À medida que as temperaturas globais quentes, as geleiras estão derretendo, e isso resulta em mudanças nos recursos de água doce e no aumento do nível do mar. No entanto, é difícil modelar essas relações, porque um dos principais fatores para o comportamento da geleira é a maneira como a água se transfer na base da geleira (hidrologia subglacial). As geleiras podem se mover sobre leitos duros (rochosos) ou macios (sedimentares), e foi assumido que a hidrologia subglacial associada a leitos rígidos compreende uma drenagem predominantemente canalizada, enquanto as geleiras de cama macia têm um sistema distribuído/multicanal. Isso é importante porque a hidrologia subglacial controla a taxa de deslizamento da geleira (escorregadio). Argumentou -se que uma drenagem distribuída tem uma pressão da água mais alta, resultando em uma velocidade superficial mais rápida e mais perda de gelo.
No entanto, devido aos problemas logísticos do estudo do ambiente subglacial, existem muito poucos estudos instrumentados e, portanto, dificuldades na calibração de modelos de glaciologia. Neste artigo, apresentamos um conjunto de dados sazonal detalhado de quatro geleiras temperadas de cama macia e mostramos que há um continuum entre a drenagem canalizada e distribuída, que pode estar relacionada ao tamanho de grãos, mas também é influenciada por processos subaquosos. Essas diferentes hidrologias têm um padrão de velocidade sazonal distinto e, embora tenham sido identificados usando um fluxo de vários dados, sugerimos que eles possam ser classificados apenas usando dados de velocidade da geleira baseados em satélite Sentinel-1.
Redes de sensores ambientais
Este artigo reúne dados de quatro geleiras de cama macias. Briksdalsbreen, na Noruega, e Skálafellsjökull, Fjallsjökull e Breiðamerkurjökull na Islândia. Essas geleiras foram estudadas como parte do projeto GLACSWEB (glacsweb.org), que é um projeto de longo prazo para usar redes de sensores para estudar o ambiente subglacial. Este projeto reúne especialistas em glaciologia, ciência da computação e engenharia para usar a mais recente tecnologia de rede para entender a resposta das geleiras às mudanças climáticas.
Nossa pesquisa inicial ocorreu em Briksdalsbreen, na Noruega (2003-2006), onde desenvolvemos o primeiro sem fio in situ sonda para medir processos subglaciais. Estes tinham 16 cm de comprimento e mediram inclinação, pressão, tensão de caixa, pressão da água e temperatura. Usamos uma broca de água quente para fazer um poço no leito da geleira e inserir as sondas no gelo e no sedimento subjacente (até). As sondas enviaram seus dados de volta à superfície da geleira e depois para a Web, para serem estudados no Reino Unido. Essas sondas foram capazes de enviar dados por um ano inteiro. No entanto, devido às mudanças climáticas, a própria geleira recuou dramaticamente, e fomos forçados a mudar de localização.
Em seguida, nos mudamos para Skálafellsjökull na Islândia (2008-2013). Conseguimos melhorar a eficiência das sondas (elas foram capazes de durar 2 anos) e adicionamos um sistema geofone para medir os terremotos de gelo e uma câmera de lapso de tempo para medir a descarga.
Posteriormente, nos mudamos para Fjallsjökull e Breiðamerkurjökull (2017-2024), onde instalamos um GNSS construído personalizado como parte de um sistema da Web das Coisas. Os dados posicionais foram coletados e também enviados de volta ao Reino Unido. Duas gerações desses sistemas personalizados de baixo custo foram instalados e a versão remaining foi instalada em 2023 usando um drone para fornecer sistemas de 1 km em uma superfície da geleira fortemente coberta (onde a instalação handbook seria impossível). Após 10 meses, o sistema parou de enviar dados, mas felizmente os dados ausentes foram recuperados manualmente do backup da estação base. Isso nos permitiu estudar alterações na velocidade, que são impulsionadas pela hidrologia subglacial.
Modelo de Continuum de Hidrologia Subglacial de Cito Mole
Embora esses projetos de pesquisa tenham sido projetados inicialmente como independentes para investigar os processos subglaciais, ficou claro quando foram comparados que havia um continuum de diferentes hidrologia subglacial de canalizadas a distribuídas. Usando nossos dados, também podemos estimar a porcentagem de tempo gasto associado a diferentes processos subglaciais dominantes (deslizando ou deformação), que podem estar relacionados à sedimentação passada e presente.
Desde o lançamento do satélite Sentinel-1 em junho de 2017 (intervalo de 12 dias), conseguimos derivar velocidades contínuas em toda a geleira, que mostram um padrão semelhante aos resultados do GNSS.
Reunindo todos os dados dos websites (in situ Sonda, radar penetrante no solo, terremotos de gelo, descarga, GNSs) nos permitiram identificar a hidrologia subglacial. Essas diferentes hidrologias tinham padrões de velocidade sazonal muito distintos, que poderiam ser identificados apenas a partir dos dados da velocidade do satélite Sentinel-1. Como esses dados estão disponíveis gratuitamente on -line, essa identificação tem o potencial de ser aplicada a uma ampla gama de geleiras para determinar a ocorrência relativa de diferentes sistemas hidrológicos subglaciais e permitir um teste de escala maior das propriedades que determinam o continuum canalizado/distribuído.
O projeto deu às equipes uma experiência de pesquisa interdisciplinar única. As investigações sobre a geleira são fisicamente desafiadoras para seres humanos e equipamentos, e foram aprendidas inúmeras lições de lidar com ciências/engenharia do mundo actual. Desejamos agradecer a todos os envolvidos ao longo dos anos por seu trabalho duro em condições difíceis, idéias atenciosas e bom humor!
