Como o lago de água de fusão no Glaciar 79°N está a desestabilizar a sua língua glaciar

O que acontece no topo de um glaciar pode parecer distante da nossa vida em Portugal - mas, no Árctico, um simples lago de água de fusão está a dar aos cientistas uma visão rara, quase em tempo real, de como o aquecimento global pode tornar instável um bloco de gelo que durante muito tempo pareceu “seguro”.

No nordeste remoto da Gronelândia, a língua glaciar flutuante do Nioghalvfjerdsbræ - mais conhecido como Glaciar 79°N - está a dobrar, a rachar e a elevar-se à medida que a água derretida se infiltra e circula no interior do gelo. O resultado é um laboratório natural para perceber como o degelo à superfície se liga a fragilidades profundas e pode acelerar a perda de gelo para o oceano.

A glacier tongue under pressure

Na costa nordeste da Gronelândia, a língua de gelo do Nioghalvfjerdsbræ - o Glaciar 79°N - tornou-se um laboratório a céu aberto para cientistas do clima. É uma das apenas três grandes línguas glaciares flutuantes ainda existentes na Gronelândia. Só isso já a torna crucial para projeções futuras do nível do mar.

Desde meados da década de 1990, esta região aqueceu de forma acentuada. Água do oceano mais quente está a atacar o glaciar por baixo. Em simultâneo, a subida das temperaturas do ar transformou partes da superfície num cenário sazonal de lagoas e pequenos cursos de água.

Em 1995, imagens de satélite revelaram algo novo: um grande lago de água de fusão instalado mesmo em cima da língua glaciar. Esse lago, com cerca de 21 km², 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 voltar a derreter. Ele escoa repetidamente em eventos súbitos e violentos que remodelam o próprio glaciar.

A equipa já documentou sete grandes escoamentos a partir deste único lago - quatro deles apenas nos últimos cinco anos. Cada evento faz enormes volumes de água doce correrem por 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 brilhante passa subitamente a opaca e fragmentada. Onde antes havia água calma, surge um padrão intricado de fendas.

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 são diferentes dos padrões mais circulares, tipo “sumidouro”, frequentemente observados 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, conduzindo água de fusão diretamente até à base, por vezes a mais de 1 km de profundidade. Assim que o lago ultrapassa um nível crítico, estes moulins conseguem transportar quantidades enormes de água num período muito curto.

Imagens de avião e de satélite mostram que, mesmo após 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 por uma única descarga.

The strange behaviour of “living” ice

O estudo também sublinha que o gelo se comporta de formas nem sempre intuitivas. O gelo glaciar flui como um líquido muito espesso ao longo de anos e décadas, mas, em escalas de tempo mais curtas, também dobra e recupera como um material elástico.

Essa natureza dupla ajuda a explicar a longevidade do sistema triangular de fraturas. À superfície, as fendas mantêm-se visíveis e pouco mudam durante anos. No interior do glaciar, medições por radar mostram que os canais evoluem, comprimem-se 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 razão o lago tem drenado com mais frequência nos últimos anos.

• Comportamento viscoso: o gelo escoa lentamente encosta abaixo sob o seu próprio peso.
  
• Comportamento elástico: o gelo pode dobrar, rachar e recuperar quando é sujeito a esforço rapidamente.
  
• Resultado: sistemas de fraturas de longa duração 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 vem de sombras subtis em fotografias aéreas e de ecos registados por radar de penetração no gelo.

Ao longo de algumas linhas de fratura, os dois lados da fenda não estão à mesma altura. Um lado aparece ligeiramente levantado, sugerindo que o gelo foi empurrado para cima a partir de baixo. A maior elevação localiza-se diretamente sob a 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 o que parece ser uma “bolha” de água presa sob o glaciar. Essa pressão adicional força o gelo a elevar-se, deformando a superfície em vários metros. Notavelmente, mais de 15 anos depois da primeira grande drenagem, as fraturas de superfície associadas a essa elevação ainda são 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 abrem e fecham.

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

A questão central agora é saber se as drenagens repetidas empurraram o glaciar para um modo de funcionamento diferente, 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 parte inferior do glaciar, alterando as condições basais em escalas de horas a dias.

Os investigadores questionam-se agora se o glaciar ainda consegue regressar todos os anos a uma configuração de inverno mais “calma”, ou se já ultrapassou um limiar em que fraturas e canais permanecem como estruturas semi-permanentes, prontas a reativar-se 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 a algo muito local. Mas, para quem modela mantos de gelo, este sistema fornece dados raros sobre como o degelo à superfície se liga a uma canalização profunda e oculta dentro de grandes massas de gelo.

À medida que a atmosfera aquece, a zona onde se podem formar lagoas de degelo está a avançar para mais no interior e para cotas mais elevadas na encosta do Glaciar 79°N. Novas fraturas e lagos afetam agora uma área maior da língua de gelo do que nos anos 1990.

Este processo não é exclusivo do nordeste da Gronelândia. Em toda a calote de gelo, surgem milhares de lagos sazonais a cada verão. Alguns voltam simplesmente a congelar. Outros drenam de forma catastrófica, abrindo caminho através de 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 de fraturas, calendários de drenagem e evidências de características internas duradouras que podem agora ser integradas em modelos numéricos da calote de gelo da Gronelândia. Modelos melhores, por sua vez, ajudam a refinar as projeções de quão depressa o gelo fluirá para o oceano à medida que o planeta aquece.

Key terms and what they really mean

Alguma da linguagem técnica usada nesta 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 cano de drenagem, escavado pela água em movimento.
  
• Subglacial lake: um corpo de água líquida preso sob o gelo. Estes lagos podem ser pequenas bolsas ou grandes bacias com quilómetros de extensão.
  
• Viscoelastic modelling: uma forma de simular materiais que tanto fluem como recuperam elasticamente. Nos glaciares, ajuda a prever como o gelo racha, dobra e escoa.
  
• Glacier tongue: uma extensão longa e estreita de gelo que flutua no mar, mantendo-se ligada à principal massa de gelo em terra.
  

Compreender estes processos também torna mais nítida a noção de risco. Uma língua glaciar enfraquecida por fraturas pode fragmentar-se mais facilmente quando exposta a tempestades, ao aquecimento do oceano ou a mais água de fusão. Se grandes blocos se destacarem, removem uma espécie de “portão” natural que abranda o escoamento do gelo dos vales do interior para o oceano.

Uma preocupação emergente é o efeito combinado do degelo superficial 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. Este duplo stress pode encurtar a vida útil de estruturas como a língua do Glaciar 79°N, fazendo com que mais gelo seja descarregado no oceano aberto mais cedo do que se esperava.

Os investigadores já estão a executar 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 basal mantêm-se ativos por mais tempo e a língua glaciar responde com maior velocidade de escoamento e flexão mais intensa. Embora os números exatos variem entre modelos, todos apontam na mesma direção: este comportamento de “rachar e drenar” deverá intensificar-se à medida que o Árctico aquece.