Alla 73a riunione annuale della divisione di fluidodinamica dell'American Physical Society, i ricercatori hanno condiviso nuove intuizioni sullo scioglimento degli iceberg e sulla formazione del ghiaccio lacustre.

Eric Hester ha passato gli ultimi tre anni a inseguire gli iceberg. Uno studente laureato in matematica presso l'Università di Sydney in Australia, Hester e i ricercatori della Woods Hole Oceanographic Institution nel Massachusetts stanno studiando come la forma di un iceberg modella il modo in cui si scioglie.

"Il ghiaccio si deforma mentre si scioglie, " ha detto l'oceanografa fisica Claudia Cenedese, che ha lavorato con Hester al progetto. "Fa queste forme molto strane, soprattutto sul fondo, come il modo in cui il vento modella una montagna su una scala temporale più lunga."

Alla 73a riunione annuale della divisione di fluidodinamica dell'American Physical Society, Hester ha presentato i risultati degli esperimenti del suo gruppo volti a capire come lo scioglimento altera il confine che cambia faccia di un iceberg che si restringe e come tali alterazioni a loro volta influenzano lo scioglimento.

La dinamica dello scioglimento degli iceberg manca alla maggior parte dei modelli climatici, disse Cendese. Includerli potrebbe aiutare con la previsione:gli iceberg pompano acqua dolce dalle calotte glaciali negli oceani, potenziamento delle comunità di organismi viventi. Gli iceberg sono la principale fonte di acqua dolce nei fiordi della Groenlandia e un contributo significativo alla perdita di acqua dolce in Antartide. Gli iceberg svolgono un ruolo fondamentale nel clima, Cenedese ha detto, e non dovrebbe essere trascurato nei modelli. La fisica dello scioglimento del ghiaccio è ben compresa, e alcuni modelli lo simulano accuratamente, lei disse. Altri no. "Ma quello che non puoi fare in quelle simulazioni è cambiare la forma del ghiaccio".

Gli iceberg si formano con una vasta gamma di forme e dimensioni, Hester ha detto, e distinti processi termodinamici influenzano diverse superfici. La base, immerso nell'acqua, non si scioglie allo stesso modo del lato. "E ogni faccia non si scioglie uniformemente, "aggiunse Cenedese.

Hester condusse i suoi esperimenti immergendo un blocco di ghiaccio colorato in un canale con un flusso controllato di acqua che passava, e guardarlo sciogliersi. Lui ei suoi colleghi hanno scoperto che il lato rivolto verso una corrente si scioglie più velocemente dei lati che corrono paralleli al flusso. Combinando approcci sperimentali e numerici, Hester e i suoi collaboratori hanno tracciato le relative influenze di fattori come la velocità relativa dell'acqua e le proporzioni, o la proporzione tra altezza e larghezza su un lato. Non sorprendentemente, hanno scoperto che il fondo aveva la velocità di fusione più lenta.

Cenedese ha affermato che il progetto di Hester riunisce collaboratori provenienti da una vasta gamma di discipline e paesi, e che era necessaria una collaborazione diversificata per un tale progetto interdisciplinare. "Lavorare in isolamento non è così produttivo in questo caso."

Altri studi discussi alla conferenza si sono concentrati sulla formazione del ghiaccio, piuttosto che sciogliersi. Durante una sessione sui flussi carichi di particelle, l'ingegnere Jiarong Hong del St. Anthony Falls Laboratory dell'Università del Minnesota, a Minneapolis, hanno discusso i risultati di esperimenti che mostrano come la turbolenza influenzi sia la velocità che la distribuzione della neve mentre cade e si deposita. I risultati potrebbero anche aiutare gli scienziati a comprendere meglio le precipitazioni, ha detto Hong.

Un altro progetto, presentato dal fisico Chao Sun della Tsinghua University in Cina e dal suo gruppo durante una sessione sulla convezione e sui flussi guidati dalla galleggiabilità, focalizzato sulla formazione di ghiaccio nei laghi.

Lavorando su una sovvenzione della Natural Science Foundation of China con Ziqi Wang della Tsinghua University, Enrico Calzavarini dell'Università di Lille in Francia, e Federico Toschi della Eindhoven University of Technology nei Paesi Bassi, Sun ha mostrato come la formazione del ghiaccio su un lago sia strettamente legata alla fluidodinamica dell'acqua sottostante.

Un lago può possedere strati d'acqua di diversa densità e temperatura. "Le anomalie della densità dell'acqua possono indurre un'elaborata dinamica dei fluidi sotto un fronte di ghiaccio in movimento e possono cambiare drasticamente i comportamenti del sistema, " ha detto Sun. "Questo è stato spesso ignorato negli studi precedenti".

Il gruppo di Sun ha combinato esperimenti fisici, simulazioni numeriche, e modelli teorici per indagare la connessione tra il ghiaccio ei flussi convettivi (turbolenti). Hanno identificato quattro regimi distinti di diverse dinamiche di flusso, ognuno dei quali interagisce con gli altri strati e il ghiaccio a modo suo. Nonostante questa complessità, anche se, il gruppo ha sviluppato un modello teorico accurato che potrebbe essere utilizzato in studi futuri.

"Ha fatto una previsione equa dello spessore dello strato di ghiaccio e del tempo di formazione del ghiaccio, " disse Sole.

Poiché la formazione e lo scioglimento del ghiaccio svolgono un ruolo così critico nel clima, Egli ha detto, una migliore comprensione della dinamica dei fluidi alla base del processo potrebbe aiutare i ricercatori a identificare e studiare accuratamente i marcatori di un mondo in via di riscaldamento. "Il tempo in cui il ghiaccio si forma e si scioglie, Per esempio, potrebbe potenzialmente fornire un indicatore del cambiamento climatico".