Os pesquisadores medem a topografia de um leito de geleira exposto na geleira Castleguard nas Montanhas Rochosas de Alberta, Canadá. Crédito:Keith Williams, contribuição de Christian Helanow.
As fotos de campo mostram o difícil, terreno acidentado sobre o qual algumas geleiras deslizam:cúpulas rochosas e saliências de granito, degraus rochosos e depressões em calcário. Os leitos das geleiras diminuem os pesquisadores e seus instrumentos. (Assim como as altas montanhas retratadas nos vários horizontes.)
Durante suas viagens para leitos de geleiras recentemente expostos por geleiras em recuo nos Alpes suíços (Ródano, Glaciares Schwarzburg e Tsanfleuron) e as Montanhas Rochosas canadenses (glaciar Castleguard), quatro glaciologistas usaram tecnologia de laser e drones para medir com precisão os leitos rochosos e registrar seus contornos muito diferentes.
Os pesquisadores transformaram as medições em modelos digitais de alta resolução dos leitos das geleiras. Em seguida, começaram a trabalhar com subunidades gerenciáveis, mas representativas, dos modelos para estudar como as geleiras deslizam ao longo da base rochosa.
"A maneira mais simples de dizer isso é que estudamos a relação entre as forças na base da geleira e a velocidade com que ela se move, "disse Neal Iverson, professor de ciências geológicas e atmosféricas na Iowa State University e líder do estudo.
Pequenas mudanças de força, grandes mudanças de velocidade
A "lei de deslizamento" resultante da geleira desenvolvida pela equipe descreve a "relação entre as forças exercidas pelo gelo e a água no leito e a velocidade da geleira, "Disse Iverson. E essa lei de deslizamento poderia ser usada por outros pesquisadores para estimar melhor a velocidade com que as camadas de gelo fluem para os oceanos, baixe o gelo e eleve o nível do mar.
Além de Iverson, a equipe de estudo incluiu Christian Helanow, um associado de pesquisa de pós-doutorado no estado de Iowa de 2018 a 2020 e atualmente um pesquisador de pós-doutorado em matemática na Universidade de Estocolmo, na Suécia; Lucas Zoet, um associado de pesquisa de pós-doutorado no estado de Iowa de 2012 a 2015 e atualmente um professor assistente de geociências na Universidade de Wisconsin-Madison; e Jacob Woodard, estudante de doutorado em geofísica em Wisconsin.
Uma bolsa da National Science Foundation apoiou o trabalho da equipe.
Helanow é o primeiro autor de um artigo publicado online recentemente por Avanços da Ciência que descreve a nova lei de deslizamento para geleiras que se movem sobre rochas.
Os cálculos de Helanow - baseados em um modelo de computador da física de como o gelo desliza e se separa localmente da rocha rochosa - e a lei de deslizamento resultante indicam que pequenas mudanças na força no leito da geleira podem levar a grandes mudanças na velocidade da geleira.
O leito exposto da geleira Schwarzburg nos Alpes suíços. Crédito:Neal Iverson.
Medindo em polegadas
Os pesquisadores usaram dois métodos para coletar medições de alta resolução das topografias de leitos de geleiras rochosas recentemente expostas. Eles usaram a tecnologia de mapeamento lidar com base no solo para fazer medições 3D detalhadas. E, eles enviaram drones para fotografar as camas de vários ângulos, permitindo plotagem detalhada da topografia com uma resolução de cerca de 4 polegadas.
"Usamos leitos glaciais reais para este modelo, em seu totalmente 3-D, Formas irregulares, "Disse Iverson." Acontece que isso é importante. "
Esforços anteriores usados idealizados, Modelos 2-D de leitos glaciares. Os pesquisadores descobriram que esses modelos não são adequados para derivar a lei do deslizamento para uma cama dura.
"A principal coisa que fizemos, "Helanow disse, "é o uso observado, ao invés de idealizado, leitos de geleiras para ver como eles impactam o deslizamento das geleiras. "
Uma lei de deslizamento universal?
O trabalho segue outra lei de deslizamento determinada por Zoet e Iverson que foi publicada em abril de 2020 pela revista Science.
Existem algumas diferenças principais entre os dois:a primeira lei do deslizamento explica o movimento do gelo sobre superfícies macias, solo deformável, enquanto o segundo trata de geleiras que se movem sobre leitos rígidos. (Ambos os tipos de cama são comuns sob geleiras e mantos de gelo.) E, o primeiro é apoiado por dados experimentais de um dispositivo de laboratório que simula deslizamento no leito de uma geleira, em vez de ser baseado em medições de campo de antigos leitos de geleiras e modelagem por computador.
Mesmo assim, as duas leis de deslizamento acabaram tendo formas matemáticas semelhantes.
"Eles são muito semelhantes - seja uma lei de deslizamento para camas macias ou duras, "Disse Iverson." Mas é importante perceber que os processos são diferentes, as constantes nas equações têm valores bastante diferentes para leitos duros e macios. "
Isso fez com que os pesquisadores pensassem no futuro para uma análise mais numérica:"Esses resultados, " eles escreveram, "pode apontar para uma lei de deslizamento universal que simplificaria e melhoraria as estimativas de descargas de geleiras nos oceanos."
