La migración de la línea de nieve desempeña un papel enorme en el ritmo de la fusión del hielo en Groenlandia

La investigación, publicada en la revista. Avances científicos, usó imágenes satelitales para rastrear el movimiento de la línea de nieve de la capa de hielo: la elevación por encima de la cual la superficie está cubierta de nieve y por debajo de la cual queda expuesto el hielo. El estudio mostró que la elevación de la línea de nieve varió significativamente de un año a otro, y que su variación ejerció una gran influencia sobre la cantidad de radiación solar que absorbió la capa de hielo. Según el estudio, los cambios en la elevación de la línea de nieve de un año a otro explicaron más de la mitad de la variabilidad de la radiación anual en la capa de hielo.

En última instancia, la cantidad de radiación que absorbe la capa de hielo determina hasta qué punto se funde.

"Las personas que estudian glaciares alpinos han reconocido la importancia de las líneas de nieve durante años, pero nadie las había estudiado explícitamente en Groenlandia antes", dijo Laurence C. Smith, investigadora visitante del Instituto de Brown para el Medio Ambiente y la Sociedad (IBES). coautor del estudio "Este estudio muestra por primera vez que esta simple división entre el hielo desnudo y la nieve es más importante cuando se trata de derretir que toda una serie de otros procesos que reciben más atención".

Los resultados tienen implicaciones significativas para predecir el aumento futuro del nivel del mar, dicen los investigadores. El agua derretida de la capa de hielo de Groenlandia es un gran contribuyente al nivel global del mar, y este estudio muestra que los modelos climáticos regionales utilizados para predecir la escorrentía futura suelen predecir las líneas de nieve de forma incorrecta.

"Descubrimos que los modelos no reproducen muy bien las líneas de nieve, lo que agrega incertidumbre a las proyecciones futuras", dijo Jonathan C. Ryan, investigador postdoctoral en Brown y autor principal del estudio. "Pero ahora que hemos demostrado lo importante que es el efecto de la línea de nieve, y tenemos algunas observaciones directas de las posiciones de la línea de nieve, espero que podamos mejorar estos modelos en el futuro".

La razón por la que la línea de nieve es tan importante tiene que ver con la diferencia en la reflectividad entre la capa de nieve y el hielo desnudo. La nieve es extremadamente brillante y refleja de nuevo en la atmósfera la mayor parte de la luz solar que recibe. El hielo desnudo es mucho más oscuro y, por lo tanto, refleja menos radiación. En cambio, se absorbe más radiación, lo que calienta el hielo y hace que se derrita. Estos procesos han sido bien comprendidos por los científicos durante años. Lo que no se sabía era hasta qué punto se jugaban en la capa de hielo de Groenlandia y hasta qué punto la migración de la línea de nieve podía regular el deshielo de un año a otro.

Ryan dice que por primera vez se dio cuenta de lo importante que podría ser el movimiento de la línea de nieve mientras realiza un trabajo de campo en la capa de hielo. Él y sus colegas intentaban registrar las posiciones de la línea de nieve con drones aéreos. Cada día, volaron sus drones tierra adentro a través del hielo desnudo. Cuando llegaron a la línea de nieve, registraron la posición, giraron sus drones y volaron de regreso. En un momento durante la temporada de campo, tuvieron que dejar de volar por unos días debido a los fuertes vientos. Cuando volvieron a volar, encontraron algo sorprendente.

"De repente, la línea de nieve se había ido", dijo Ryan. "En un par de días, se movió unos 30 kilómetros sobre la capa de hielo y ahora estaba fuera del alcance de nuestros drones. Ese fue el primer momento en que pensamos que deberíamos investigar los efectos del movimiento de la línea de nieve en el derretimiento".

Para el estudio, Ryan y sus colegas utilizaron imágenes del instrumento MODIS, un espectrorradiómetro de imágenes que vuela a bordo del satélite Terra de la NASA. Pudieron obtener una serie temporal de posiciones de la línea de nieve desde 2001 hasta 2017. También pudieron medir la reflectividad tanto de la cubierta de nieve como del hielo descubierto.

Las imágenes confirmaron un movimiento sustancial de la línea de nieve de una temporada a otra y de un año a otro, alcanzando una elevación máxima en 2012, un año récord para el derretimiento de la capa de hielo. También hubo una diferencia sustancial en la reflectividad entre la nieve y el hielo. La nieve reflejó un promedio de alrededor del 79 por ciento de la radiación que la golpeó. El hielo, por su parte, reflejó solo entre 45 y 57 por ciento. El movimiento de la línea de nieve combinado con las diferencias en la reflectividad significa que la posición de la línea de nieve juega un papel dominante en el control de la absorción de energía de la capa de hielo. En total, el 53 por ciento de la variabilidad de la radiación de un año a otro puede explicarse por la posición de la línea de nieve, hallaron los investigadores.

Esa cifra del 53 por ciento empequeñece otros factores que los investigadores investigaron. Por ejemplo, los investigadores pensaron que los procesos que hacen que el hielo desnudo ya oscuro se oscurezca con el tiempo jugarían un papel importante en el control de la absorción de energía. La acumulación de agua, las capas de suciedad y el crecimiento de algas pueden oscurecer el hielo desnudo, haciéndolo aún menos reflectivo. El estudio encontró que esos factores hicieron una diferencia en la absorción de energía, pero no tanto como la investigación previa había asumido. Resultó que la posición de la línea de nieve tenía una influencia cinco veces mayor en la absorción de energía que el oscurecimiento del hielo desnudo.

"Eso es una sorpresa porque últimamente se ha trabajado mucho en estos procesos de oscurecimiento del hielo", dijo Smith. "Resulta que en este caso, nos faltaba el elefante en la habitación, que es la línea de nieve".

Habiendo establecido la importancia de la línea de nieve en la absorción de energía, y finalmente en la fusión y escorrentía, los investigadores querían ver si los modelos climáticos regionales capturaban adecuadamente el efecto de la línea de nieve. Eso es importante porque esos modelos se usan para predecir la escorrentía futura de la capa de hielo de Groenlandia.

Los investigadores encontraron que dos modelos líderes no logran capturar la elevación de la línea de nieve con precisión. Un modelo, conocido como MAR, estableció las líneas de nieve demasiado altas y, por lo tanto, probablemente sobreestimó la escorrentía en años de alta fusión. El otro modelo, conocido como RACMO, establece las líneas de nieve demasiado bajas, lo que significa que probablemente subestima la escorrentía futura en un clima más cálido.

Dada la importancia de la posición de la línea de nieve como se reveló en este estudio, los investigadores dicen que es importante que los modelos tengan la línea de nieve correcta.

"Estamos colaborando ahora con los modeladores, proporcionándoles nuestras líneas de nieve observadas", dijo Ryan. "Eso les da cierta verdad fundamental que deberían poder usar para ajustar sus modelos. Ahora hay algo a lo que aspirar".

El resultado de esas mejoras en el modelado de la línea de nieve, dicen los investigadores, serían pronósticos más precisos de las futuras contribuciones de Groenlandia al aumento del nivel del mar.

La investigación fue financiada por el Programa de Criosfera de la NASA (NNX14AH93G). Otros coautores fueron Dirk van As, Sarah Cooley, Matthew Cooper, Lincoln Pitcher y Alun Hubbard.