Una nueva teoría matemática aplicada podría aumentar nuestra comprensión de cómo el hielo marino afecta el clima global, mejorando potencialmente la precisión de las predicciones climáticas.
Los autores de un nuevo artículo publicado en Actas de la Royal Society A El 28 de agosto, ofrecerá nuevos conocimientos sobre cómo viaja el calor a través del hielo marino, un factor clave en la regulación del clima polar de la Tierra.
El Dr. Noah Kretzman, profesor titular de matemáticas aplicadas en la Universidad Macquarie y autor principal del estudio, dice que la investigación aborda una brecha importante en la modelización climática actual.
“Durante la estación más fría, cuando el océano es más ancho, el hielo marino cubre alrededor del 15 por ciento de la superficie del océano”, dice el Dr. Kreutzmann. “Es una capa delgada que separa la atmósfera y el océano y es responsable de la transferencia de calor entre los dos”.
El hielo marino actúa como una manta aislante sobre el océano, reflejando la luz solar y moderando el intercambio de calor. A medida que aumentan las temperaturas globales, comprender cómo se comporta el hielo marino será cada vez más importante para predecir el cambio climático.
El estudio se centra en la conductividad térmica del hielo marino, un parámetro clave utilizado en muchos modelos climáticos globales. En los modelos anteriores no se tuvo en cuenta el movimiento de la salmuera líquida dentro del hielo marino, que potencialmente podría mejorar su transporte de calor.
La composición única del hielo marino, con su sensible dependencia de la temperatura y la salinidad, significa que sus propiedades, particularmente su conductividad térmica, son difíciles de medir y predecir, afirma el Dr. Kretzman.
“Cuando miras el hielo marino a pequeña escala, lo que lo hace interesante es su compleja estructura porque está formado por hielo, burbujas de aire y agua salada.
“A medida que la atmósfera sobre el océano se vuelve extremadamente fría, por debajo de los 30 grados centígrados bajo cero, mientras que el agua del océano se mantiene a unos dos grados bajo cero, se crea una gran diferencia de temperatura y el agua de arriba hacia abajo se congela.
“A medida que el agua se congela rápidamente, empuja la sal, creando una matriz de hielo de agua pura congelada que encierra burbujas de aire y bolsas de agua muy salada, llamadas inclusiones de salmuera, rodeadas de hielo casi puro”.
Esta densa inclusión de agua salada es más pesada que el agua de mar dulce, lo que genera un flujo flotante dentro del hielo, creando grandes “chimeneas” de las que escapa la sal líquida.
La investigación se basa en trabajos de campo anteriores realizados por Trudahl en 1999, quien sugirió por primera vez que el flujo de fluido dentro del hielo marino podría aumentar su conductividad térmica. El equipo del Dr. Kreutzmann ha demostrado ahora matemáticamente este fenómeno.
“Nuestras matemáticas muestran claramente que se debería esperar tal aumento una vez que comience el flujo inducido dentro del hielo marino”, dice el Dr. Kreutzmann.
El modelo también proporciona una manera de relacionar las propiedades térmicas del hielo marino con su temperatura y contenido de sal, lo que permite comparar los resultados teóricos con las mediciones.
En particular, proporciona una herramienta para su uso en modelos climáticos a gran escala, lo que podría conducir a predicciones más precisas de las condiciones futuras en las regiones polares.
El hielo marino en el Ártico se ha reducido rápidamente en las últimas décadas. Esta pérdida de hielo puede provocar un circuito de retroalimentación: a medida que el agua del océano más profunda queda expuesta, absorbe más luz solar, lo que provoca un mayor calentamiento y pérdida de hielo.
La pérdida de hielo marino puede afectar los patrones climáticos, la circulación oceánica y los ecosistemas marinos fuera de las regiones polares.
Comprender la conductividad térmica del hielo marino es fundamental para predecir su futuro, afirma el Dr. Kretzman.
Los investigadores señalan que, si bien su modelo proporciona un marco teórico, se necesita más trabajo empírico para integrar estos hallazgos en modelos climáticos a gran escala.
