Scienziati fluviali dalla Svezia, Finlandia e Germania riportano misurazioni dettagliate del movimento dei sedimenti e del livello dell'acqua in un fiume coperto di ghiaccio utilizzando una nuova tecnica:i segnali sismici. I risultati sono pubblicati nel Journal of Geophysical Research:Earth Surface .

"Siamo stati anche in grado di determinare se la rottura del ghiaccio è stata causata da un lento scioglimento o dal movimento dei blocchi di ghiaccio, rilevando i segnali sismici di rottura del ghiaccio e determinando quando si verificano in relazione alla rottura del ghiaccio, " dice Lina Polvi Sjöberg, professore associato presso l'Università di Umeå.

Il trasporto di sedimenti nei fiumi influenza gli habitat degli organismi acquatici e il ciclo biogeochimico. Fino ad ora, la misurazione del trasporto di sedimenti nei fiumi coperti di ghiaccio è stata quasi impossibile da effettuare con tecniche comuni poiché non possiamo vedere sotto il ghiaccio.

"Normalmente, possiamo misurare la velocità dell'acqua e il trasporto dei sedimenti guadando il fiume o usando una barca, ma effettuare queste misurazioni cruciali su un fiume coperto di ghiaccio è logisticamente impegnativo e può essere estremamente pericoloso se il ghiaccio è troppo sottile per camminare o quando il ghiaccio si sta rompendo, " dice Lina Polvi Sjöberg.

Di fronte a queste sfide logistiche, il team di ricerca ha utilizzato un metodo più comunemente utilizzato per studiare i terremoti:i segnali sismici. Questa tecnica è stata utilizzata in una manciata di studi negli ultimi cinque anni per studiare i processi fluviali, ma questa è la prima volta che viene utilizzato per studiare un fiume coperto di ghiaccio.

Secondo Eliisa Lotsari, docente senior presso l'Università della Finlandia orientale e uno dei coautori, questa nuova applicazione della sismologia apre le porte per rispondere a domande su come si formano e cambiano i fiumi coperti di ghiaccio che prima erano una scatola nera.

"Poiché i tempi e la lunghezza della copertura di ghiaccio sui fiumi settentrionali cambieranno con il riscaldamento del clima, è particolarmente importante misurare e capire come le dinamiche fluviali differiscono in condizioni coperte di ghiaccio rispetto a quelle libere da ghiaccio e durante i diversi tipi di rottura del ghiaccio, " lei dice.

Sono necessarie osservazioni continue del trasporto solido in tutto il flusso coperto di ghiaccio, periodi di rottura e senza ghiaccio, al fine di validare meglio le previsioni di futuri cambiamenti nei fiumi del nord. Poiché la rottura del ghiaccio può essere il periodo di tempo più dinamico per i fiumi del nord, causando una rapida erosione del canale fluviale e rischi di inondazioni, è anche importante essere in grado di determinare se la rottura del ghiaccio avviene tramite uno scioglimento più calmo o una rottura dinamica del ghiaccio.

Il team di ricerca ha condotto il suo studio sul fiume Sävar, a circa 60 chilometri a nord-ovest di Umeå, nel nord della Svezia, durante l'inverno del 2018. Tre geofoni, sismometri da pugno, sono stati interrati da 10 a 40 metri di distanza dal canale del fiume e hanno registrato eventuali piccole vibrazioni del terreno. Analizzando la frequenza, intensità, e modelli dei segnali, i ricercatori potrebbero interpretare ciò che causa i segnali, compresa la turbolenza dell'acqua, movimento di sabbia e ghiaia sul letto del fiume, e rompighiaccio.

I tempi della rottura del ghiaccio hanno permesso loro di interpretare se la rottura del ghiaccio è termica e causata da un lento scioglimento o meccanica causata da blocchi di ghiaccio che si rompono. Il cracking del ghiaccio si verifica durante tutto l'inverno coperto di ghiaccio, ma se il numero di crepe nel ghiaccio aumenta improvvisamente proprio prima che il ghiaccio scompaia, allora la rottura è meccanica e se la velocità rimane la stessa fino alla rottura, allora è termica. Durante il periodo di studio nel 2018 sul fiume Sävar, la rottura del ghiaccio è stata termica fino all'ultimo giorno di rottura, quando si è verificato un picco nel numero di crepe nel ghiaccio e i ricercatori hanno osservato blocchi di ghiaccio rotti.

"Questa tecnica minimamente invasiva ci consente di avere una copertura secondo per secondo di tutti i processi all'interno e intorno al fiume, quindi una volta che impari a interpretare i diversi segnali è come avere qualcuno seduto al sito che registra anche più di quanto possiamo vedere con i nostri occhi, " dice Lina Polvi Sjöberg.