As condições nas águas do Ártico estão entre as mais extremas do mundo. Fortes ventos e correntes empurram o gelo por grandes distâncias, resultando em grandes cristas atingindo dezenas de metros de altura. Ao mesmo tempo, o aquecimento global e o aumento da presença humana adicionaram novas pressões nesses ambientes do norte. No entanto, os mecanismos por trás dos efeitos do gelo nas estruturas físicas - principalmente no longo prazo - permaneceram uma questão em aberto em uma época de mudanças ambientais contínuas.

Pesquisadores da Aalto University desenvolveram um novo método para avaliar como sempre em movimento, cargas pesadas de gelo afetam estruturas como pontes ou mesmo turbinas eólicas em uma ampla variedade de condições.

"Rubbling é o processo de como o gelo - movido por ventos e correntes - quebra contra as estruturas marinhas e como ele impacta essas estruturas, "explica Jukka Tuhkuri, um importante pesquisador de gelo e professor da Aalto University. “O processo é extremamente sensível às condições iniciais, caótico mesmo, o que torna a análise sistemática no campo incrivelmente desafiadora. "

Para prever uma variedade de cenários e efeitos a muito longo prazo, a equipe baseada em Aalto está fazendo uso de experimentos numéricos - simulações de computador avançadas que se baseiam no conhecimento obtido no campo - para ver os efeitos das mudanças de nível micro em elementos conhecidos de entulho.

"Com este método, podemos realmente ver o que está acontecendo, pois temos total controle dos fatores envolvidos. Com verdadeiro gelo marinho, nós simplesmente não temos essa possibilidade, "diz o professor assistente Arttu Polojärvi.

As simulações precisas permitiram aos pesquisadores aprender sobre a mecânica por trás do processo de uma forma nunca antes possível.

"Executando simulações constantemente, aprendemos que a espessura do gelo é de longe a coisa mais importante quando se trata de como o gelo carrega as estruturas de impacto. A força compressiva vem em segundo lugar, mas quase podemos esquecer tudo o mais, ao contrário do pensamento convencional na área, "diz Tuhkuri.

O método também ajuda a enfrentar o principal desafio de um clima em constante mudança:prever as condições futuras. O aquecimento global significa que o gelo do Ártico está ficando mais fino, as tempestades estão se tornando mais severas e mais gelo está se movendo. Ao mesmo tempo, as condições gerais estão melhorando nessas regiões; a indústria e o turismo estão crescendo, que acarreta riscos para os humanos e para o meio ambiente.

"Não podemos estimar o futuro com os dados de campo disponíveis hoje. Forte, gelo grosso fica onde está, mas mesmo pequenas tempestades podem levar gelo fino, "diz Polojärvi." Precisamos ser capazes de estimar cargas de gelo de 100 ou mesmo 500 anos em estruturas permanentes para que possamos garantir que sejam seguras e durem, ao mesmo tempo em que minimiza os materiais usados ​​para torná-los o mais sustentáveis ​​possível. "

A equipe apresentará seu trabalho na sexta-feira, 7 de junho de 2019, em um encontro de uma semana com os principais pesquisadores de gelo, o simpósio IUTAM sobre física e mecânica do gelo marinho, realizada na Aalto University na Grande Helsinque, Finlândia.

Perguntas e respostas

P:Os experimentos numéricos foram usados ​​antes para estudar cargas de gelo?

R:Esta pesquisa marca a primeira vez que experimentos numéricos foram usados ​​para realizar análises estatísticas de cargas de gelo, fornecendo estimativas de desgaste futuro em estruturas físicas a muito longo prazo. No passado, pesquisadores estudaram o entulho de gelo - é como o gelo empurrado por ventos e correntes quebra contra as estruturas marinhas e como afeta as estruturas - de várias maneiras:experimentalmente em laboratórios, experimentalmente, observando eventos em grande escala, desenvolvendo modelos teóricos, e usando diferentes ferramentas numéricas.

P:O método pode realmente prever como o gelo se comportará conforme o clima esquenta - mesmo séculos à frente?

R:Sim, se os colegas da geofísica podem prever como o gelo fica mais fino e mais fraco com o aquecimento global, podemos prever como as cargas de gelo mudam. Isso ocorre porque o novo modelo é baseado em relações físicas fundamentais e, portanto, podemos alterar a espessura do modelo e ver o que acontece. Outros modelos podem não ser tão detalhados.

P:Quais os riscos que as cargas de gelo representam para os humanos e o meio ambiente?

R:As estruturas marítimas podem quebrar e causar acidentes. Se os humanos estão trabalhando em uma plataforma que falha, as consequências podem ser graves. Falhas estruturais também podem ser muito caras e levar a riscos ambientais devido a possíveis vazamentos nos tanques de combustível e nas tubulações de combustível, etc.