Un empuje de hielo (también conocido como hielo fijo , oleada de hielo, empuje de hielo, levantamiento de hielo, amontonamiento de hielo en la costa , apilamiento de hielo, empuje de hielo , tsunami de hielo , [1] ascenso de hielo o ivu en Iñupiat ) es una oleada de hielo desde un océano o lago grande hacia la orilla . [2] Los empujes de hielo son causados por corrientes oceánicas , vientos fuertes o diferencias de temperatura que empujan el hielo hacia la orilla, [3] creando montones de hasta 12 metros (40 pies) de altura. Los empujes de hielo pueden ser causados por fluctuaciones de temperatura, acción del viento o cambios en los niveles de agua [3] y pueden causar devastación en las comunidades costeras del Ártico. El cambio climático cíclico también desempeñará un papel en la formación y frecuencia de eventos de empuje de hielo; un aumento en las temperaturas globales conduce a más aguas abiertas para facilitar el movimiento del hielo. Los sistemas de baja presión desestabilizarán las capas de hielo y las enviarán hacia la costa. [1] También conocido como "hielo fijo", es un componente esencial del sistema de hielo marino costero, incluida la dinámica de sedimentos. Los pueblos del Ártico utilizan estos empujones de hielo para desplazarse y cazar. Las focas anilladas , una presa importante para los osos polares, están específicamente adaptadas para mantener agujeros para respirar en los empujones de hielo, que carecen de las mismas aberturas que suelen utilizar los mamíferos marinos en los bancos de hielo a la deriva. El mero hecho de que la foca anillada esté especialmente adaptada a utilizar los empujones de hielo como agujeros para respirar, y que los osos polares se hayan adaptado a este comportamiento para cazar, así como el hecho de que los Iñupiat tengan un término específico para este fenómeno, indica que los empujones de hielo son un fenómeno regular y continuo en el Ártico. [4]
Cuando las temperaturas bajan, el hielo se contrae y forma fracturas por tensión; el agua se filtra en estas grietas de tensión y se congela. Cuando las temperaturas suben, la capa de hielo se expande. Esta secuencia de eventos ocurre cíclicamente hasta que la capa de hielo total se ha expandido considerablemente. Si esta capa de hielo está en contacto con una costa, puede ejercer una fuerza considerable sobre la tierra, causando el desplazamiento de material de la costa. [3] Cuando las fluctuaciones de temperatura son lo suficientemente drásticas, la contracción de la capa de hielo se aleja lo suficiente de la costa para formar una franja de agua; por ejemplo, una caída de 0 °C a -20 °C da como resultado una disminución del volumen del 11% de una capa de hielo de 1,5 km. [3] Esta franja de agua posteriormente se congela. Cuando las temperaturas suben a tasas suficientes (~1 °C/h durante más de 5 horas), la capa de hielo se expande sobre la tierra. [3] La composición física del hielo en sí también es importante; El hielo que se ha formado a partir de nieve empapada en agua, conocido como hielo blanco, dificulta el proceso de expansión térmica del hielo porque su albedo es mayor que el de otras formas de hielo, lo que resulta en una conductividad térmica menor . Para que las condiciones faciliten la expansión térmica del hielo y, a su vez, los empujones de hielo, el hielo debe ser susceptible a los cambios de temperatura, lo que hace que el hielo negro sea más adecuado para la formación de empujones de hielo. [3]
Como la tierra se calienta más rápido que el hielo y transfiere calor al hielo adyacente, el hielo más cercano a la costa se derrite primero cuando aumentan las temperaturas. [3] Entonces, existe agua entre la capa de hielo y la costa, lo que facilita el movimiento de las capas de hielo cuando el viento actúa sobre ellas. Un canal abierto de agua permite que se reduzcan las fuerzas de resistencia sobre la capa de hielo, lo que aumenta la probabilidad de que pueda ocurrir un evento de empuje de hielo. [1] La dirección del viento en última instancia dirige el movimiento del empuje de hielo. La eficacia del viento como fuerza impulsora para el movimiento del hielo depende de una multitud de factores, incluidos el tamaño y la forma de la masa de agua y la fuerza del viento. Las masas de agua grandes y abiertas tienen una mayor superficie sobre la que actúa el viento en comparación con las masas de agua más pequeñas y protegidas. Los vientos persistentes y de alta velocidad aplican más fuerza que las ráfagas de viento más lentas, lo que los hace óptimos para empujar las capas de hielo hacia la costa. [3]
La caída del nivel del agua provoca una fuerza de flexión entre el hielo que ya ha roto la costa y el hielo que flota inmediatamente en la costa. Esta fuerza de flexión provoca grietas en el hielo por donde el agua puede filtrarse y congelarse. Cuando el nivel del agua vuelve a subir, el hielo experimenta fuerzas de compresión que posteriormente lo empujan hacia la tierra. Este mecanismo es comparable al proceso de expansión térmica descrito anteriormente. [3]
Las comunidades del Ártico pueden verse afectadas por los empujes de hielo. Los empujes de hielo ocurren comúnmente a lo largo del mar de Chukchi, incluso en Wainwright, Alaska y Barrow , Alaska . [5] Los estudios han demostrado que la formación de hielo fijo en tierra está comenzando a formarse más tarde y a romperse antes en los mares de Chukchi y Beaufort . Más días de mar abierto aumentan la probabilidad de eventos costeros destructivos como los empujes de hielo en estas regiones. Algunos los han descrito como " tsunamis de hielo ", [6] pero el fenómeno funciona como un iceberg . [7] Los testigos han descrito el sonido del empujón como si fuera el de un tren o un trueno . [2] [8] [9] [6] Los empujes de hielo pueden dañar edificios y plantas que están cerca del cuerpo de agua. [2] [6] [8] [9] [10]
Como se describió anteriormente, los eventos de empuje de hielo ocurren debido a la deformación del hielo fijo terrestre, hielo que está anclado a la costa. El hielo fijo terrestre crece localmente o fusionándose con el hielo a la deriva . En el Ártico, la Corriente de Deriva Transpolar y el Giro de Beaufort son los principales responsables del transporte de hielo marino. En el Giro de Beaufort, el transporte de hielo superficial se dirige hacia el oeste hacia la costa de Alaska, por lo que es un impulsor del crecimiento rápido del hielo. [11] En las últimas décadas se ha observado una disminución de la capa de hielo del Ártico . [12] [13] El hielo fijo terrestre se forma más tarde y se retira antes, lo que lleva a más días de mar abierto. Las aguas abiertas conducen a una mayor cobertura de viento , que a su vez produce olas más energéticas cerca de las zonas costeras, lo que aumenta la erosión rápida del hielo. [13] [14] La pérdida de hielo marino resulta directamente en un albedo superficial más bajo y, por lo tanto, temperaturas más altas en el Ártico. [1] [14] Estos procesos relacionados con el cambio climático pueden llevar a una mayor ocurrencia de eventos de empuje de hielo.
Los empujes de hielo ocurren comúnmente a fines del otoño o principios de la primavera, cuando el hielo es relativamente inestable debido a las temperaturas más altas. [1] También pueden ocurrir a mediados del invierno, como lo demuestra el evento de empuje de hielo de 2016 en Cape Espenberg , Alaska . [1] Una fuerte zona de baja presión resultó en condiciones favorables para un empuje de hielo. Los empujes de hielo aún pueden ocurrir cuando hay veranos sin hielo en el Ártico, lo que los estudios sugieren que puede suceder ocasionalmente tan pronto como en 2050. [15] En el caso de que no haya una reducción futura de la emisión de dióxido de carbono , se sugiere que también son posibles los inviernos árticos sin hielo, [15] lo que potencialmente conduciría a una reducción de las ocurrencias de empujes de hielo en el Ártico en esos años. Sin embargo, estos cambios temporales y su efecto sobre los empujes de hielo aún están sujetos a discusión. Esto es, en particular, altamente dependiente de la ubicación y el momento de las condiciones sin hielo.
Los empujes de hielo no se limitan a las latitudes polares; también ocurren en las latitudes medias más altas . Si una ola de frío más larga, que a menudo está relacionada con el vórtice polar , permite que el hielo crezca localmente en una masa de agua más grande, seguida de un calentamiento repentino y vientos fuertes, los empujes de hielo pueden aparecer de manera similar a las regiones árticas. La disminución del hielo marino ártico también está relacionada con la desaceleración de la Circulación Meridional Atlántica (CMA) debido a las anomalías de agua dulce y temperatura. [16] Debido a las complejas interacciones océano-atmósfera, esto puede conducir a una mayor actividad de tormentas en las latitudes medias. Este cambio podría potencialmente dar condiciones más favorables para que ocurran eventos de empuje de hielo en latitudes medias, aunque no se han realizado investigaciones sobre este tema.