Medindo o degelo da Groenlândia com a tecnologia SonTek da Xylem
Uma equipe de pesquisadores de campo está estudando a calota de gelo da Groenlândia para responder a algumas perguntas importantes: O quão rápido o degelo está fluindo para o oceano? Como o degelo está acelerando ou freando o movimento da geleira em si?
Com o auxílio da tecnologia SonTek da Xylem, os pesquisadores estudaram como o fluxo dos rios supraglaciais, as correntes de degelo que fluem sobre a calota de gelo, mudam durante o dia. Os dados de campo ajudarão a melhorar a precisão dos modelos matemáticos do degelo glacial.
Estudando o derretimento da calota de gelo da Groenlândia
A calota de gelo da Groenlândia tem 2.400 km de extensão e inclui 2,8 milhões de quilômetros cúbicos de gelo. O relevo divide as geleiras que formam a calota de gelo da Groenlândia em diferentes zonas.
A maior parte das pesquisas sobre o degelo foi realizada somente nos rios localizados nas bordas da calota de gelo. Em 2012, no entanto, uma expedição liderada pelos professores Laurence C. Smith, da UCLA, e Åsa Rennermalm, da Rutgers, forneceu medições raras da descarga direta dos rios que realmente correm sobre as geleiras. Essa zona da calota de gelo, onde o escoamento é elevado, é perfeita para estudar como a calota está derretendo com a mudança climática.
O trabalho de campo da equipe em 2012 foi revolucionário, demonstrando que as últimas ferramentas e técnicas do mundo da temperatura poderiam ser usadas com sucesso no Ártico.
Três dias de monitoramento dos rios glaciais
Em 2015, Smith, Rennermalm e sua equipe voltaram ao sudoeste da Groenlândia para estudar o escoamento do degelo ao longo de três dias inteiros de monitoramento ininterrupto. Se a expedição de 2012 forneceu instantâneas sobre o movimento do degelo, a pesquisa de 2015 – e o estudo de seguimento de 2016, que mediu o mesmo curso a cada hora durante sete dias seguidos – proporcionou um filme.
“Em 2012, os dados do fluxo dos cursos supraglaciais – especialmente em grandes cursos no interior da calota de gelo da Groenlândia – foram estudados escassamente, pois nossa estratégia era apenas ‘capturar dados da maior quantidade possível de rios’”, explica Brandon Overstreet, um pós-graduando da University of Wyoming que participou da expedição. “Porém, se você captar essa descarga somente em um ponto no tempo, você estará perdendo grande parte do quadro geral. Em 2015, voltamos para concentrar-nos em apenas um rio e ver como a descarga se altera ao longo do dia.”
Foto: Brandon Overstreet com o SonTek RiverSurveyor M9 instalado em um HydroBoard II (cortesia de Lincoln Pitcher).
Os dados de campo não corresponderam às previsões dos modelos
A equipe de Smith/Rennermalm escolheu um rio supraglacial para estudar, o qual eles denominaram Rio Behar em homenagem a um colega. Ao longo de 72 horas seguidas, eles mediram o fluxo do curso, assim como leituras climáticas detalhadas. Eles construíram um banco de dados da vida real sobre o movimento da água e as condições do local. Em seguida, reuniram-se com as equipes de modelagem que executaram modelos com dados meteorológicos do local para comparar seus dados de campo com os resultados dos modelos.
A equipe descobriu que os modelos do equilíbrio de massa da superfície superestimaram o escoamento em 21% a 58%. A equipe também observou um atraso de 0,4 a 9,5 horas entre os períodos de alto derretimento e aumento na descarga do rio que não estava refletido nas previsões dos modelos.
Resolvendo como medir grandes flutuações no fluxo
Um dos aspectos mais notáveis do ciclo diurno do fluxo de degelo era o tamanho das flutuações. O fluxo do Rio Behar podia variar de 4,61 a 26,73 metros cúbicos por segundo, dependendo da hora do dia. A largura e a profundidade do canal variavam muito para acomodar as mudanças na descarga.
Isso apresentou um desafio importante para os pesquisadores. Eles provaram que a perfilagem com Doppler acústico funciona mesmo na água quase cristalina dos rios supraglaciais, rebotando sinais de bolhas minúsculas e cristais de gelo na água.
No entanto, as frequências que funcionam melhor em águas rasas e de movimento mais lento não são necessariamente as mais eficazes em canais mais profundos e de fluxo rápido, observa Brittany Jenner, engenheira de aplicação da marca SonTek da Xylem.
RiverSurveyor-M9 da SonTek usado para medições de alta qualidade
Em águas profundas, um sinal acústico de frequência mais baixa e com maior comprimento de onda é eficaz para fornecer uma medição clara da margem e do fundo, assim como da velocidade e direção do fluxo, sendo que todos esses elementos são usados para calcular o volume. Um sinal acústico de frequência mais alta e menor comprimento de onda proporciona um perfil mais claro da velocidade e do fluxo em águas rasas.
A equipe da Groenlândia usou um RiverSurveyor-M9 da SonTek, que automaticamente usa leituras de profundidade e velocidade para determinar o uso de seus feixes de 1,0 MHz ou 3,0 MHz para gerar as medições com maior qualidade, afirma Jenner. A tecnologia SmartPulse HD do RiverSurveyor também seleciona o tamanho das células de amostra para otimizar as medições em quaisquer condições.
Durante a pesquisa, o RiverSurveyor-M9 foi instalado em um HydroBoard II da SonTek, que é levado de uma margem à outra para coletar dados ao longo de uma seção transversal. A equipe da Groenlândia coletou dados de pelo menos quatro seções transversais a cada hora.
Melhorando a ciência do degelo glacial
No final de 2017, a equipe publicou seus dados de 2015 sobre o Rio Behar, juntamente com as previsões geradas por cinco modelos principais de degelo. Os autores do artigo, que foi publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences, foram um grande e diversificado grupo de pesquisadores. Esse grupo incluía não apenas geólogos e hidrólogos, como Smith, Rennermalm e os resistentes pós-graduandos que coletaram as medições, mas também Jenner e um grupo de outros líderes em ciência climática e modelagem.
Para Brandon Overstreet, as várias viagens à calota de gelo da Groenlândia resumem o valor – e a emoção – do trabalho de campo. É um nível de detalhes que não pode ser encontrado em imagens por satélite ou na ciência de demonstração aérea.
“Minha impressão inicial da calota de gelo da Groenlândia era a de uma paisagem enorme e monótona, que somente era emocionante nas bordas, onde os icebergs estavam nascendo”, conta. “Porém, na superfície do gelo, temos esse sistema dinâmico e incrível de rios que se comportam como os rios terrestres – em certos aspectos, são como os rios terrestres com sobrecarga.”
“Não quero viver em um mundo no qual você coleta tudo o que precisa olhando uma imagem por satélite”, acrescenta.