el Autor
La profesora Christina Hulbe, geofísica de la Escuela Nacional de Topografía de la Universidad de Otago en Nueva Zelanda.
Este artículo apareció originalmente en Resumen de carbono
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