Na 73ª Reunião Anual da Divisão de Dinâmica de Fluidos da American Physical Society, pesquisadores compartilharam novas percepções sobre o derretimento de icebergs e a formação de gelo em lagos.

Eric Hester passou os últimos três anos perseguindo icebergs. Um estudante de graduação em matemática na Universidade de Sydney, na Austrália, Hester e pesquisadores da Woods Hole Oceanographic Institution, em Massachusetts, estão estudando como a forma de um iceberg molda a forma como ele derrete.

"O gelo se deforma à medida que derrete, "disse a oceanógrafa física Claudia Cenedese, que trabalhou com Hester no projeto. "Isso torna essas formas muito estranhas, especialmente na parte inferior, como a forma como o vento molda uma montanha em uma escala de tempo mais longa. "

Na 73ª Reunião Anual da Divisão de Dinâmica de Fluidos da American Physical Society, Hester apresentou os resultados dos experimentos de seu grupo com o objetivo de compreender como o derretimento altera os limites de mudança de face de um iceberg que está encolhendo - e como essas alterações, por sua vez, afetam o derretimento.

A dinâmica do derretimento do iceberg está ausente na maioria dos modelos climáticos, Cendese disse. Incluí-los pode ajudar na previsão:os icebergs bombeiam água doce das camadas de gelo para os oceanos, impulsionando comunidades de organismos vivos. Os icebergs são a fonte dominante de água doce nos fiordes da Groenlândia - e um contribuinte significativo para a perda de água doce na Antártica. Os icebergs desempenham um papel fundamental no clima, Cenedese disse, e não deve ser negligenciado nos modelos. A física do derretimento do gelo é bem compreendida, e alguns modelos simulam com precisão, ela disse. Outros não. "Mas o que você não pode fazer nessas simulações é mudar a forma do gelo."

Os icebergs se formam com uma ampla variedade de formas e tamanhos, Hester disse, e processos termodinâmicos distintos afetam superfícies diferentes. A base, submerso em água, não derrete da mesma forma que a lateral. "E cada rosto não derrete uniformemente, "acrescentou Cenedese.

Hester conduziu seus experimentos submergindo um bloco tingido de gelo em uma calha com fluxo controlado de água passando, e vê-lo derreter. Ele e seus colegas descobriram que o lado voltado para uma corrente derrete mais rápido do que os lados que correm paralelamente ao fluxo. Ao combinar abordagens experimentais e numéricas, Hester e seus colaboradores mapearam as influências relativas de fatores como velocidade relativa da água e proporção de aspecto, ou a proporção da altura com a largura em um lado. Não surpreendentemente, eles descobriram que o fundo tinha a taxa de derretimento mais lenta.

Cenedese disse que o projeto de Hester reúne colaboradores de uma variedade de disciplinas e países, e que uma colaboração diversa era necessária para tal projeto interdisciplinar. "Trabalhar isolado não é tão produtivo neste caso."

Outros estudos discutidos na conferência focaram na formação de gelo, em vez de derreter. Durante uma sessão sobre fluxos carregados de partículas, o engenheiro Jiarong Hong do Laboratório St. Anthony Falls da Universidade de Minnesota, em Minneapolis, discutiu os resultados de experimentos que mostram como a turbulência influencia tanto a velocidade quanto a distribuição da neve conforme ela cai e se assenta. As descobertas também podem ajudar os cientistas a entender melhor a precipitação, Hong disse.

Outro projeto, apresentado pelo físico Chao Sun da Universidade de Tsinghua na China e seu grupo durante uma sessão sobre fluxos impulsionados por convecção e flutuabilidade, focado na formação de gelo em lagos.

Trabalhando com uma bolsa da Fundação de Ciências Naturais da China com Ziqi Wang da Universidade de Tsinghua, Enrico Calzavarini, da Universidade de Lille, na França, e Federico Toschi da Universidade de Tecnologia de Eindhoven na Holanda, Sun mostrou como a formação de gelo em um lago está intimamente ligada à dinâmica dos fluidos da água abaixo.

Um lago pode possuir camadas de água de diferentes densidades e temperaturas. "As anomalias de densidade da água podem induzir dinâmica de fluido elaborada sob uma frente de gelo em movimento e pode alterar drasticamente o comportamento do sistema, "disse Sun." Isso foi freqüentemente ignorado em estudos anteriores. "

O grupo de Sun combinou experimentos físicos, simulações numéricas, e modelos teóricos para investigar a conexão entre o gelo e os fluxos convectivos (turbulentos). Eles identificaram quatro regimes distintos de diferentes dinâmicas de fluxo, cada um dos quais interage com outras camadas e o gelo em suas próprias maneiras. Mesmo com essa complexidade, no entanto, o grupo desenvolveu um modelo teórico preciso que poderia ser usado em estudos futuros.

"Fez uma previsão justa da espessura da camada de gelo e do tempo de congelamento, "disse Sun.

Uma vez que a formação e o derretimento do gelo desempenham um papel tão crítico no clima, ele disse, uma melhor compreensão da dinâmica dos fluidos por trás do processo poderia ajudar os pesquisadores a identificar e estudar com precisão os marcadores de um mundo em aquecimento. "O tempo para o gelo se formar e derreter, por exemplo, poderia potencialmente fornecer um indicador de mudança climática. "