Cómo los científicos detectan que el hielo se está derritiendo y los mares están subiendo

¿El nivel del mar subirá 20 cm o 3 metros en 2100? Obviamente, es una pregunta interesante de responder. Para predecir el nivel del mar dentro de 75 años se necesitan cálculos precisos y modelos correctos del derretimiento del hielo de, por ejemplo, Groenlandia. Para ello, los investigadores necesitan datos válidos y también fotografías. Todo esto se puede obtener mediante tecnología espacial, según los científicos de la Universidad Técnica de Dinamarca, DTU.

Durante casi 20 años, el profesor Shfaqat Abbas Khan, de la DTU Space, ha utilizado precisamente este método en sus numerosos artículos de investigación sobre el derretimiento de la capa de hielo de Groenlandia. En varias ocasiones, los investigadores han obtenido nuevos conocimientos sobre el grado de derretimiento del hielo, la velocidad a la que se produce, la aceleración del derretimiento y los cambios que provoca en el paisaje.

¿Cuánto de este conocimiento habría visto la luz sin la tecnología espacial?

"Nada", responde Khan en pocas palabras. "Dependemos en gran medida de la tecnología espacial para poder observar los cambios en el hielo, el agua y la tierra", explica el profesor.

Monitoreo GPS de montañas

En 2023, Khan fue designado para dirigir el Centro de Predicciones de la Capa de Hielo y el Nivel del Mar (CISP), que reúne a investigadores del Servicio Geológico de Dinamarca y Groenlandia, la Universidad de Copenhague y el Dartmouth College de EE. UU.

Hasta 2029, los investigadores utilizarán diversas observaciones espaciales para estudiar el derretimiento del hielo, no solo en Groenlandia, sino en todo el mundo, incluido el derretimiento de ambos polos y los glaciares de montaña . Con este conocimiento, los investigadores desarrollarán nuevos modelos que predigan el aumento del nivel del mar.

Durante muchos años, una tecnología fundamental en la investigación de Khan y sus colegas sobre el derretimiento de la capa de hielo de Groenlandia ha sido la red GNET, que consta de 61 estaciones GPS ubicadas a lo largo de las costas de Groenlandia. GNET es propiedad de la Agencia Danesa de Datos Climáticos, dependiente del Ministerio de Clima, Energía y Servicios Públicos de Dinamarca.

Las estaciones GPS utilizan señales de satélites GPS y la ubicación de las estaciones en las montañas de Groenlandia permite monitorear los cambios en la altura de las montañas con una precisión de tan sólo 1/10 de milímetro.

Esto ha dado lugar a estudios que han demostrado cuánto se elevan las montañas de Groenlandia, algo que resulta interesante de seguir, ya que cuando la capa de hielo de la parte superior se derrite, la presión sobre las montañas se alivia y, por lo tanto, se elevan. A principios de 2024, nuevos resultados mostraron que, en algunos lugares, se produjo un aumento de hasta 20 cm durante el período de diez años 2013-2023.

Las montañas se elevan de todos modos

Sin embargo, no es posible atribuir el ascenso de las montañas directamente a la cantidad de hielo que se está derritiendo en estos años, ya que las áreas de tierra que estuvieron bajo el peso de grandes capas de hielo durante la última era glacial aún están elevándose, un fenómeno llamado elevación de la tierra postglacial.

La investigadora principal Valentina Barletta, colega de Khan y miembro del personal de investigación del CISP, ha intentado tener en cuenta este proceso en sus estudios de Groenlandia.

"La Tierra se comporta un poco como un colchón de espuma viscoelástica: cuando nos levantamos de la cama, dejamos una huella y pasa un tiempo hasta que el material recupera su forma original. En la Tierra, esto significa que todavía tenemos masas de tierra que se están 'enderezando' después de la última edad de hielo", explica Barletta.

Esto significa que si se quieren utilizar las mediciones del levantamiento de las montañas como expresión de cuánto hielo se está derritiendo en este momento, es necesario corregir esas mediciones con una estimación del levantamiento de la tierra post-glacial que elevaría las montañas en cualquier caso.

Monitoreo diario del hielo

A Barletta se le ocurrió la idea de utilizar toda la red de estaciones GPS de Groenlandia como un único instrumento para registrar el movimiento ascendente de todas las montañas. Se podría decir que los investigadores "transformaron" así todo el lecho rocoso de Groenlandia en una especie de balanza que pesa el hielo que pierde.

Como ya es posible controlar el derretimiento de la capa de hielo de Groenlandia con los datos de los satélites GRACE, los investigadores pudieron comparar los datos de GRACE y de las estaciones GPS, respectivamente, lo que les permitió aislar el levantamiento de las montañas causado únicamente por el levantamiento postglacial.

Ahora es posible ver cuántos milímetros se elevan las montañas como resultado del deshielo actual.

Los investigadores también han podido calcular que Groenlandia está perdiendo actualmente unos 5 km³ de hielo por semana.

"Al utilizar las estaciones GPS de esta manera, podemos controlar el derretimiento de la capa de hielo de Groenlandia día a día, lo que nos permitirá controlar mejor la pérdida de masa de hielo durante todo el año. Esto nos ayudará a calcular estimaciones más precisas de la cantidad de agua de deshielo que la capa de hielo de Groenlandia contribuye al aumento del nivel del mar a nivel mundial", afirma Barletta.

Cuatro formas de vigilar el hielo

Altimetría satelital: los satélites pueden medir la altura de una superficie, un método llamado altimetría. Se puede medir la altura tanto de la capa de hielo como del mar. Esto se hace mediante un satélite que envía una señal de radar o láser a la Tierra y luego mide el tiempo que tarda la señal en regresar. Conociendo la velocidad de la señal, el tiempo medido se traduce en una distancia entre el satélite y la superficie.

GPS: Los investigadores pueden controlar la elevación de las montañas mediante las 61 estaciones GPS de GNET en toda Groenlandia, lo que puede traducirse en la cantidad de hielo que se está derritiendo. Los investigadores de la DTU han instalado estaciones GPS adicionales, incluidas las que se encuentran a 200 km de la capa de hielo en el noreste de Groenlandia.

Mediciones del campo gravitatorio: Los satélites GRACE miden el campo gravitatorio de la Tierra. La gravedad varía en la Tierra y el derretimiento del hielo en las regiones polares provoca cambios tan grandes en la gravedad local que los satélites GRACE pueden detectarlos.

Fotografías: Con las fotografías satelitales se pueden seguir los movimientos del hielo, por ejemplo en los glaciares de Groenlandia. Al determinar la velocidad, se puede calcular cuánto hielo fluye hacia el océano y si esta velocidad es estable o se está acelerando.