Um novo estudo liderado pela UCLA reforça a importância da colaboração na avaliação dos efeitos das mudanças climáticas.

A pesquisa, publicado hoje no jornal Proceedings of the National Academy of Sciences , oferece novos insights sobre fatores anteriormente desconhecidos que afetam o derretimento da camada de gelo da Groenlândia, e poderia, em última análise, ajudar os cientistas a prever com mais precisão como o fenômeno poderia causar o aumento do nível do mar.

A Groenlândia é o maior manto de gelo derretido em termos de escoamento da água do degelo, contribuindo para o aumento do nível do mar - e pelo menos metade do aumento do nível do mar na Groenlândia é devido ao derretimento do gelo, disse Laurence C. Smith, um professor de geografia da UCLA. (Isso é ainda mais do que a quantidade causada pela quebra de gelo, quando grandes blocos de gelo se separam do manto de gelo, formando icebergs, que eventualmente derrete no mar.)

Desde 2012, uma equipe liderada por Smith visitou o manto de gelo da Groenlândia várias vezes, usando satélites, drones e sensores sofisticados para rastrear as taxas de fluxo dos rios de água derretida no topo das geleiras, e para mapear suas bacias hidrográficas, que incluem as áreas de superfície entre os rios.

Em 2015, Smith e um grupo de alunos e colaboradores de pós-graduação da UCLA focaram em uma bacia hidrográfica de 27 milhas quadradas, e eles descobriram um processo importante que havia sido deixado de fora dos cálculos do modelo climático. Parte da água derretida dos lagos e rios no topo das geleiras da região, que terminam em grandes buracos chamados "moulins" e descem pela geleira, está sendo armazenado e preso no topo da geleira dentro de um local de baixa densidade, poroso "gelo podre".

"O nosso é o primeiro esforço independente de coleta de dados para medir diretamente as taxas de escoamento da água de degelo do topo do gelo, "Smith disse. A pesquisa da equipe foi financiada pela NASA." Pesquisadores, incluindo nós, tentaram coletar informações usando fluxos da borda do gelo, mas essas medições são problemáticas para testar modelos climáticos. "

A equipe de Smith encontrou uma discrepância entre seus dados e os cálculos do escoamento da água de degelo de cinco modelos climáticos. As estimativas desses modelos foram 21 a 58 por cento mais altas do que a equipe de Smith mediu no gelo.

Então Smith convidou os cientistas que criaram esses modelos para colaborar com ele. Juntos, eles verificaram estatísticas em tempo real de estações meteorológicas no gelo para confirmar se os dados nos modelos climáticos estavam corretos - e descobriram que os cálculos dos modelos eram precisos. O que significa que a jornada da água derretida sobre a superfície do gelo foi mais complexa do que se imaginava:os cientistas reconheceram que antes que a água passasse pelo gelo via moulins, pode fazer pool, sentar indefinidamente ou recongelar em gelo poroso na superfície, Smith disse.

"Depois de eliminar todas as outras possibilidades, deduzimos que a discordância em nossos dados se deve à penetração da luz do sol no gelo, causando derretimento subterrâneo e armazenamento de água de derretimento, "disse Dirk van As, co-autor do estudo e pesquisador sênior do Serviço Geológico da Dinamarca e Groenlândia. "E agora sabemos que isso está acontecendo nos trechos mais elevados da zona de gelo nua que cobre grandes regiões do manto de gelo.

"Agora sabemos que o cálculo da retenção da água derretida no gelo poroso deve ser incluído de alguma forma, " ele disse.

Para medir a descarga do rio no gelo, Smith e sua equipe adaptaram uma técnica normalmente usada em terra. Trabalhando em turnos, eles coletaram dados de hora em hora, 24 horas por dia, por três dias em julho de 2015, enfrentando o frio, vento e 20 horas por dia de sol forte. Os pesquisadores usaram equipamentos de segurança para se ancorarem ao gelo e se protegerem da água em movimento rápido que flui para os perigosos moulins, onde a água da superfície despenca no interior do manto de gelo.

Entre os muitos desafios logísticos estava determinar como configurar o equipamento para medir o fluxo do rio de uma forma que os pesquisadores não precisassem estar posicionados em ambos os lados do rio.

"A menos que você tenha um helicóptero, você não pode estacionar pessoas em ambos os lados de um grande rio no topo do gelo, "disse Lincoln Pitcher, um estudante de doutorado em geografia da UCLA, que descobriu uma maneira de manter os sensores no lugar após tentativa e erro em terra e gelo. Eles precisavam criar um sistema estável e forte que permaneceria no lugar mesmo que a superfície de gelo ao redor deles estivesse derretendo.

Coautor do estudo, Asa Rennermalm, professor de geografia da Rutgers University-New Brunswick fez parte da equipe de campo.

"Usamos um dispositivo chamado Acoustic Doppler Current Profiler, que rastreia a descarga com base no som, "disse ela." Nós o prendemos a uma plataforma flutuante, e, em seguida, prendeu isso a cordas, que estavam presos a postes de cada lado do rio de gelo. Movemos a plataforma para frente e para trás através do rio a cada hora durante 72 horas. Ninguém jamais fez isso antes no manto de gelo da Groenlândia. "

Van As disse que o projeto provou que combinar conhecimentos de várias disciplinas, entre elas meteorologia, oceanografia e hidrologia (o estudo das propriedades e do movimento da água sobre a terra) - são essenciais para a compreensão completa de como as geleiras e mantos de gelo respondem ao sistema climático.

“É importante que hidrólogos como Larry tragam seu amplo conhecimento para o campo da glaciologia, usando abordagens que são novas em nossa disciplina, " ele disse.

Em geral, os glaciologistas não estão acostumados a pensar em bacias hidrográficas sobre o gelo, Smith disse. As irregularidades que essas bacias hidrográficas transmitem no momento e na quantidade de água derretida que penetra no gelo não são atualmente consideradas em modelos geofísicos de "dinâmica do gelo, "significando a velocidade e o padrão espacial do gelo glacial deslizante à medida que se move em direção ao mar.

"Estamos pegando o campo muito maduro da hidrologia da superfície terrestre, que lida com o fluxo do rio e bacias hidrográficas em terra, e aplicá-lo ao manto de gelo, que normalmente tem sido o domínio científico da geofísica de gelo sólido, "ele disse." Temos que pegar emprestado da hidrologia porque a superfície do gelo está se tornando mais um fenômeno hidrológico. E podemos pegar essas ferramentas de outra disciplina e aplicá-las e realmente ter um avanço conceitual. "

Smith e sua equipe agora estão trabalhando em um estudo baseado em dados de uma viagem de 2016 à Groenlândia, quando eles passaram uma semana rastreando bacias hidrográficas e cavando no gelo podre.

Liderado pelo estudante de graduação da UCLA Matthew Cooper, os pesquisadores estão tentando explicar melhor como o gelo podre retém a água. Eles rastrearam o gelo podre até uma profundidade de quase 3 pés abaixo da superfície - uma descoberta que pode ajudar os cientistas que desenvolvem modelos climáticos a entender melhor como os mantos de gelo estão perdendo massa.

Parte da missão de Smith na Groenlândia é capacitar uma nova geração de hidrólogos que estão ansiosos para se juntar à linha de frente no rastreamento da mudança climática global.

"A mudança climática não é mais uma notícia remota para mim, "disse Kang Yang, um ex-bolsista de pós-doutorado da UCLA, que fez parte da equipe de campo deste estudo. Agora um professor da Universidade de Nanjing da China, Yang continuará a trabalhar com Smith no mapeamento dos rios na camada de gelo da Groenlândia.