By Lucien Silvano Alhanati

Os mantos de gelo

Princípio físico 01
Denominamos de empuxo de um líquido sobre uma superfície à resultante das forças de contato que o líquido exerce sobre a superfície

Princípio de Arquimedes.

"Todo corpo mergulhado num líquido sofre um empuxo E vertical de baixo para cima igual ao peso PL do líquido deslocado".

Corpos flutuantes.
Quando um corpo flutua o peso P do corpo é igual ao empuxo E, que é igual ao peso PL do líquido deslocado >>> P = PL 

Iceberg.

Iceberg é o nome dado ao bloco de gelo flutuante nos mares.
Como o iceberg é um bloco flutuante o seu peso P é igual ao peso PL da água deslocada.
Conseqüentemente quando um iceberg se funde a água resultante da fusão passa a ocupar o volume de água deslocado pelo bloco de gelo, não alterando o nível do mar.

 

Mantos de gelo.

Os mantos de gelo MG são placas de gelo formadas sobre terreno rochoso resultante da neve formada pela evaporação da água dos oceanos.

Princípio físico 02
A água é uma substância que se funde diminuindo de volume
Sabemos que o aumento da pressão acarreta uma redução da temperatura de mudança de estado quando a substância muda de estado diminuindo de volume.

O diagrama de fusão terá então o aspecto indicado na figura, acarretando a possibilidade de ser realizada a fusão do gelo sem variar a sua temperatura somente aumentando a pressão.
 Considere o diagrama de fusão da água mostrado na figura. 

O ponto A corresponde à água no estado sólido. Aumentando a pressão de p1 até p2 e mantendo a temperatura constante verificamos que a evolução realizada é representada pela reta AB, onde o ponto B corresponde à água no estado é líquido.
Conseqüentemente o aumento de pressão ocasionou a fusão do gelo.

Deslocamento dos mantos de gelo.

O grande peso dos mantos de gelo aumenta muito a pressão sobre a camada de contacto entre o manto e o terreno rochoso, acarretando a fusão do gelo. A água líquida resultante desta fusão lubrifica o contacto entre o manto e o terreno, facilitando do deslocamento do manto em direção ao oceano.
Este deslocamento é retardado pelas escoras formadas pelas plataformas de gelo flutuante.

O aquecimento do planeta produz um aumento da temperatura do mar provocando o rompimento da plataforma flutuante;

Sem a ancoragem das plataformas flutuantes o deslocamento dos mantos de gelo é intensificado.

Plataformas flutuantes na antártica.
O mapa da Antártica mostra em azul mais intenso as plataformas que servem de ancoragem aos mantos de gelo.

Rios e lagos subglaciais
A água entre os mantos de gelo e o solo é mantida no estado líquido pela alta pressão e pelo calor geotérmico, sendo isolada termicamente do meio ambiente pelo próprio manto de gelo. esta água forma rios e lagos denominados de subglaciais.
Na Groenlândia estes lagos e rios subglaciais também são alimentados pelo moulin (moinho em francês), orifício profundo no gelo que drena durante o verão a água resultante da fusão do gelo na superfície do manto até a sua camada mais inferior.

Princípio físico 03
Quando um bloco de gelo é lançado dentro da água ele desloca um volume de água que acarreta e elevação do nível líquido.

Elevação do nível dos oceanos.

Quando um manto de gelo se desprende do solo há uma elevação do nível do mar. Estima-se que para cada 615 km3 de gelo lançado ao mar ocorre uma elevação de 1,6mm do nível dos oceanos. Parece pouco, mas não é, uma vez que o volume dos mantos de gelo é estimado em 29.000.000 km3. O colapso total de todos os mantos de gelo acarretaria conseqüentemente uma elevação do nível do mar de 75 m acarretando um grande desastre uma vez que 1/3 da população do planeta vive em altitudes inferiores à 90 m em relação ao nível do mar.
A fotografia abaixo mostra uma inundação na Holanda devido à elevação do nível do mar.

As figuras abaixo mostram simulações de inundações produzidas pelo deslocamento dos mantos de gelo para o mar.

Permafrost.

Permafrost é qualquer pedaço de solo que tenha ficado congelado por no mínimo 2 anos.
A profundidade do permafrost é variável podendo ocorrer uma profundidade de 1,5 km no leste da Sibéria e profundidades menores entre 60 m e 600 m no Alasca.


A fotografia mostra a superfície de um permafrost no verão

Temperatura do permafrost
A temperatura do permafrost é mais estável e representa melhor a temperatura do planeta que a temperatura ambiente.
Em grande parte do Alasca o permafrost esquentou 1,6 oC desde a década de 1980, em algumas regiões a temperatura aumentou quase 3,4 oC.
No comportamento padrão a temperatura cresce da superfície para o fundo.
Atualmente no Alasca a temperatura é decrescente da superfície para uma profundidade média e crescente até o fundo.
Os gráficos mostram qualitativamente a variação da temperatura do permafrost em função da profundidade.

As construções realizadas pelo homem nestas regiões são fundadas sobre o permafrost.
O derretimento do permafrost pelo aquecimento planetário está abrindo fendas abaixo da superfície que comprometem a estabilidade das construções e das plantas.


A fotografia mostra fendas no permafrost parcialmente fundido e a inclinação das árvores devida a perda de estabilidade.


A fotografia mostra fenda no permafrost parcialmente fundido comprometendo a estabilidade de construções em Fairbanks no Alasca.

As fotografias a seguir mostram danos em edificações causados pela fusão do permafrost.

Princípio físico 04
Fator de reflexão é a razão entre a energia radiante refletida e a incidente.
Fator de absorção é a razão entre a energia radiante absorvida e a incidente.
A superfície do gelo possui elevado fator de reflexão e baixo fator de absorção, isto é, ele reflete grande parte da energia solar incidente absorvendo muito pouco.
A superfície do mar pelo contrário possui elevado fator de absorção e baixo fator de reflexão, isto é, ela absorve grande parte da energia solar incidente refletindo muito pouco.
Conclusão: o gelo se aquece muito pouco devido a energia solar incidente e ao contrário a água do mar é bastante aquecida pela energia solar incidente.

Permafrost Ártico
O aquecimento planetário esta causando uma grande e rápida redução do permafrost no Ártico.
Esta rápida redução é causada pela  de retro-alimentação do processo de fusão, isto é, o aquecimento do mar acarreta fusão do gelo, aumentando a superfície do mar e a energia solar absorvida que por sua vez vai fundir mais gelo
As previsões estão mostradas no mapa abaixo.

Camada ativa.

Camada ativa é a camada de gelo que fica acima do permafrost, ela derrete no verão e congela no inverno.
É a camada que permite o crescimento das plantas, como nas regiões temperadas.


A fotografia mostra uma camada ativa no verão

A temperatura é tão baixa que as plantas ao morrerem não se decompõem por completo. Novas plantas nascem por cima das semi-apodrecidas e assim ocorrendo a cada ciclo. A matéria orgânica processada desta forma denominada de crioturbação fica abaixo da camada ativa e acima do permafrost que funciona como um depósito de carbono, da mesma maneira que um pântano coberto por húmus.

Ações do homem para entender o comportamento dos mantos de gelo.
As ações relacionadas abaixo demonstram o consenso e a urgência da comunidade científica internacional que entender as mudanças que ocorrem nos mantos de gelo e como a água comanda esta dinâmica é crucial para o futuro de nossa sociedade.

Fonte:
Dados quantitativos e imagens da publicação da revista Scientific American Brasil em março de 2008 de autoria da cientista Robin E Bell pesquisadora sênior do Observatório da Terra Lamont Doherty da Columbia University, presidente do comitê de pesquisa polar da National Academies e foi vice-presidente do grupo internacional de planejamento do Ano Polar Internacional.
Livro Planeta Terra em Perigo de Elizabeth Kolbert - Editora Globo - 1a edição 09/04/08

Mudanças climáticas