En glaciología , una capa de hielo , también conocida como glaciar continental , [2] es una masa de hielo glacial que cubre el terreno circundante y tiene más de 50.000 km 2 (19.000 millas cuadradas). [3] Las únicas capas de hielo actuales son la capa de hielo de la Antártida y la capa de hielo de Groenlandia . Las capas de hielo son más grandes que las plataformas de hielo o los glaciares alpinos . Las masas de hielo que cubren menos de 50.000 km 2 se denominan casquete glaciar . Una capa de hielo normalmente alimentará una serie de glaciares alrededor de su periferia.
Aunque la superficie es fría, la base de una capa de hielo generalmente es más cálida debido al calor geotérmico . En algunos lugares se produce derretimiento y el agua derretida lubrica la capa de hielo para que fluya más rápidamente. Este proceso produce canales de flujo rápido en la capa de hielo: se trata de corrientes de hielo .
En períodos de tiempo geológicos anteriores ( períodos glaciales ) hubo otras capas de hielo: durante el Último Período Glacial en el Último Máximo Glaciar , la capa de hielo Laurentide cubrió gran parte de América del Norte , la capa de hielo Weichseliana cubrió el norte de Europa y la capa de hielo Patagónica cubrió el sur del sur. America .
Una capa de hielo es "una masa de hielo originada en la tierra que cubre un área de tamaño continental, generalmente definida como aquella que cubre >50.000 km 2 , y que se ha formado durante miles de años mediante la acumulación y compactación de nieve". [4] : 2234
Las capas de hielo tienen las siguientes propiedades: "Una capa de hielo fluye hacia afuera desde una alta meseta de hielo central con una pequeña pendiente superficial promedio. Los márgenes generalmente tienen una pendiente más pronunciada y la mayor parte del hielo se descarga a través de corrientes de hielo de flujo rápido o glaciares de salida , a menudo en el mar o en plataformas de hielo que flotan en el mar". [4] : 2234
El movimiento del hielo está dominado por el movimiento de los glaciares , cuya actividad está determinada por una serie de procesos. [6] Su movimiento es el resultado de oleadas cíclicas intercaladas con períodos más largos de inactividad, tanto en escalas de tiempo horarias como centenarias.
Hasta hace poco, las capas de hielo se consideraban componentes inertes del ciclo del carbono y en gran medida no se tenían en cuenta en los modelos globales. Las investigaciones de la última década han transformado esta visión, demostrando la existencia de comunidades microbianas excepcionalmente adaptadas , altas tasas de meteorización biogeoquímica /física en las capas de hielo y almacenamiento y ciclo de carbono orgánico de más de 100 mil millones de toneladas, así como de nutrientes (ver diagrama). ). [5]
La capa de hielo de la Antártida Oriental (EAIS) se encuentra longitudinalmente entre 45° oeste y 168° este . Se formó por primera vez hace unos 34 millones de años, [8] y es la capa de hielo más grande de todo el planeta, con un volumen mucho mayor que la capa de hielo de Groenlandia o la Capa de Hielo de la Antártida Occidental (WAIS), de la que está separada por las Montañas Transantárticas . La capa de hielo tiene alrededor de 2,2 km (1,4 millas) de espesor en promedio y 4.897 m (16.066 pies) en su punto más grueso. [9] También alberga el Polo Sur geográfico , el Polo Sur Magnético y la Estación del Polo Sur Amundsen-Scott .
La superficie del EAIS es el lugar más seco, ventoso y frío de la Tierra. La falta de humedad en el aire, el alto albedo de la nieve y la elevación constante de la superficie [10] dan como resultado récords de temperaturas frías de casi -100 °C (-148 °F). [11] [12] Es el único lugar de la Tierra lo suficientemente frío como para que se produzca una inversión de temperatura atmosférica de forma constante. Es decir, si bien la atmósfera suele ser más cálida cerca de la superficie y se vuelve más fría a mayor elevación, durante el invierno antártico la atmósfera es más fría en la superficie que en sus capas medias. En consecuencia, los gases de efecto invernadero en realidad atrapan calor en la atmósfera media y reducen su flujo hacia la superficie mientras dura la inversión de temperatura. [10]
La capa de hielo de Groenlandia tiene un espesor promedio de aproximadamente 1,67 km (1,0 millas) y casi 3,5 km (2,2 millas) en su punto más grueso. [13] Tiene casi 2.900 kilómetros (1.800 millas) de largo en dirección norte-sur, con un ancho máximo de 1.100 kilómetros (680 millas) en una latitud de 77 ° N , cerca de su borde norte. [14] Cubre 1.710.000 kilómetros cuadrados (660.000 millas cuadradas), alrededor del 80% de la superficie de Groenlandia , y es la segunda masa de hielo más grande del mundo, después de la capa de hielo de la Antártida Oriental . [13] Las siglas GIS o GrIS también se utilizan frecuentemente en la literatura científica . [15] [16] [17] [18]
Si bien Groenlandia ha tenido importantes glaciares y casquetes polares durante al menos 18 millones de años, [19] una única capa de hielo cubrió por primera vez la mayor parte de la isla hace unos 2,6 millones de años. [20] Desde entonces, ha crecido, a veces significativamente más que ahora, [21] [22] y se ha reducido a menos del 10% de su volumen en al menos una ocasión. [23] [24] [25] Su hielo más antiguo conocido tiene aproximadamente 1 millón de años. [26] Debido a las emisiones de gases de efecto invernadero por parte de los humanos, la capa de hielo es ahora la más cálida que ha estado en al menos los últimos 1000 años, [27] y está perdiendo hielo al ritmo más rápido en al menos los últimos 12.000 años. [28]
El derretimiento de las capas de hielo de Groenlandia y la Antártida occidental seguirá contribuyendo al aumento del nivel del mar durante largos períodos de tiempo. La pérdida de la capa de hielo de Groenlandia se debe principalmente al derretimiento de la superficie. La pérdida de hielo antártico se debe al agua cálida del océano que derrite los glaciares de salida . [29] : 1215
El futuro derretimiento de la capa de hielo de la Antártida occidental es potencialmente abrupto en un escenario de altas emisiones, como consecuencia de un colapso parcial. [30] : 595–596 Parte de la capa de hielo está asentada sobre un lecho de roca debajo del nivel del mar. Esto lo hace posiblemente vulnerable al proceso de inestabilidad de la capa de hielo marina . La inestabilidad de los acantilados de hielo marino también podría contribuir a un colapso parcial. Pero hay pruebas limitadas de su importancia. [29] : 1269-1270 Un colapso parcial de la capa de hielo provocaría un rápido aumento del nivel del mar y una disminución local de la salinidad del océano. Sería irreversible durante décadas y posiblemente incluso milenios. [30] : 595–596 La pérdida total de la capa de hielo de la Antártida occidental provocaría un aumento de más de 5 metros (16 pies) en el nivel del mar. [31]
A diferencia de la capa de hielo de la Antártida occidental, se prevé que el derretimiento de la capa de hielo de Groenlandia se produzca de forma más gradual a lo largo de milenios. [30] : 595–596 El calentamiento sostenido entre 1 °C (1,8 °F) (nivel de confianza bajo) y 4 °C (7,2 °F) (nivel de confianza medio) conduciría a una pérdida completa de la capa de hielo. Esto contribuiría con 7 m (23 pies) al nivel del mar a nivel mundial. [32] : 363 La pérdida de hielo podría volverse irreversible debido a una mayor retroalimentación de automejora. Esto se llama retroalimentación del balance de masa elevación-superficie. Cuando el hielo se derrite sobre la capa de hielo, la elevación desciende. La temperatura del aire es más alta en altitudes más bajas, por lo que esto promueve un mayor derretimiento. [32] : 362
La formación de hielo de la Antártida comenzó en el Paleoceno tardío o Eoceno medio hace entre 60 [33] y 45,5 millones de años [34] y se intensificó durante el evento de extinción del Eoceno-Oligoceno hace unos 34 millones de años. Los niveles de CO 2 eran entonces de aproximadamente 760 ppm [35] y habían ido disminuyendo desde niveles anteriores de miles de ppm. La disminución del dióxido de carbono, con un punto de inflexión de 600 ppm, fue el principal agente que impulsó la glaciación antártica. [36] La glaciación se vio favorecida por un intervalo en el que la órbita de la Tierra favorecía los veranos frescos, pero los cambios en los marcadores del ciclo de la proporción de isótopos de oxígeno eran demasiado grandes para ser explicados por el crecimiento de la capa de hielo de la Antártida por sí solo, lo que indicaba una edad de hielo de cierto tamaño. [37] La apertura del Pasaje Drake también puede haber influido [38] , aunque los modelos de los cambios sugieren que la disminución de los niveles de CO 2 ha sido más importante. [39]
La capa de hielo de la Antártida occidental disminuyó algo durante la cálida época del Plioceno temprano , hace aproximadamente cinco o tres millones de años; Durante este tiempo se abrió el mar de Ross . [40] Pero no hubo una disminución significativa en la capa de hielo terrestre de la Antártida Oriental. [41]
Si bien hay evidencia de grandes glaciares en Groenlandia durante la mayor parte de los últimos 18 millones de años, [19] eran más similares a varias formaciones modernas más pequeñas, como Maniitsoq y Flade Isblink , que cubren 76.000 y 100.000 kilómetros cuadrados (29.000 y 39.000 kilómetros cuadrados). mi) alrededor de la periferia. Las condiciones en Groenlandia no eran inicialmente adecuadas para permitir la presencia de una única capa de hielo cohesiva, pero esto comenzó a cambiar hace unos 10 millones de años , durante el Mioceno medio , cuando los dos márgenes continentales pasivos que ahora forman las tierras altas del Oeste y del Este Groenlandia había experimentado un levantamiento por primera vez, que finalmente formó la Superficie de Planificación Superior a una altura de 2000 a 3000 metros sobre el nivel medio del mar . [42] [43]
Más tarde, durante el Plioceno , se formó una superficie de plantación inferior, con una altura de 500 a 1000 metros sobre el nivel del mar, durante la segunda etapa de levantamiento hace 5 millones de años, y la tercera etapa creó múltiples valles y fiordos debajo de las superficies de la plantación. Estos aumentos de altura habían intensificado la glaciación debido al aumento de la precipitación orográfica y a temperaturas superficiales más frías , lo que facilitó que el hielo se acumulara durante períodos más fríos y persistiera a través de mayores fluctuaciones de temperatura. [42] [43] Mientras que hace tan solo 3 millones de años, durante el período cálido del Plioceno, el hielo de Groenlandia se limitaba a los picos más altos del este y el sur, [44] la capa de hielo se había expandido gradualmente desde entonces, [20] hasta que los niveles atmosféricos de CO2 cayeron a entre 280 y 320 ppm hace 2,7-2,6 millones de años, lo que había reducido las temperaturas lo suficiente como para que mientras tanto se acumularan dispares casquetes de hielo para conectar y cubrir la mayor parte de la isla. [15]
A menudo, la base de la capa de hielo está lo suficientemente caliente debido a la actividad geotérmica como para tener algo de agua líquida debajo. [46] Esta agua líquida, sujeta a una gran presión por el movimiento continuo de capas masivas de hielo sobre ella, se convierte en una herramienta de intensa erosión hídrica , que eventualmente no deja nada más que un lecho de roca debajo de la capa de hielo. Sin embargo, hay partes de la capa de hielo de Groenlandia, cerca de la cumbre, donde las capas superiores de la capa de hielo se deslizan sobre la capa más baja de hielo que se había congelado hasta el suelo, preservando el suelo antiguo , que luego se puede descubrir cuando los científicos perforan. núcleos de hielo , de hasta 4 kilómetros (2,5 millas) de profundidad. El suelo más antiguo había estado cubierto continuamente de hielo durante unos 2,7 millones de años, [25] mientras que otro núcleo de hielo de 3 kilómetros (1,9 millas) de profundidad desde la cumbre revela hielo que tiene alrededor de ~1.000.000 de años. [26]
Por otro lado, las muestras de sedimentos oceánicos del Mar de Labrador proporcionan evidencia de que casi todo el sur de Groenlandia se había derretido hace unos 400.000 años, durante la Etapa 11 del Isótopo Marino , [23] [47] y otras muestras de núcleos de hielo, tomadas de Camp Century en el noroeste de Groenlandia a una profundidad de 1,4 km (0,87 millas), demuestran que el hielo allí se derritió al menos una vez durante los últimos 1,4 millones de años, durante el Pleistoceno , y que no regresó durante al menos 280.000 años. [24] En conjunto, estos hallazgos sugieren que menos del 10% del volumen actual de la capa de hielo quedó durante esos períodos geológicamente recientes, cuando las temperaturas eran menos de 2,5 °C (4,5 °F) más cálidas que las preindustriales, lo que contradice cómo los modelos climáticos Normalmente simulan la presencia continua de hielo sólido en esas condiciones. [48] [25]
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