Como o lago de água de fusão do Glaciar 79°N está a desestabilizar a sua língua glaciar

No topo do Oceano Ártico, uma língua de gelo flutuante está a dobrar, a fissurar e a levantar-se à medida que a água de fusão se infiltra e dispara através do seu interior. É um raro “olhar ao vivo” sobre como um clima mais quente pode desestabilizar rapidamente gelo que, durante muito tempo, pareceu relativamente estável.

À primeira vista, pode parecer apenas mais um lago sazonal a formar-se no verão. Mas, no Glaciar 79°N, esse lago não se limita a congelar e a descongelar: ele escoa de forma abrupta e violenta, abrindo caminho por fraturas e poços verticais e alterando a própria estrutura da língua glaciar.

A glacier tongue under pressure

Na remota costa nordeste da Gronelândia, a língua de gelo Nioghalvfjerdsbræ - mais conhecida como Glaciar 79°N - tornou-se um laboratório natural para cientistas do clima. É uma das apenas três grandes línguas glaciares flutuantes que ainda restam na Gronelândia. Só esse facto já a torna crucial para projeções futuras do nível do mar.

Desde meados da década de 1990, a região aqueceu de forma acentuada. Água oceânica mais quente está a atacar o glaciar por baixo. Em simultâneo, o aumento das temperaturas do ar transformou partes da superfície num cenário sazonal de charcos e ribeiros.

Em 1995, imagens de satélite revelaram algo novo: um grande lago de água de fusão instalado diretamente em cima da língua glaciar. Esse lago, com cerca de 21 quilómetros quadrados de área, tornou-se desde então o foco de um estudo detalhado liderado por investigadores do Alfred Wegener Institute (AWI), na Alemanha.

O lago não se limita a congelar e a recongelar. Drena repetidamente em eventos súbitos e violentos que remodelam o próprio glaciar.

A equipa já documentou sete grandes drenagens a partir deste único lago, quatro delas só nos últimos cinco anos. Cada episódio envia enormes volumes de água doce a correr através de fraturas e poços verticais no gelo, até à base do glaciar e daí em direção ao oceano.

A giant lake that disappears overnight

Seven drainages, growing faster and stranger

Quando o lago drena, fá-lo depressa - numa escala de horas a dias. Em imagens de satélite tiradas antes e depois, uma superfície azul-viva passa subitamente a opaca e fraturada. Onde antes havia água tranquila, surge um padrão complexo de fissuras.

A partir de 2019, os cientistas do AWI repararam numa geometria nova e marcante nesses campos de fraturas: grandes formações triangulares a irradiar para fora da bacia drenada. Estas estruturas diferem dos padrões mais circulares, tipo “sumidouro”, que normalmente se observam quando lagos superficiais drenam noutros glaciares.

Os campos de fraturas triangulares funcionam como enormes funis, canalizando água para aberturas no gelo com dezenas de metros de largura.

Estas aberturas chamam-se moulins - poços verticais que atuam como ralos na superfície do glaciar, encaminhando a água de fusão diretamente para a base, por vezes a mais de um quilómetro de profundidade. Assim que o lago ultrapassa um nível crítico, estes moulins conseguem transportar quantidades enormes de água num intervalo muito curto.

Imagens de avião e de satélite mostram que, mesmo depois de um grande evento de drenagem, a água continua a circular pelos moulins durante algum tempo. Ou seja, o glaciar é “lavado” por pulsos repetidos de água de fusão, e não apenas por uma descarga única.

The strange behaviour of “living” ice

O estudo também evidencia como o gelo pode comportar-se de formas pouco intuitivas. O gelo glaciar flui como um líquido muito espesso ao longo de anos e décadas, mas em escalas de tempo mais curtas também se dobra e recupera como um material elástico.

Esta natureza dupla ajuda a explicar a longevidade do sistema de fraturas triangulares. À superfície, as fraturas mantêm-se visíveis e praticamente inalteradas durante anos. No interior do glaciar, medições por radar mostram que os canais evoluem, apertam e fecham parcialmente à medida que o gelo escoa e recongela, mas não desaparecem por completo.

Isto significa que cada época de degelo no verão não começa do zero. Fragilidades já existentes podem ser reativadas quando chega nova água de fusão - o que pode ajudar a explicar por que motivo o lago tem drenado com maior frequência nos últimos anos.

• Comportamento viscoso: o gelo escoa lentamente encosta abaixo devido ao seu próprio peso.
  
• Comportamento elástico: o gelo pode dobrar, fissurar e recuperar quando é sujeito a stress rápido.
  
• Resultado: sistemas de fraturas duradouros que podem reabrir quando a pressão da água aumenta.
  

When water lifts an entire glacier

A hidden blister beneath the ice

Uma das conclusões mais impressionantes do estudo do AWI surge de sombras subtis em fotografias aéreas e de ecos obtidos por radar de penetração no gelo.

Ao longo de algumas linhas de fratura, os dois lados da fissura não ficam à mesma altura. Um dos lados está ligeiramente elevado, sugerindo que o gelo foi empurrado de baixo para cima. O maior levantamento situa-se diretamente por baixo da antiga bacia do lago.

Grandes volumes de água drenada parecem ter-se acumulado sob o glaciar, formando um lago subglaciar pressurizado que levanta fisicamente a língua de gelo acima dele.

Perfis de radar mostram algo semelhante a uma bolha de água presa por baixo do glaciar. Essa pressão extra força o gelo para cima, deformando a superfície em vários metros. Notavelmente, mais de 15 anos após a primeira grande drenagem, as fraturas de superfície associadas a esse levantamento continuam visíveis.

Este levantamento faz mais do que alterar a forma do glaciar. Quando a pressão da água aumenta na base, a fricção entre o gelo e a rocha ou sedimentos subjacentes diminui. Isso pode permitir que o glaciar deslize mais depressa em direção ao mar, sobretudo durante ou logo após eventos de drenagem.

Is the glacier entering a new state?

Combinando imagens de satélite, radar aerotransportado e simulações computacionais, a equipa reconstituiu como o lago enche e esvazia, como as fraturas se propagam e como os canais internos se abrem e fecham.

Usaram modelos viscoelásticos - ferramentas matemáticas que consideram tanto o comportamento “fluido” como o comportamento “elástico” do gelo - para testar se estas vias de drenagem conseguem voltar a fechar totalmente, ou se cada evento deixa o sistema um pouco mais preparado para o seguinte.

A questão-chave agora é saber se as drenagens repetidas empurraram o glaciar para um modo de comportamento diferente e menos estável.

Ao longo de cerca de uma década, o lago passou de descargas esporádicas para um padrão mais regular de drenagens rápidas e repetidas. Cada evento envia um pulso extremo de água de fusão para a base do glaciar, alterando as condições basais em escalas de horas a dias.

Os investigadores perguntam-se agora se o glaciar ainda consegue regressar todos os anos a uma configuração de inverno mais calma, ou se ultrapassou um limiar em que fraturas e canais permanecem como elementos semi-permanentes, prontos a reativar assim que o degelo recomeça.

Why one lake matters for global sea level

Cracks climbing higher up the glacier

Os detalhes de um único lago num único glaciar podem soar muito locais. Mas, para quem modela mantos de gelo, este sistema oferece dados raros sobre como a água de fusão à superfície se liga a uma “canalização” profunda e escondida dentro de grandes massas de gelo.

À medida que a atmosfera aquece, a zona onde podem formar-se charcos de fusão está a avançar mais para o interior e para altitudes mais elevadas na encosta do Glaciar 79°N. Novas fraturas e lagos estão agora a afetar uma área maior da língua glaciar do que nos anos 1990.

Este processo não é exclusivo do nordeste da Gronelândia. Em todo o manto de gelo, milhares de lagos sazonais aparecem a cada verão. Alguns simplesmente recongelam. Outros drenam de forma catastrófica, perfurando centenas de metros de gelo. Até agora, os modelos têm tido dificuldade em representar estes eventos de modo realista.

Process	Effect on glacier
Surface melt and lake formation	Adds weight and water pressure on the ice surface
Lake drainage through moulins	Rapidly delivers water to the glacier base
Basal water pressure increase	Reduces friction, can speed up ice flow
Repeated drainage cycles	Maintains fractures and channels, shifts glacier behaviour

O estudo do AWI fornece geometrias medidas das fraturas, calendários de drenagem e evidência de estruturas internas de longa duração que agora podem ser integradas em modelos numéricos do Manto de Gelo da Gronelândia. Modelos melhores, por sua vez, ajudam a apertar as projeções de quão depressa o gelo poderá fluir para o oceano à medida que o planeta aquece.

Key terms and what they really mean

Parte da linguagem técnica associada a esta investigação esconde ideias simples:

• Moulin: um poço quase vertical no gelo que transporta água da superfície para a base de um glaciar. Pense nele como um enorme tubo de escoamento, escavado pela própria água em movimento.
  
• Subglacial lake: um corpo de água líquida preso sob o gelo. Estes lagos podem ser pequenas poças ou grandes bacias que se estendem por quilómetros.
  
• Viscoelastic modelling: uma forma de simular materiais que tanto escoam como recuperam elasticamente. No caso dos glaciares, ajuda a prever como o gelo fende, dobra e “escorre”.
  
• Glacier tongue: uma extensão longa e estreita de gelo que flutua no mar, mantendo-se ligada ao manto de gelo principal em terra.
  

Compreender estes processos também afina a perceção do risco. Uma língua glaciar enfraquecida por fraturas pode desagregar-se mais facilmente quando exposta a tempestades, aquecimento do oceano ou mais água de fusão. Se grandes blocos se destacarem, retiram uma espécie de “portão” natural que abranda o escoamento do gelo dos vales interiores para o oceano.

Uma preocupação emergente é o efeito combinado do degelo à superfície e do calor do oceano. Água do mar mais quente pode afinar a língua flutuante por baixo ao mesmo tempo que lagos e fraturas a fragilizam por cima. Esse stress duplo pode encurtar a vida de estruturas como a língua do Glaciar 79°N, deslocando mais cedo do que o esperado mais descarga de gelo para o oceano aberto.

Os investigadores já estão a correr cenários futuros em que as épocas de degelo se alongam e os lagos se formam mais cedo no ano. Nessas simulações, os eventos de drenagem tornam-se mais frequentes, os sistemas de água na base mantêm-se ativos por mais tempo e a língua glaciar responde com maior velocidade de escoamento e mais flexão. Embora os números exatos variem entre modelos, apontam todos na mesma direção: este comportamento de “fissurar e drenar” deverá intensificar-se à medida que o Ártico aquece.