14.1: Tipos de Hielo
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La capa de hielo marino alrededor de la Antártida fluctúa entre unos 21 millones de km 2 en invierno y alrededor de 1.3 millones de km 2 en verano, con la mayor parte del hielo marino antártico que dura solo un año. Los cambios estacionales en la capa de hielo son menos pronunciados en el Ártico, pasando de unos 14 millones de km 2 en invierno a 6.5 millones de km 2 en verano. Alrededor de la mitad del hielo marino en el Ártico dura más de un año para convertirse en hielo de varios años. Esta diferencia surge porque la Antártida está rodeada de agua, por lo que el hielo se expande en agua más cálida y eventualmente se derrite. El Océano Ártico está rodeado por continentes, por lo que solo alrededor del 10% del hielo escapa al Atlántico entre Groenlandia y Spitzbergen. El resto queda atrapado y se convierte en hielo de varios años o hielo perenne, con un promedio de alrededor de 7 años, y de 3-5 m de espesor, en comparación con el hielo del primer año con 1-2 m de espesor.
Formación de hielo marino
Debido al contenido de sal, el agua de mar comienza a congelarse a aproximadamente —1.8 o C, una temperatura menor que para el agua dulce. La formación de hielo comienza en la superficie con la formación de pequeños cristales de hielo en forma de aguja llamados frazil, que se acumulan y hacen que el agua parezca granizada y turbia; esta etapa se conoce como hielo graso (Figura\(\PageIndex{2}\) A). En aguas más tranquilas estos pequeños cristales pueden congelarse juntos en una fina capa superficial llamada nilas, que puede alcanzar un espesor de hasta 10 cm (Figura\(\PageIndex{2}\) B).
La acción de las olas puede romper los nilas en pequeñas esteras de 1-2 m de ancho, que luego chocan entre sí y forman formas redondeadas con bordes elevados, llamadas hielo para panqueques (Figura\(\PageIndex{2}\) C). Si las temperaturas permanecen frías, el hielo para panqueques se congela en forma de témpanos de hielo sólidos, una superficie dura que cubre el océano (Figura\(\PageIndex{2}\) D). Los témpanos de hielo luego se congelan juntos en campos de hielo
Una vez que se forman los témpanos de hielo, el agua debajo se aíslan y la pérdida de calor a la atmósfera disminuye, por lo que el agua ya no se enfría y no se produce más formación de hielo. Como resultado, el hielo marino joven suele ser relativamente delgado, no más de 3-4 m de espesor. El hielo puede hacerse más espeso a través de la precipitación; no hay mucha precipitación en los polos, pero debido a las bajas temperaturas, lo que ocurra tiende a acumularse en lugar de derretirse. Con el tiempo, el hielo y la nieve acumulados pueden aumentar el grosor total del hielo marino, pero aún así nunca se acercará al grosor del hielo glacial.
A medida que se forman los cristales de hielo marino, se excluye la mayor parte de la sal, por lo que el hielo marino contiene mucha menos sal que el agua de mar y se puede derretir para beber si es necesario Pero alrededor del 20% de la sal permanece atrapada en bolsas de agua entre los cristales de hielo. A medida que se excluyen las formas de hielo y las sales en estas bolsas, la salinidad del agua restante aumenta y puede llegar a ser demasiado salada para congelarse. Estas bolsas descongeladas de agua salobre hacen que el hielo marino sea un poco más suave y fangoso que el hielo de agua dulce, que es más duro y rígido. Eventualmente la mayor parte de esta salmuera se escapa, y el hielo marino se vuelve más sólido, pero cuando se trata de “hielo joven” puede ser más peligroso caminar sobre él que el hielo de agua dulce del mismo espesor. Por ejemplo, 7-8 cm de hielo de agua dulce son suficientes para soportar el peso de una sola persona, pero necesitarías al menos 15 cm de hielo marino para hacer lo mismo.
El agua salada muy fría y densa se escapa del hielo y se hunde. La salmuera está “sobreenfriada”; se enfría por debajo del punto de congelación normal del agua de mar, pero permanece líquida debido al alto contenido de sal. Cuando esta salmuera superenfriada entra en contacto con el agua circundante, hace que el agua que la rodea se congele, creando estalactitas de hielo hueco, o “brinículas” que pueden tener varios metros de largo. La salmuera continúa fluyendo a través de la brinícula hueca, y la brinícula crece hacia abajo (vea a continuación un increíble video de lapso de tiempo de formación de brinículas).
Cuando se forman las grandes capas de hielo marino, existen en una de dos formaciones. El hielo rápido, o hielo rápido en tierra, se refiere a las capas de hielo grandes y sólidas que están unidas a la tierra. El hielo en paquete consiste en los trozos de hielo marino más pequeños que flotan libremente. Pueden haberse formado independientemente, o pueden haberse desprendido del hielo rápido (Figura\(\PageIndex{3}\)).
El hielo flotante amortigua las olas y las corrientes, amortiguando la superficie del mar del movimiento. Por lo tanto, los cambios en la distribución de la capa de hielo pueden llevar a cambios en los patrones actuales, e incluso alterar la estructura del ecosistema. Pero el hielo de la manada también está sujeto a las corrientes que fluyen por debajo, y las capas de hielo están constantemente en movimiento, rompiéndose o siendo empujadas juntas. Cuando los trozos de hielo convergen, a menudo se doblan y se agrietan, o se anulan entre sí como en los límites convergentes de las placas litosféricas (sección 4.6). Estas colisiones pueden crear crestas de presión altas y dentadas, que pueden extenderse por varios kilómetros, y que crean peligros para los exploradores polares que navegan por el hielo (Figura\(\PageIndex{4}\)).
En los océanos polares, la capa de hielo no es uniforme. Hay una serie de áreas donde constantemente hay aguas abiertas, a pesar de que las áreas que las rodean están cubiertas de hielo. Estas regiones de aguas abiertas persistentes se denominan polinias (Figura\(\PageIndex{5}\)). Las polinias pueden ser el resultado de corrientes o vientos que mueven el hielo, o áreas de agua más cálida que impiden la formación de hielo. En Figura\(\PageIndex{5}\), vientos muy fuertes que soplan costa afuera del interior de la Antártida han creado una polenia cerca del borde de la capa de hielo.
