Las hojas de hielo antárticos son las mayores formas de tierra glacial en la Tierra, cubriendo aproximadamente 14 millones de kilómetros cuadrados y manteniendo aproximadamente el 60 por ciento del agua fresca del planeta. Si toda la hoja de hielo se funde, los niveles mundiales del mar aumentarían alrededor de 58 metros. Estas hojas de hielo no están estáticas; son sistemas dinámicos que responden a cambios en temperatura, corrientes oceánicas y condiciones atmosféricas.

Panorama general de las hojas de hielo antártico

Las hojas de hielo antártico consisten en dos componentes principales: la hoja de hielo antártico oriental (EAIS) y la hoja de hielo antártico occidental (WAIS). Estas dos hojas de hielo están separadas por las montañas transantárticas, una cordillera que abarca el continente. La EAIS es la más grande de los dos, que cubre alrededor de 10 millones de kilómetros cuadrados y contiene aproximadamente 53 metros de nivel del mar equivalente.

Hoja de hielo antártico oriental

El EAIS es una hoja de hielo de alta elevación que se encuentra en un cratón continental, lo que lo hace relativamente estable en comparación con su contraparte occidental. La superficie de hielo se eleva a más de 4.000 metros sobre el nivel del mar en algunas zonas, y el espesor del hielo puede superar los 4.800 metros en las partes más profundas. El EAIS se caracteriza por el flujo de hielo lento y un clima frío y seco.

Hoja de hielo antártico occidental

El WAIS es una hoja de hielo marina, lo que significa que grandes porciones de su línea de tierra están por debajo del nivel del mar. Esto hace que sea intrínsecamente inestable porque el agua caliente del océano puede subcutir los estantes de hielo y provocar un retiro rápido.El WAIS se encuentra en una cama que se inclina hacia el interior, una configuración que puede conducir a una inestabilidad de las capas de hielo marinas.

Formación y estructura de las hojas de hielo

Las hojas de hielo antártico comenzaron a formar hace aproximadamente 34 millones de años durante la transición Eoceno-Oligoceno. La apertura del paso del Drake y el desarrollo del Circumpolar Antártico Corriente aisló el continente de aguas más cálidas del océano, permitiendo que el hielo se acumula. Durante millones de años, la nieve compactó en el abeto y luego en el hielo glacial, creando capas que registran la historia del clima del planeta Tierra.

La estructura interna de las hojas de hielo se caracteriza por capas de hielo que tienen diferentes propiedades físicas. Las capas superiores consisten en fierro de baja densidad, mientras que capas más profundas son densas y claras hielo. El hielo se deforma bajo su propio peso, fluyendo desde el interior hacia la costa. Velocidades de flujo de hielo varían de menos de 10 metros por año en el interior a más de 1.000 metros por año en los flujos de hielo.

Estantes de hielo: La extensión flotante

Los estantes de hielo son las extensiones flotantes de las hojas de hielo que se producen en los flujos de hielo del continente y sobre el océano. Ellos juegan un papel crítico en la estabilización de la hoja de hielo proporcionando retrocesos que retienen el flujo de hielo interior. Los estantes de hielo más grandes de la Antártida son el estante de hielo Ross y el estante de hielo Filchner-Ronne, cada uno de los cuales cubre un área más grande que Francia.

Impacto mundial de la fusión de hielo

El derretimiento de las hojas de hielo antártico tiene consecuencias de gran alcance para el sistema climático global y las sociedades humanas. El impacto más directo es el aumento del nivel del mar. Las hojas de hielo antártico contienen suficiente agua para elevar los niveles mundiales del mar en aproximadamente 58 metros. Incluso una pequeña fracción de esta pérdida de hielo tendría efectos significativos en las comunidades costeras de todo el mundo.

Más allá del aumento del nivel del mar, el derretimiento del hielo antártico afecta a la circulación oceánica y los patrones climáticos. La entrada de agua dulce procedente de la fusión del hielo puede perturbar la formación del agua del fondo antártico, una masa de agua fría densa que impulsa la circulación mundial del océano. Los cambios en la circulación del océano pueden alterar el transporte de calor, los patrones de precipitación y la distribución de nutrientes marinos.

Niveles de mar en aumento

El aumento del nivel del mar es quizás el impacto más bien documentado del derretimiento de las hojas de hielo. A nivel mundial, los niveles del mar han aumentado alrededor de 20 centímetros desde principios del siglo XX, y la tasa de aumento se está acelerando. La contribución de la Antártida a este aumento ha aumentado de alrededor del 5 por ciento en los años 90 a más del 20 por ciento hoy.

Las comunidades costeras ya están experimentando los efectos del aumento del nivel del mar en forma de aumento de las inundaciones, la erosión y la intrusión de agua salada. Las naciones de las islas bajas y las regiones del delta son particularmente vulnerables. Las ciudades importantes como Nueva York, Shanghai y Mumbai podrían enfrentarse a retos importantes si los niveles del mar siguen aumentando. Las medidas de adaptación, incluyendo los muros marinos, las barreras de inundaciones y el retiro gestionado, se están implementando en algunas zonas, pero la magnitud del desafío es inmensa.

Impacto en la circulación del océano

La formación del agua del fondo antártico se produce en algunas regiones clave alrededor de la Antártida, incluyendo el Mar de Weddell y el Mar de Ross. Este proceso implica el enfriamiento y el hundimiento de las aguas superficiales, que luego se extienden hacia el norte a lo largo del fondo del mar. La entrada de agua dulce del hielo de fusión reduce la salinidad y densidad de las aguas superficiales, inhibiendo el proceso de hundimiento.

Factores que afectan la estabilidad de las capas de hielo

La estabilidad de las hojas de hielo antártico está influenciada por un conjunto complejo de factores que operan en diferentes escalas de tiempo. Entre ellos se incluyen temperatura atmosférica, temperatura oceánica, nalgas de hielo, hidrología subglacial y dinámicas internas de hielo. Entendiendo cómo estos factores interactúan es esencial para predecir el comportamiento futuro de las hojas de hielo.

Atmosférico Warming

El aumento de las temperaturas atmosféricas afecta principalmente a la fusión de superficies. Mientras que la fusión superficial es más común en la península Antártica, también puede ocurrir en otras regiones costeras. El agua de fusión puede penetrar en la capa de abeto y re-congelarse, o puede correr hacia el océano. En algunos casos, el agua derretida puede drenar a través de los grietas a la base del hielo, donde puede lubricar la cama de la península.

Ocean Warming

Las aguas cálidas del océano son un conductor primario de la pérdida de hielo de la Antártida Occidental. El agua profunda Circumpolar, una masa de agua relativamente cálida, fluye hacia la plataforma continental y hacia las cavidades debajo de los estantes de hielo. Este agua derrite el hielo desde abajo, el adelgazamiento de los estantes de hielo y la reducción de su capacidad para adelgazar el flujo de hielo interior.

Ice Shelf Buttressing

Los estantes de hielo actúan como nalgas que restringen el flujo de hielo interior. Cuando un estante de hielo está presente, proporciona retretes que frenan los flujos de hielo que se alimentan en él. Si el estante de hielo disminuye o se colapsa, este efecto de nalgas se reduce y el hielo interior se acelera. La pérdida del estante de hielo Larsen B en 2002 llevó a un aumento de 3 a 8 veces

Hidrología Subglacial y Condiciones de Cama

Las condiciones en la base de la hoja de hielo juegan un papel crucial en la determinación de velocidades de flujo de hielo. Donde la cama es cálida y húmeda, el hielo puede deslizarse más fácilmente, lo que conduce a un flujo más rápido. Lagos subglaciales, como los del sistema de Hielo Whillans, pueden drenar periódicamente y causar pulsos de movimiento de hielo rápido.

Principales regiones de preocupación

Mientras que toda la hoja de hielo antártico es de interés científico, algunas regiones han atraído especial atención debido a sus rápidos cambios y potencial para grandes contribuciones al aumento del nivel del mar. El sector del mar Amundsen de la Antártida Occidental, que incluye la Isla del Pino y los glaciares de Thwaites, se conoce a menudo como el "bajo vientre débil" de la hoja de hielo.

En la Antártida Oriental, el Glaciar Totten es una preocupación importante. Este glaciar drena una parte de la Cuenca Subglacial de Aurora, que contiene una estimación de 3,5 metros de nivel del mar equivalente. El Glaciar Totten es vulnerable al agua caliente del océano que alcanza la línea de tierra a través de un profundo tropiezo. Observaciones han demostrado que el glaciar ha sido desacelerada y su línea de tierra se ha retrocedido en los últimos años.

Actividades de vigilancia e investigación

La vigilancia de las hojas de hielo antártico es una empresa masiva que requiere una combinación de teleobservación por satélite, observaciones sobre el terreno y modelado numérico. El objetivo es rastrear los cambios en la masa de las hojas de hielo, la velocidad del flujo de hielo, la posición de la línea de tierra y el espesor de la plataforma de hielo. Esta información se utiliza para mejorar las predicciones de la subida futura del nivel del mar y para comprender los procesos de pérdida de hielo.

Misiones por satélite

Los satélites son la principal herramienta para monitorear las hojas de hielo a escala continental. GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment)] y las misiones GRACE-FO miden los cambios en el campo de gravedad de la Tierra, que pueden utilizarse para determinar los cambios en la masa de las hojas de hielo. Estas misiones han proporcionado un registro continuo de pérdida de masa desde la Antártida.

Observaciones sobre el terreno

Las observaciones sobre el terreno son esenciales para calibrar los datos de satélites y para comprender los procesos que impulsan el comportamiento de las hojas de hielo. Los investigadores despliegan receptores de GPS en la superficie de hielo para medir velocidades y deformación del flujo de hielo. Se utiliza el radar de riego para mapear la topografía de las camas y capas internas de la hoja de hielo.

Modelado numérico

Los modelos numéricos se utilizan para simular el comportamiento de las hojas de hielo y proyectar cambios futuros. Estos modelos incorporan la física del flujo de hielo, las interacciones entre la hoja de hielo y el océano, y los efectos del forzamiento del clima. Los modelos de estado del arte incluyen el modelo de hoja de hielo de escala de paralelo (PISM), el modelo de sistema de capas de hielo de hielo (ISSM) y el modelo de hoja de mar de la comunidad de mar.

Proyecciones futuras

La proyección del comportamiento futuro de las hojas de hielo antártico es un complejo desafío científico. El sexto informe de evaluación del IPCC proporciona una gama de proyecciones para la contribución de la Antártida al aumento del nivel del mar en 2100, de unos 5 centímetros bajo escenarios de baja emisión a más de 40 centímetros bajo escenarios de alta emisión. Estas proyecciones no incluyen el potencial de colapso de la hoja de hielo rápido, que podría añadirse considerablemente más de 100 metros de hielo.

El destino a largo plazo de las hojas de hielo depende de la trayectoria de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Si las emisiones siguen aumentando, el calentamiento de la atmósfera y el océano probablemente dará lugar a una mayor pérdida de hielo de la Antártida. Si las emisiones se reducen marcadamente, puede ser posible frenar o incluso detener el retiro de las hojas de hielo. Sin embargo, algunos procesos, como el retiro de la línea de tierra en la Antártida Occidental, pueden ya ser irreversibles en la escala de tiempo.

Conclusión

Las hojas de hielo antárticas son las mayores formas de tierra glacial en la Tierra y desempeñan un papel central en el sistema climático global. Almacenan grandes cantidades de agua fresca, y su derretimiento tiene consecuencias directas para los niveles del mar, la circulación oceánica y los patrones climáticos. Las hojas de hielo son sistemas dinámicos que responden a cambios en la temperatura, las corrientes oceánicas y las condiciones atmosféricas.