La forma de las charcas árticas

A veces, para crear un modelo de algún fenómeno natural aparentemente complejo bastan tan solo dos parámetros. Un ejemplo típico es el movimiento de una bandada de estorninos. Otro ha resultado ser la forma de las charcas de agua marina formadas al derretirse el hielo del Ártico. Y esto puede ser muy importante para conocer nuestro futuro a medio plazo.

El cambio climático ha alterado drásticamente el Ártico, con el hielo marino derritiéndose más rápido de lo que predecían los modelos a gran escala. En parte esta subestimación se debe a la falta de una comprensión completa de las charcas que aparecen a partir del hielo que se derrite. Un nuevo modelo geométrico de charcas árticas puede reproducir las distribuciones observadas tanto de los tamaños como de las formas de las charcas. Debido a su simplicidad, el modelo puede resultar práctico para predecir cómo un mayor calentamiento podría afectar a los casquetes polares.

Cuando el hielo marino del Ártico se derrite, se forman charcas de agua de varias formas y tamaños en la superficie del hielo. Las charcas tienen un impacto enorme en el transporte de energía, ya que el agua es menos reflectante y absorbe más la energía solar que el hielo o la nieve. Esta propiedad conduce a un mecanismo de retroalimentación positiva: cuantos más charcas se forman, más luz solar se absorbe y mayor cantidad de hielo se funde. Es por esto que los investigadores se esfuerzan en formular modelos de charcas que les permitan incorporar estos efectos de retroalimentación de pequeña escala en modelos climáticos a gran escala. Pero, para que esta incorporación sea posible, los modelos de charcas deben ser simples además de eficaces.

Un equipo de investigadores encabezado por Predrag Popović, de la Universidad de Chicago (EE.UU.), ha ideado un modelo de charca simple que se basa en dibujar círculos aleatoriamente en un plano y suponer que se forman charcas de hielo derretido en los huecos entre los círculos. El modelo tiene solo dos parámetros de entrada: el radio medio del círculo y la fracción del área superficial cubierta por huecos (la conectividad).

El equipo afinó estos parámetros para que los huecos exhiban las mismas correlaciones espaciales que las observadas en las charcas de hielo derretido. Utilizando esta parametrización, los autores demuestran que el modelo reproduce con precisión otras características de las charcas, como la caracterización fractal de sus formas y la abundancia de charcas como función de la superficie.

Adicionalmente se analizaron las funciones de correlación de las charcas en varias fechas. Sorprendentemente resulta que la escala de las charcas y su conectividad son constantes en diferentes años y tipos de hielo.

Estos resultados demuestran que la geometría y la abundancia de las charcas de hielo derretido árticas se pueden describir de forma sencilla, lo que puede aprovecharse en futuros modelos que mejorarían las predicciones de la respuesta del hielo marino al calentamiento del Ártico.

Predrag Popović, B. B. Cael, Mary Silber, and Dorian S. Abbot (2018) Simple Rules Govern the Patterns of Arctic Sea Ice Melt Ponds Physical Review Letters doi: 10.1103/PhysRevLett.120.148701

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next

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