El ciclo de los glaciares de marea es un comportamiento que suele durar siglos y que consiste en períodos recurrentes de avance que se alternan con un rápido retroceso y están interrumpidos por períodos de estabilidad. Durante partes de su ciclo, un glaciar de marea es relativamente insensible al cambio climático .
Si bien el clima es el principal factor que afecta el comportamiento de todos los glaciares, otros factores afectan el desprendimiento ( producción de icebergs ) de los glaciares de marea. Estos glaciares terminan abruptamente en la interfaz oceánica, y grandes fragmentos del glaciar se fracturan y se separan, o se desprenden , del frente de hielo en forma de icebergs.
El cambio climático provoca un cambio en la altitud de la línea de equilibrio (ELA) de un glaciar. Se trata de la línea imaginaria de un glaciar, por encima de la cual la nieve se acumula más rápido de lo que se desintegra, y por debajo de la cual ocurre lo contrario. Este cambio de altitud, a su vez, provoca un retroceso o avance del extremo hacia una nueva posición de estado estable. Sin embargo, este cambio en el comportamiento del extremo para los glaciares en desprendimiento también es una función de los cambios resultantes en la geometría del fiordo y la tasa de desprendimiento en el extremo del glaciar a medida que cambia de posición. [1] [2]
Los glaciares en desprendimiento se diferencian de los glaciares que terminan en tierra en la variación de velocidad a lo largo de su longitud. Las velocidades de los glaciares que terminan en tierra disminuyen a medida que se acerca al término. Los glaciares en desprendimiento se aceleran en el término. Una velocidad decreciente cerca del término ralentiza la respuesta del glaciar al clima. Una velocidad acelerada en el frente mejora la velocidad de la respuesta de los glaciares al clima o a los cambios dinámicos de los glaciares. Esto se observa en Svalbard , Patagonia y Alaska . [3] [4] [5] Un glaciar en desprendimiento requiere más área de acumulación que un glaciar que termina en tierra para compensar esta mayor pérdida por desprendimiento.
La tasa de desprendimiento está controlada en gran medida por la profundidad del agua y la velocidad del glaciar en el frente de desprendimiento. El proceso de desprendimiento genera un desequilibrio en las fuerzas en el frente de los glaciares, que aumenta la velocidad. [6] La profundidad del agua en el frente del glaciar es una medida simple que permite estimar la tasa de desprendimiento, pero la cantidad de flotación del glaciar en el frente es la característica física específica que es importante. [3] [4]
La profundidad del agua en el extremo terminal del glaciar es la variable clave para predecir el desprendimiento de un glaciar de marea. [7] [8] El flujo de escombros y el reciclaje de sedimentos en la línea de base del glaciar, particularmente rápido en los glaciares templados de Alaska, pueden alterar esta profundidad, actuando como un control de segundo orden sobre las fluctuaciones del extremo terminal. [9] Este efecto contribuye a la insensibilidad de un glaciar al clima cuando su extremo terminal está retrocediendo o avanzando en aguas profundas.
Austin Post fue uno de los primeros en proponer que la profundidad del agua en el margen de desprendimiento afecta fuertemente la tasa de desprendimiento de icebergs. [2] Los glaciares que terminan en un banco morrénico son generalmente estables, pero una vez que un glaciar retrocede en agua que se profundiza a medida que el frente de hielo retrocede, la tasa de desprendimiento aumenta rápidamente y resulta en un retroceso drástico del término. Usando datos recolectados de 13 glaciares de desprendimiento de marea de Alaska, Brown et al. (1982) derivaron la siguiente relación entre la velocidad de desprendimiento y la profundidad del agua: , donde es la velocidad media de desprendimiento ( m ⋅ a −1 ), es un coeficiente de desprendimiento (27.1±2 a −1 ), es la profundidad media del agua en el frente del glaciar (m) y es una constante (0 m⋅a −1 ). Pelto y Warren (1991) encontraron una relación de desprendimiento similar con los glaciares de marea observados durante períodos de tiempo más largos, con una tasa de desprendimiento ligeramente reducida a las tasas principalmente de verano observadas por Brown et al. (1982). [7] [8]
El desprendimiento es una forma importante de ablación para los glaciares que terminan en agua dulce , también. Funk y Röthlisberger determinaron una relación entre la velocidad de desprendimiento y la profundidad del agua basándose en el análisis de seis glaciares que se desprendieron en lagos. [10] Encontraron que la misma relación básica de desprendimiento desarrollada para los glaciares de desprendimiento de agua de marea era cierta para los glaciares de desprendimiento de agua dulce, solo que los coeficientes de desprendimiento llevaron a tasas de desprendimiento del 10% de las de los glaciares de agua de marea.
Las observaciones de glaciares de marea de Alaska impulsaron a Austin Post [2] a describir el ciclo de avance/retroceso de glaciares de marea: (1) avance, (2) extensión estable, (3) retroceso drástico o (4) contracción estable. A continuación se presenta una revisión detallada del ciclo de glaciares de marea obtenido por Post, con numerosos ejemplos citados; el ciclo se basa en observaciones de glaciares de marea templados en Alaska, no en glaciares de salida de grandes capas de hielo o glaciares polares.
La razón de área de acumulación de un glaciar, AAR, es el porcentaje de un glaciar que es una zona de acumulación cubierta de nieve al final de la temporada de deshielo de verano. Este porcentaje para los grandes glaciares de Alaska es de entre 60 y 70 para glaciares sin desprendimiento, 70-80 para glaciares de desprendimiento moderado y hasta 90 para glaciares con una tasa de desprendimiento muy alta. [11] Al utilizar datos de razón de área de acumulación (AAR) para glaciares de desprendimiento de marea de Alaska, Pelto (1987) [11] y Viens (1995) [12] produjeron modelos que muestran que el clima actúa como un control de primer orden en el ciclo de avance/retroceso de los glaciares en desprendimiento durante la mayor parte del ciclo de avance y retroceso, pero también hay períodos insensibles al clima. Pelto (1987) examinó el comportamiento terminal de 90 glaciares de Alaska y descubrió que el comportamiento terminal de los 90 se predijo correctamente en función de la AAR y la tasa de desprendimiento. [11]
Si comenzamos en la posición retraída estable al final de un ciclo de glaciar de marea, el glaciar tendrá una tasa de desprendimiento moderada y un AAR alto, por encima de 70. El glaciar construirá un banco terminal de sedimentos que reducirá aún más la tasa de desprendimiento. Esto mejorará el equilibrio de masa del glaciar y el glaciar puede comenzar a avanzar debido a este cambio o un aumento en el flujo de hielo hacia el extremo debido al aumento de las nevadas o la reducción del derretimiento de la nieve. A medida que avanza el avance, el banco terminal será empujado frente al glaciar y continuará creciendo, manteniendo baja la tasa de desprendimiento. En el caso de la mayoría de los glaciares, como el glaciar Taku, el glaciar eventualmente construirá un banco terminal que está por encima del agua y el desprendimiento cesará esencialmente. Esto eliminará esta pérdida de hielo del glaciar y el glaciar puede continuar avanzando. El glaciar Taku y el glaciar Hubbard han estado en esta fase del ciclo. El glaciar Taku, que ha estado avanzando durante 120 años, ya no se desgarra. El glaciar Hubbard todavía tiene un frente de desprendimiento. [13] [14] Luego, el glaciar se expandirá hasta que la AAR se encuentre entre 60 y 70 y se alcance el equilibrio del glaciar que no se desgarra. El glaciar no es muy sensible al clima durante el avance, ya que su AAR es bastante alta, cuando el banco de arena terminal limita el desprendimiento.
En la posición de máxima extensión, el glaciar vuelve a ser sensible al cambio climático. [12] [15] El glaciar Brady y el glaciar Baird son ejemplos de glaciares que actualmente se encuentran en este punto. El glaciar Brady se ha ido adelgazando durante las dos últimas décadas debido a las mayores altitudes de la línea de equilibrio que acompañan a las condiciones más cálidas en la región, y sus extremos secundarios han comenzado a retroceder. Un glaciar puede permanecer en esta posición durante algún tiempo, al menos un siglo en el caso del glaciar Brady. Por lo general, se produce un adelgazamiento sustancial antes de que comience el retroceso del banco de arena. Esto permitió la predicción en 1980, por parte del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS), del retroceso del glaciar Columbia de su banco de arena terminal. [16] El glaciar había permanecido en este banco de arena durante todo el siglo XX. El USGS estaba monitoreando el glaciar debido a su proximidad a Valdez, Alaska , el puerto de exportación de petróleo crudo del oleoducto de Alaska . En algún momento, una disminución en el equilibrio de masa provocará un retroceso desde el banco hacia aguas más profundas, en cuyo punto se producirá el desprendimiento. [2] Con base en el reciente adelgazamiento, se sugiere que el glaciar Brady está a punto de comenzar a retroceder.
La tasa de desprendimiento aumentará a medida que el glaciar retroceda desde el banco hacia el fiordo más profundo que acaba de despejar el glaciar durante el avance. La profundidad del agua aumenta inicialmente a medida que el glaciar se retira del banco, lo que provoca un flujo glaciar, desprendimiento y retroceso cada vez más rápidos. Un glaciar es comparativamente insensible al clima durante este retroceso de desprendimiento. Sin embargo, en el caso del glaciar San Rafael , Chile , se observó un cambio de retroceso (1945-1990) a avance (1990-1997). [17] Los ejemplos actuales de este retroceso son el glaciar Columbia y el glaciar Guyot . El ejemplo reciente más famoso de esto es el gran retroceso de los glaciares Glacier Bay e Icy Bay en Alaska que se produjo rápidamente a través de este proceso. [18] El glaciar Muir retrocedió 33 km entre 1886 y 1968, presentando un extenso desprendimiento durante todo el tiempo. Revirtió su retroceso brevemente entre 1890 y 1892. [19] En 1968, el glaciar Muir todavía tenía 27 km de largo, menos de la mitad de su longitud en 1886. El retroceso continuó 6,5 km adicionales en 2001. [20] Hoy, el glaciar está cerca de la cabecera de su fiordo y con un desprendimiento mínimo, el glaciar puede ser estable en esta posición retraída.
El mejor ejemplo actual lo ilustra el estudio del glaciar Columbia realizado por el Servicio Geológico de los Estados Unidos . En él se observó que la tasa media de desprendimiento del glaciar Columbia aumentó de 3 km3 ·a −1 en la segunda mitad de 1983 a 4 km3 · a −1 durante los primeros nueve meses de 1984. Esta tasa fue cuatro veces mayor que la medida a finales de 1977 y aumentó de nuevo en 1985. El flujo glaciar, es decir, el movimiento del hielo hacia el mar, también aumentó, pero no fue suficiente para seguir el ritmo de la ruptura y expulsión de los icebergs. El aumento de la velocidad pareció, en cambio, alimentar la cinta transportadora cada vez más rápida hacia el final de la producción de icebergs. Esto llevó al Servicio Geológico de los Estados Unidos a predecir que el glaciar retrocedería 32 km antes de estabilizarse. [16] En 2006, había retrocedido 16 km. El agua sigue siendo profunda y la tasa de desprendimiento y la velocidad del glaciar son muy altas, lo que indica que el retroceso continuará. En este punto, al igual que si se tuviera que realizar un pago global en una hipoteca de tasa ajustable, el glaciar tiene que pagar una nueva porción completa de su saldo a través de icebergs. El glaciar se acelera a medida que el flujo se mejora por el proceso de desprendimiento; esto aumenta la exportación de icebergs desde el glaciar. Los grandes retrocesos por desprendimiento se inician por las condiciones de calentamiento que causan el adelgazamiento del hielo. El retroceso resultante a una nueva condición de equilibrio puede ser mucho más extenso que el que se recuperará durante la siguiente etapa de avance. Un buen ejemplo de esto es el glaciar Muir.
Junto con Glaciar Bay, Icy Bay ha experimentado el retroceso más extenso. A principios del siglo XX, la línea de costa era casi recta y la bahía inexistente. La entrada de la bahía estaba ocupada por un frente glaciar de marea que desprendía icebergs directamente hacia el Golfo de Alaska. Un siglo después, el retroceso de los glaciares ha abierto una bahía de varios brazos de más de 30 millas de largo. El glaciar de marea se ha dividido en tres glaciares independientes, Yahtse, Tsaa y Guyot. Otros ejemplos de glaciares que actualmente se encuentran en fase de retroceso son los glaciares South Sawyer y Sawyer en Alaska, que retrocedieron 2,1 y 2,3 km respectivamente entre 1961 y 2005.
En la Patagonia, un ejemplo de un glaciar en rápido retroceso es el glaciar Jorge Montt, que desemboca en Baja Jorge Montt en el océano Pacífico. El adelgazamiento del hielo del glaciar, en elevaciones bajas, desde 1975 hasta 2000 alcanzó 18 m⋅a −1 en las elevaciones más bajas. El frente de desprendimiento del glaciar experimentó un importante retroceso de 8,5 km en esos 25 años como resultado del rápido adelgazamiento [1].
En algún momento, el glaciar alcanza un punto de fijación donde el desprendimiento se reduce debido a un estrechamiento o a un bajío del fiordo y el AAR del glaciar es cercano a 100. Esto está ocurriendo con el glaciar LeConte y el glaciar Yahtse . El glaciar Le Conte actualmente tiene un AAR de 90, está en una posición retraída y parece probable que avance después de formar un bajío terminal. [21] La caída en la tasa de desprendimiento permite que el glaciar restablezca el equilibrio.
El glaciar Taku es un buen ejemplo de este ciclo. Alcanzó su máxima extensión cerca de 1750. En ese momento, había cerrado el canal Taku . [22] Posteriormente, comenzó el retroceso del desprendimiento. Cuando John Muir vio el glaciar en 1890, estaba cerca de su extensión mínima, en un lugar donde el fiordo se estrechaba, con agua profunda al frente. [23] Alrededor de 1900, su AAR de 90 condujo al inicio del avance del glaciar Taku, al mismo tiempo que los glaciares restantes del Campo de Hielo Juneau continuaban retrocediendo. [15] Este avance continuó a una velocidad de 88 m⋅a −1 , avanzando 5,3 km desde el mínimo de 1900 hasta 1948, todo el tiempo construyendo y luego subiendo en una importante llanura de desprendimiento debajo de su cara de desprendimiento. Después de 1948, el glaciar Taku, que ahora no se está desprendiendo, tenía un AAR solo ligeramente reducido (86 y 63). Esto impulsó 1,5 km de avance adicional a una tasa reducida de 37 m⋅a −1 . En 1990, el AAR del glaciar Taku era 82 lo suficientemente alto como para impulsar a Pelto y Miller a concluir que el glaciar Taku continuaría avanzando durante la década restante del siglo XX. [15] De 1986 a 2005, la altitud de la línea de equilibrio en el glaciar aumentó sin un cambio significativo del extremo, lo que provocó que el AAR disminuyera a aproximadamente 72. Pelto y Miller concluyeron que la reducción actual en la tasa de avance desde 1970 es atribuible al lóbulo terminal en expansión lateral en oposición a la disminución del balance de masa y que la fuerza principal detrás del avance del glaciar Taku desde aproximadamente 1900 se debe al balance de masa positivo. [15] La reciente falta de balance de masa positivo eventualmente desacelerará el retroceso si persiste.
El tamaño de los glaciares de marea es tal que su ciclo dura varios cientos de años. Un glaciar de marea no es sensible al clima durante las fases de avance y retroceso drástico de su ciclo. En la misma región, se observan respuestas dispares en los extremos de los glaciares que se desprenden por marea, pero no en los glaciares que terminan en tierra. Un ejemplo de ello son los 17 glaciares principales del Campo de Hielo Juneau : 5 han retrocedido más de 500 m desde 1948, 11 más de 1000 m y un glaciar, el Taku, ha avanzado. Esta diferencia pone de relieve los impactos únicos en el comportamiento extremo del ciclo de los glaciares de marea, que ha hecho que el glaciar Taku sea insensible al cambio climático en los últimos 60 años. Al mismo tiempo, tanto en la Patagonia [17] como en Alaska [7] , hay glaciares de marea que han avanzado durante un período considerable, glaciares de marea que están experimentando un rápido retroceso y glaciares de marea estables.
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