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Jun 13, 2023

Compreendendo o gelo com lasers: nova ferramenta ajuda pesquisadores a estudar geleiras remotas

À medida que o aumento das temperaturas atmosféricas leva ao adelgaçamento e ao recuo dos glaciares em todo o mundo, é necessário compreender como os glaciares respondem às alterações climáticas, ao crescimento de algas e às impurezas como a poeira e o preto.

À medida que o aumento das temperaturas atmosféricas leva ao afinamento e ao recuo dos glaciares em todo o mundo, é vital compreender como os glaciares estão a responder às alterações climáticas, ao crescimento de algas e a impurezas como poeira e carbono negro. Compreender a resposta ajuda cientistas, decisores políticos e comunidades a mitigar os danos e a proteger as bacias hidrográficas e as comunidades que dependem destes glaciares. No entanto, muitas geleiras estão localizadas em locais remotos que podem ser de difícil acesso e estudo. Num artigo publicado no Journal of Glaciology em maio de 2022, o físico Markus Allgaier colaborou com geólogos e geógrafos para desenvolver uma ferramenta portátil que pode facilmente caber numa mochila e ser transportada para glaciares remotos para medir as propriedades ópticas e a composição do seu gelo.

A recolha de dados sobre a composição do gelo e o recuo dos glaciares é importante para avaliar como os glaciares estão a responder às alterações climáticas. Os dados também ajudam os cientistas a prever como as comunidades a jusante dos glaciares poderão ser afetadas pelo seu recuo. Atualmente, muitos glaciologistas confiam em técnicas de modelagem para avaliar a composição do gelo das geleiras, especialmente para geleiras mais remotas, de difícil acesso e difícil levantamento. Sem estar na geleira, no entanto, pode ser difícil medir com precisão a composição do gelo, o crescimento de algas e os níveis de poeira e carbono negro. Este défice torna a glaciologia de mochila – caminhadas em locais remotos com equipamento portátil para medições físicas nos glaciares – vital para a compreensão do gelo e do seu comportamento.

Geleiras remotas, como a geleira Deming em Washington, raramente são estudadas devido à dificuldade de acesso, especialmente com equipamentos pesados ​​a reboque. Em vez disso, os investigadores têm de confiar em fotografias de satélite ou em observações à distância, que nem sempre podem dar uma imagem completa do recuo do glaciar. (Cortesia de Jenna Travers)

No entanto, a glaciologia de mochila apresenta uma compensação. Para que as ferramentas sejam portáteis, muitas vezes são simples e incapazes de medir variáveis ​​como o albedo, que é importante para a compreensão do recuo. Por exemplo, o Projeto Climático das Geleiras North Cascades, um projeto de décadas que mede geleiras no noroeste de Washington, usa uma longa sonda de metal com segmentos destacáveis, um telêmetro a laser e cordas marcadas para conduzir a maior parte de sua pesquisa. Estas ferramentas ajudam os investigadores a recolher dados vitais sobre a profundidade da neve, taxas de ablação, localização do terminal e perfis dos glaciares, mas os cientistas que esperam medir o albedo ou a composição do gelo em glaciares remotos têm poucas opções disponíveis.

Allgaier, físico pós-doutorado na Universidade de Oregon, está trabalhando para resolver a falta de opções e melhorar as ferramentas de medição disponíveis para glaciologistas de todo o mundo. Allgaier explicou em entrevista ao GlacierHub que, embora sua formação seja em física quântica, ele queria “aplicar esses campos à ciência ambiental e à pesquisa climática”, citando seu amor pelas montanhas e seu desejo de contribuir para pesquisas focadas em compreendê-las. Ele começou pesquisando quais medidas ópticas os glaciologistas utilizam e pensando em como elas poderiam ser melhoradas e o que faltava nas técnicas utilizadas atualmente. Ele trouxe glaciologistas, geógrafos e hidrólogos para desenvolverem uma ferramenta juntos.

Essas colaborações culminaram no desenvolvimento de um dispositivo que mede a composição e estrutura do gelo glacial usando fótons, ou partículas de luz subatômicas. O dispositivo dispara um pulso de laser no gelo da geleira e mede o tempo que leva para os fótons ricochetearem no gelo e atingirem um receptor a aproximadamente dois metros de distância. Bolhas de ar dentro da geleira espalham o pulso do laser em direções aleatórias, alterando tanto o tempo que leva para atingir o receptor quanto o formato do pulso quando chega lá. De acordo com Allgaier, “a forma do pulso e a duração da luz detectada são únicas e nos dizem quanta luz é absorvida no gelo e quanta dispersão existe”. Estes dados, por sua vez, permitem aos investigadores determinar a composição e densidade do gelo, bem como as propriedades ópticas dos glaciares. Eles podem ser usados ​​para prever a taxa de recuo.