El drenaje por el deshielo convierte a la capa helada de Groenlandia en la mayor ‘presa’ del mundo

El deshielo en la base de la capa de hielo de Groenlandia se está produciendo más rápidamente de lo que se estimaba. Un equipo internacional de científicos, dirigido desde la Universidad de Cambridge (Reino Unido), ha descubierto que el efecto del agua que desciende desde la superficie de la capa de hielo hasta el lecho, situado a un kilómetro o más por debajo, es, con mucho, la mayor fuente de calor bajo la segunda capa de hielo más grande del mundo (después de la antártica). La conversión energética se produce de forma parecida a la generación de energía hidroeléctrica en las grandes presas.

El efecto lubricante del agua de deshielo influye mucho en el movimiento de los glaciares y en la cantidad de hielo que se vierte en el océano, pero medir directamente las condiciones bajo un kilómetro de hielo es un reto, especialmente en Groenlandia, donde los glaciares se encuentran entre los que más rápido se mueven en la Tierra. Su capa helada también es actualmente el mayor contribuyente al aumento del nivel del mar en el mundo debido al deshielo.

Se ha descubierto que el efecto del agua que desciende desde la superficie de la capa de hielo de Groenlandia hasta la base, situada a un kilómetro o más por debajo, es, con mucho, la mayor fuente de calor bajo la segunda capa de hielo más grande del mundo.

Ahora, según publican esta semana en la revista PNAS, los autores han descubierto que la energía gravitatoria del agua de deshielo que se forma en la superficie se convierte en calor cuando se transfiere a la base a través de grandes grietas en el hielo.

Cada verano, se forman miles de lagos y arroyos de agua deshelada en la superficie de la capa de hielo de Groenlandia a medida que aumentan las temperaturas y la luz solar diaria. Muchos de estos lagos drenan rápidamente hacia el fondo, cayendo a través de las grietas y grandes fracturas que se forman en el hielo. Con un suministro continuo de agua procedente de arroyos y ríos, las conexiones entre la superficie y el lecho suelen permanecer abiertas.

Campamento científico en el glaciar Store, cerca de su lago supraglacial. / Tom Chudley

En el marco del proyecto RESPONDER, financiado por la UE, el profesor Poul Christoffersen, del Instituto de Investigación Polar Scott de Cambridge, ha estudiado estos lagos de agua derretida, cómo y por qué se drenan tan rápidamente, así como el efecto que tienen en el comportamiento general de la capa de hielo a medida que la temperatura global sigue aumentando. El trabajo se ha centrado en el glaciar Store, una de las mayores salidas de la capa de hielo de Groenlandia.

Calor generado por el agua al caer

"Al estudiar el deshielo basal de las capas de hielo y los glaciares, nos fijamos en fuentes de calor como la fricción, la energía geotérmica, el calor latente que se libera cuando el agua se congela y las pérdidas de calor en el hielo de arriba", explica Christoffersen, "pero lo que no habíamos estudiado realmente era el calor generado por el propio agua de deshielo que se escurre. Hay mucha energía gravitacional almacenada en el agua que se forma en la superficie y cuando cae, esta energía tiene que ir a alguna parte".

Para medir las tasas de deshielo basal, los investigadores utilizaron sondeos de radio-eco, una técnica utilizada anteriormente en las capas de hielo flotantes de la Antártida. "No estábamos seguros de que funcionara también en un glaciar de flujo rápido de Groenlandia", explica el primer autor, Tun Jan Young, que instaló el sistema de radar en el glaciar Store como parte de su doctorado en Cambridge. "En comparación con la Antártida, el hielo se deforma muy rápido y hay mucha agua de deshielo en verano, lo que complica el trabajo", apunta.

Tiendas de campaña con lago supraglacial en el glaciar Store, Groenlandia. / Tom Chudley

Las tasas de deshielo basal observadas con el radar eran a menudo tan altas como las medidas en la superficie con una estación meteorológica, aunque la superficie recibe energía del sol y la base no. Para explicar los resultados, los investigadores de Cambridge se asociaron con científicos de la Universidad de California en Santa Cruz (EE UU) y del Servicio Geológico de Dinamarca y Groenlandia.

Los autores calcularon que hasta 82 millones de metros cúbicos de agua de deshielo fueron transferidos al lecho del glaciar Store cada día durante el verano de 2014. Estiman que la energía producida por el agua que cae durante los periodos de máximo deshielo fue comparable a la producida por la presa de las Tres Gargantas en China, la mayor central hidroeléctrica del mundo.

Los autores calcularon que hasta 82 millones de metros cúbicos de agua de deshielo fueron transferidos al lecho del glaciar Store cada día durante el verano de 2014. Estiman que la energía producida por el agua que cae durante los periodos de máximo deshielo fue comparable a la producida por la presa de las Tres Gargantas en China, la mayor central hidroeléctrica del mundo.

Con una superficie de deshielo que se expande hasta casi un millón de kilómetros cuadrados en pleno verano, la capa de hielo de Groenlandia produce más energía hidroeléctrica que las diez mayores centrales hidroeléctricas del mundo juntas, según los investigadores.

"Teniendo en cuenta lo que estamos presenciando en altas latitudes en términos de cambio climático, esta forma de energía hidroeléctrica podría duplicarse o triplicarse fácilmente, y aún no estamos incluyendo estas cifras al estimar la contribución de la capa de hielo al aumento del nivel del mar", subraya Christoffersen.

Sensores detectan agua demasiado cálida en el fondo

Para verificar las elevadas tasas de deshielo basal registradas por el sistema de radar, el equipo integró mediciones de temperatura independientes procedentes de sensores instalados en un pozo cercano. En la base, comprobaron que la temperatura del agua alcanzaba los +0,88 grados centígrados, lo que resulta inesperadamente cálido para el lecho de una capa de hielo con un punto de fusión de -0,40 grados.

Científicos perforando pozos en el glaciar Store, Groenlandia. / Poul Christoffersen

Los resultados indican que las tasas de fusión basal alcanzaron una media de 14 milímetros al día y un máximo de 57 milímetros al día en agosto, cuando la temperatura del agua basal alcanzó los 0,88 °C. La tasa de fusión basal medida es dos órdenes de magnitud superior a las estimaciones anteriores para una capa de hielo y es comparable a la fusión impulsada por el sol en la superficie de un glaciar.

"Las observaciones de los pozos confirmaron que el agua de deshielo se calienta cuando llega al lecho", afirma Christoffersen, y aclara: "La razón es que el sistema de drenaje basal es mucho menos eficiente que las fracturas y conductos que llevan el agua a través del hielo. La menor eficacia del drenaje provoca un calentamiento por fricción dentro de la propia agua. El calor generado por su caída está derritiendo el hielo de abajo hacia arriba, y la tasa de derretimiento que estamos reportando no tiene precedentes".

El estudio presenta la primera prueba concreta de un mecanismo de pérdida de masa de la capa de hielo, que aún no se incluye en las proyecciones de la subida del nivel del mar en el mundo. Los resultados son significativos teniendo en cuenta que el volumen de agua superficial que se produce en Groenlandia es enorme y creciente, y casi todo él drena hacia la base.

Referencia:

Tun Jan Young et al. "Rapid basal melting of the Greenland Ice Sheet from surface meltwater drainage". PNAS, 2022.