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O que é uma prateleira de gelo? | Mecanismos do colapso da prateleira de gelo | Buttressing da prateleira de gelo | References | Comments

What is an ice shelf?

Larsen Ice Shelf in 2004

Ice shelves are floating tongues of ice languages that extend from grounded glaciers on land. A neve cai sobre as geleiras, que fluem para jusante sob a gravidade. As prateleiras de gelo são comuns ao redor da Antártica, e as maiores são as prateleiras de gelo Ronne-Filchner, Ross e McMurdo.

Prateleiras de gelo circundam 75% da costa da Antártica, e cobrem uma área de mais de 1,561 milhões de quilômetros quadrados (um tamanho semelhante ao da Folha de Gelo da Groenlândia). As prateleiras de gelo ganham massa do gelo que flui para dentro delas a partir dos glaciares terrestres, da acumulação de neve e do congelamento do gelo marinho (água do mar) para as suas partes inferiores. Perdem massa ao parir icebergs, e o basal derrete em direcção às suas margens exteriores, juntamente com a sublimação e a deriva do vento nas suas superfícies. As plataformas de gelo são importantes, porque desempenham um papel na estabilidade da Folha de Gelo Antártico e no equilíbrio da massa do manto de gelo, e são importantes para a estratificação oceânica e formação da água do fundo; isto ajuda a impulsionar a circulação termohalina do mundo. O derretimento por baixo das plataformas de gelo é uma das principais formas em que a Folha de Gelo Antártico perde massa.

Na imagem de satélite da Plataforma de Gelo do Príncipe Gustav abaixo, você pode ver que as plataformas de gelo têm uma aparência muito plana. Na verdade, você normalmente pode dizer onde o gelo começa a flutuar por uma quebra brusca na linha de aterramento. Portanto, as prateleiras de gelo são compostas de gelo derivado da queda de neve em terra, mas também acentuam o gelo marinho por baixo. As prateleiras de gelo são, portanto, distintas do gelo marinho, que se formam unicamente a partir do congelamento da água do mar. Você pode ver um exemplo do norte da Península Antártica abaixo. A Plataforma de Gelo Príncipe Gustav estava situada entre a Península da Trindade e a Ilha James Ross. Desabou em 1995. Você pode ver estruturas glaciológicas na plataforma de gelo, indicando que ela flui para fora de seus geleiras tributárias. Você também pode ver abundantes tanques de fusão na plataforma de gelo.

Caricatura esquemática de uma geleira fluindo para uma plataforma de gelo, mostrando a linha de aterramento e parição no penhasco de gelo na borda da plataforma de gelo. Estruturas glaciológicas na plataforma de gelo do Príncipe Gustav. Imagem do Landsat 4 TM de 1988. Lagos de água de fusão supraglacial na Plataforma de Gelo McMurdo. Crédito: Neil Glasser. Lagos de água derretida na Prateleira de Gelo McMurdo

Prateleiras de gelo ao redor da Antárctida têm até 50.000 km2 de tamanho, e podem ter até 2000 m de espessura. A sua extremidade dianteira tem frequentemente até 100 m de altura. As prateleiras de gelo parem intermitentemente grandes icebergs, o que é uma parte normal da sua ablação. Ao redor da Antártica, as prateleiras de gelo se formam onde as temperaturas médias anuais são inferiores a -9°C, com a quebra seqüencial das prateleiras de gelo à medida que as temperaturas aumentam. A geometria da linha costeira é muitas vezes importante para determinar onde as prateleiras de gelo vão se desenvolver. A prateleira de gelo de Larsen, por exemplo, é formada em um embaciamento.

Colisão das prateleiras de gelo

Several das prateleiras de gelo ao redor da Antártica caíram drasticamente recentemente, ao invés de se retirarem de forma lenta e estável. Larsen A entrou em colapso em 1995, e Larsen B Prateleira de Gelo entrou em colapso famoso em 2002. Ela encolheu de 12.000 km2 em 1963 para 2400 km2 em 2010. Durante fevereiro de 2002, 3250 km2 foram perdidos através do parto e fragmentação do iceberg. Na figura abaixo, você pode ver o aspecto azul, manchado da plataforma de gelo na imagem de 2002, causado pela exposição de gelo azul mais profundo.

Landsat imagens mostrando o colapso da Plataforma de Gelo de Larsen. Note o aspecto azul mosqueado em 2002, resultante da exposição de gelo azul profundo.

Prateleiras de gelo servisse agora colapsaram ao redor da Península Antártica (Tabela 1). O seu desmoronamento tornou possível o núcleo dos sedimentos da sub prateleira para investigar se estes colapsos são parte do comportamento normal da prateleira de gelo. Parece que as prateleiras de gelo mais setentrionais, como a Plataforma de Gelo do Príncipe Gustav, já se desmoronaram, resultando em organismos marinhos abertos que vivem no Canal do Príncipe Gustav por um curto período de 5000 anos atrás. No entanto, a Prateleira de Gelo Larsen B, mais meridional, parece ter permanecido uma fixação em todo o Holocénico. Isto sugere que certos limiares foram passados, com mudanças ambientais em toda a Península Antártica agora ultrapassando quaisquer que tenham ocorrido antes.

No vídeo abaixo, você pode ver uma animação do colapso da Prateleira de Gelo Larsen a partir de imagens Modis:

Tabela 1. Datas do colapso da prateleira de gelo

Mecanismos de colapso das prateleiras de gelo

Existem várias razões pelas quais as prateleiras de gelo se desintegram rapidamente em vez de encolher lenta e firmemente. As prateleiras de gelo colapsam em resposta a mudanças ambientais a longo prazo, que provocam um contínuo desbaste e retracção. Quando certos limites são ultrapassados, a desintegração catastrófica das prateleiras de gelo através do parto com iceberg é iniciada. Antes do colapso, as prateleiras de gelo sofrem primeiro um período de desbaste a longo prazo e derretimento basal, o que as torna vulneráveis. A água derretida na superfície e a flexão da maré e a flexão da placa contribuem para eventos rápidos de parto e desintegração da plataforma de gelo.

Desbaste a longo prazo e fusão basal

Mudanças na espessura da plataforma de gelo antártica. Observe o rápido desbaste da plataforma de gelo Glaciar Pine Island na Antártica Ocidental. De Pritchard et al., 2012, Nature. Reimpresso com permissão da Macmillan Publishers Ltd: Nature
(Pritchard et al. 2012), copyright (2012).

Desbaste a longo prazo a partir de pré-condições de superfície e de derretimento basal da plataforma de gelo a colapsar. Balanços de massa negativos em geleiras tributárias podem levar ao desbaste das geleiras e prateleiras de gelo. As maiores taxas de desbaste são onde correntes oceânicas relativamente quentes podem acessar a base das geleiras através de canais profundos. A estrutura das prateleiras de gelo parece ser importante, com suturas entre as geleiras tributárias resultando em áreas mais fracas de gelo mais fino, que são suscetíveis à fissuração.

Uma análise recente das prateleiras de gelo através da Antártica mostrou que as taxas de derretimento basal estão em torno de 1325 ± 235 gigatoneladas por ano, com um fluxo adicional de partos de 1089 ± 139 gigatoneladas por ano. O derretimento das prateleiras de gelo é, portanto, um dos maiores processos de ablação na Antártica. No entanto, este derretimento basal maciço não ocorre uniformemente distribuído por todas as prateleiras de gelo; as enormes prateleiras de gelo Ronne, Filchner e Ross cobrem dois terços da área total das prateleiras de gelo, mas são responsáveis por apenas 15% do derretimento líquido. Em vez disso, as maiores taxas de derretimento ocorrem ao redor da Península Antártica e da Antártica Ocidental, desde a extremidade norte da Plataforma de Gelo George VI até a extremidade oeste da Plataforma de Gelo Getz. Estas prateleiras de gelo também estão a desbastar rapidamente. Em prateleiras de gelo de movimento lento (por exemplo, George VI, Abbot, Wilkins), quase todo o gelo terrestre original derreteu a poucos quilómetros da linha de aterramento. Assim, metade da água derretida produzida vem de apenas dez pequenas prateleiras de gelo em torno da borda do Pacífico SE da Antártida, e essas dez prateleiras de gelo ocupam apenas 8% da área total das prateleiras de gelo. Toda essa água fria sendo liberada no oceano tem um impacto significativo na formação de gelo marinho, resultando em maiores taxas de concentração de gelo marinho ao redor da Antártica.

Fusão das prateleiras de gelo ao redor do Glaciar Pine Island na Antártica Ocidental é preocupante, porque a Folha de Gelo da Antártica Ocidental está aterrada abaixo do nível do mar. Um colapso desta plataforma de gelo poderia levar à instabilidade da camada de gelo marinho e à rápida elevação global do nível do mar.

Landsat Image Mosaic of Antarctica (LIMA) mostrando a localização das principais prateleiras de gelo.

Fusão da superfície e ponderação

Temperaturas atmosféricas mais altas levam ao derretimento da superfície e ponderação na superfície do gelo. O colapso catastrófico da prateleira de gelo tende a ocorrer após uma estação relativamente quente do verão, com o aumento do derretimento da superfície. Com base na sazonalidade da quebra da plataforma de gelo, e a distribuição geográfica do colapso da plataforma de gelo perto da isoterma do sul -9°C, parece que a ponderação da superfície é necessária para o colapso da plataforma de gelo. Esta água derrete para baixo na plataforma de gelo, causando fracturas e levando a um rápido parto do Iceberg. O aumento da água de fusão superficial também leva à saturação da neve, enchendo as fendas com água e aumentando as pressões hidrostáticas. A infiltração da salmoura também pode causar fissuras em excesso de profundidade.

Flexão da água e da maré

No entanto, a água de fusão por si só não explica a rápida fragmentação da prateleira de gelo. Precisamos de invocar um terceiro processo. A flexão na margem frontal da plataforma de gelo como resultado da flexão da maré pode causar a formação de pequenas fissuras paralelas à frente do gelo. Quando sujeito às condições acima (desbaste com água superficial abundante), um limiar pode ser passado, causando rápida desintegração da plataforma de gelo.

Quando os icebergs são formados através dos mecanismos acima, longos e finos icebergs são formados na frente de gelo. Estes icebergs se virarão, pois são mais finos do que profundos. Iceberg capota libera energia potencial gravitacional e aumenta a tensão de tração na plataforma de gelo. Isto pode levar a uma cascata de fragmentação, capsize, e iceberg quebrar.

Botão da prateleira de gelo

Interacções da prateleira de gelo: Num sistema estável de prateleira de gelo glaciar, o movimento descendente da geleira é compensado pela força flutuante da água na parte da frente da prateleira. As temperaturas mais quentes desestabilizam este sistema, lubrificando a base da geleira e criando tanques de fusão que acabam por esculpir através da prateleira. Quando a plataforma de gelo se retira para a linha de aterramento, a força flutuante que costumava compensar o fluxo da geleira torna-se insignificante, e a geleira ganha velocidade no seu caminho para o mar. Imagem Original de Ted Scambos e Michon Scott, National Snow and Ice Data Center.

A colisão das geleiras não contribui diretamente para a elevação global do nível do mar. Isto porque eles estão flutuando e, portanto, seu derretimento não resulta na elevação do nível do mar. Para verificar isso, coloque alguns cubos de gelo em um copo e verifique o nível da água. A água sobe quando os “icebergs” derretem?

No entanto, as prateleiras de gelo desempenham um papel muito importante no “reforço” dos seus glaciares afluentes. Os glaciares que se alimentam nas prateleiras de gelo são retidos pela prateleira de gelo à sua frente. Mesmo as pequenas prateleiras de gelo desempenham um papel importante na regulação do fluxo dos fluxos de gelo que se alimentam nelas. Isto tem sido observado em vários casos, principalmente após o colapso da Plataforma de Gelo de Larsen e da Plataforma de Gelo do Príncipe Gustav. Na imagem Landsat da Prateleira de Gelo Príncipe Gustav acima, você pode ver a rápida recessão glacial de 1988 a 2009.

Com o desbaste, aceleração e recuo das geleiras em resposta ao colapso da plataforma de gelo, mais gelo é transportado diretamente para os oceanos, fazendo uma contribuição direta para a elevação do nível do mar. A elevação do nível do mar devido ao colapso das geleiras ainda é limitada, mas grandes geleiras em torno de algumas das principais geleiras antárticas podem estar em risco, e seu colapso resultaria em uma contribuição significativa para a elevação do nível do mar. Veja Marine Ice Sheet Instability para mais informações.

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