Entrevista del mes: Francisco José Navarro Valero. Parte I

Físico y glaciólogo e investigador polarCatedrático de Matemática AplicadaDirector del Grupo de Simulación Numérica en Ciencias e Ingeniería de la Universidad Politécnica de MadridPresidente de la International Glaciological Society

Colaboración Francisco Martín Colaboración Francisco Martín 08 Oct 2018 - 16:16 UTC

RAM. Por su larga extensión, la entrevista ha sido dividida en dos partes. Presentamos la primera y pronto saldrá la segunda.

Vd. es físico y desde hace muchos años se dedica al estudio de los glaciares ¿Cómo le surgió la oportunidad de comenzar a investigar en glaciología?

Soy efectivamente físico, aunque trabajo en un departamento de matemática aplicada. Pero mi actividad investigadora, desde finales de los años noventa, está centrada en la glaciología. Realmente, mi primer contacto con la investigación polar se produjo mucho antes, en 1983, poco después de acabar la carrera, cuando trabajé durante un par de años en la Universidad de California Los Ángeles en un proyecto de geofísica polar. Este trabajo incluyó una estancia de un año completo (noviembre 1983-noviembre 1984) en la Estación Polar Estadounidense Amundsen-Scott, en el Polo Sur. Por aquel entonces España no tenía siquiera un programa de investigación polar. Años más tarde, en 1996, ya trabajando en la Universidad Politécnica de Madrid, me incorporé al Programa Polar Español. Inicialmente como geofísico, trabajando en un proyecto de volcanología en Isla Decepción (donde participé en dos campañas) y más adelante cambié mi línea de investigación a la glaciología, a raíz de unas colaboraciones con glaciólogos de la Universitat de Barcelona y de la Academia Rusa de Ciencias. Mi primera campaña de campo de glaciología fue en 1999, en Svalbard (Ártico), junto con investigadores rusos. Desde entonces he participado en otras 7 campañas antárticas (2 en Isla Decepción y 5 en Isla Livingston) y 6 campañas en Svalbard, además de otra en Groenlandia. Mis estancias en tierras polares superan los 26 meses.

¿Cómo influyen las condiciones meteorológicas en la dinámica de un glaciar? ¿Son determinantes en ella o existen otros factores a tener en cuenta?

Más que las condiciones meteorológicas, es la climatología regional la que determina la existencia del glaciar en sí mismo. Es decir, que se cree y crezca el glaciar en un clima frío y húmedo, con suficiente precipitación en forma de nieve, parte de la cual se conserve a lo largo del verano para permitir la acumulación, o, por el contrario, disminuya y llegue quizá a desaparecer en un clima cálido. El clima es cambiante, y lo ha sido a lo largo de la historia. Sin embargo, los glaciares tienen un tiempo de respuesta muy lento a los cambios de clima, más lento cuanto mayor es el tamaño del glaciar. Por esta razón, muchos glaciares no están en equilibrio con el clima actual, más cálido que aquél bajo el que se formaron, y están por ello condenados a desaparecer a largo plazo. Excepciones a esto serían el manto de hielo de la Antártida oriental o las partes más altas de los glaciares montaña de ciertas regiones. Por otro lado, las condiciones meteorológicas tienen un efecto en ocasiones bastante rápido sobre la dinámica de un glaciar. Por ejemplo, los eventos de altas temperaturas implican abundante fusión de nieve o hielo en la superficie del glaciar. El agua de fusión generada se infiltra a menudo hasta el lecho del glaciar, lubricándolo y dando lugar a eventos de aceleración súbita del glaciar. Algo parecido ocurre cuando se producen fuertes precipitaciones líquidas. En los glaciares que terminan en mar, los eventos de fusión y lluvia también contribuyen a aumentar la descarga de icebergs. Por el contrario, los episodios de fuertes nevadas proporcionan al glaciar una capa protectora que aísla al hielo glaciar del calor de la atmósfera y contribuye por lo tanto a preservar el glaciar.

Sin embargo, hay otros factores a tener en cuenta. En particular, los referentes a la geometría de la superficie del glaciar y de su lecho. Por ejemplo, los glaciares con pendientes más suaves reaccionan más rápidamente a los cambios del clima. Debido a la escasa pendiente, un determinado aumento de la altitud hasta la cual predomina la fusión frente a la acumulación (la llamada línea de equilibrio) afecta a una gran área del glaciar. En un glaciar con elevada pendiente, sin embargo, ese mismo aumento de altitud de la línea de equilibrio resulta en un aumento muy pequeño del área del glaciar sometida a condiciones de fusión. La topografía del lecho es particularmente importante en los glaciares que terminan en mar. Los glaciares con lecho por debajo del nivel del mar y con pendiente positiva en dirección al mar son más inestables. Esto se debe a que un retroceso del glaciar supone que su parte terminal se desplace a zonas de aguas más profundas, lo que acelera el flujo del glaciar y el desprendimiento de icebergs, y con ello la pérdida de masa del glaciar. La situación inversa se da en los glaciares cuyo lecho tiene pendiente negativa en dirección al mar; éstos son mucho más estables.

¿Cómo se lleva a cabo la modelización matemática de un glaciar?

Colocación de estacas en el glaciar Johnsons, en isla Livingston, durante una de las campañas antárticas llevadas a cabo por España

Para establecer un modelo físico-matemático de un glaciar, se debe definir en primer lugar la geometría actual del glaciar, es decir, su tamaño y su forma. La superficie se determina mediante medidas topográficas, realizadas desde la propia superficie, o con fotografías estereoscópicas aéreas o satelitales, o bien altimetría (radar o laser) desde avión o satélite. La topografía del lecho glaciar se determina a partir de espesores de hielo obtenidos habitualmente con georradar. Una vez definida la geometría, se establecen las ecuaciones que gobiernan el comportamiento dinámico y térmico del glaciar, que son las ecuaciones de conservación de masa, momento y energía. Estas ecuaciones se complementan con una relación constitutiva, que determina el comportamiento mecánico del hielo glaciar (cómo responde a las fuerzas aplicadas). Curiosamente, las ecuaciones que se utilizan son las propias de un fluido altamente viscoso, no las de un sólido, puesto que el hielo glaciar fluye, deformándose lentamente bajo el efecto de la gravedad. Finalmente, para que estas ecuaciones puedan resolverse necesitamos establecer lo que se denominan condiciones iniciales y de contorno, es decir, cuáles son las velocidades y temperaturas del glaciar en el momento actual y cuáles serán esos valores, en la frontera del glaciar (superficie más lecho), a lo largo del periodo de simulación. La solución de estas ecuaciones, con las condiciones iniciales y de contorno establecidas, nos dirá cómo evolucionarán la velocidad y la temperatura del glaciar, y el tamaño y la forma de éste, con el paso del tiempo. Variando las condiciones de contorno, de forma que representen distintos escenarios de clima, podremos comprender cómo responderá el glaciar a esos cambios de clima. La dificultad de las ecuaciones y la complejidad de la geometría del glaciar exigen la solución de las ecuaciones mediante métodos numéricos implementados en programas de ordenador que se ejecutan en potentes procesadores.

Taladrando el manto de nieve superficial de uno de los glaciares próximo a la BAE Juan Carlos I, en isla Livingston, durante una campaña antártica.

Se tiene la idea que los glaciares del mundo están en retroceso, pero ¿es esto cierto en todos los casos?

Aunque la mayoría de los glaciares están actualmente en retroceso (según hemos indicado antes, no están en equilibrio con el clima actual), en algunas regiones se producen en ocasiones periodos de avance, bien debido a enfriamiento regional sostenido durante un periodo de varios (diez o más) años o a un aumento de la precipitación en forma de nieve, o a ambos procesos simultáneamente. Esto ha ocurrido recientemente, por ejemplo, en la parte norte de la Península Antártica e islas circundantes (la zona de la Antártida más próxima a Patagonia) o en Nueva Zelanda. La parte septentrional de la región de la Península Antártica, donde se encuentran las bases antárticas españolas Juan Carlos I y Gabriel de Castilla, es una de las zonas del planeta se sufrieron un mayor calentamiento durante la segunda mitad el siglo XX, con el consiguiente retroceso de los glaciares, Sin embargo, durante los 15 primeros años del siglo actual ha sufrido un enfriamiento bastante sostenido que ha resultado en una deceleración notable de la pérdida de masa (incluso con ganancias locales) o en un engrosamiento de la capa activa del permafrost, es decir, la parte del suelo que se descongela durante el verano. En los dos últimos años, se ha retornado en esta zona a condiciones de calentamiento.

Hemos mencionado anteriormente que los glaciares responden lentamente a los cambios de clima, y que el tiempo de respuesta depende del tamaño del glaciar. Esto, combinado con los periodos de calentamiento y enfriamiento regional, da lugar a situaciones curiosas. Por ejemplo, en una misma zona se pueden observar dos glaciares muy próximos entre sí (y por lo tanto sometidos a las mismas condiciones climáticas), uno de los cuales está avanzando y otro retrocediendo. Si se da una situación de este tipo es porque los glaciares son de tamaño substancialmente distinto, y por lo tanto tienen distinto tiempo de respuesta. En consecuencia, uno de ellos, por ejemplo el más pequeño, puede estar retrocediendo debido a un periodo de calentamiento reciente, mientras que el más grande está quizá avanzando en respuesta a un periodo de enfriamiento anterior y todavía no ha respondido al calentamiento más reciente.

Francisco Navarro fotografiado en isla Livingston, durante una de las campañas antárticas en las que ha participado.

Continúa en Parte II https://www.tiempo.com/ram/467451/entrevista-del-mes-francisco-jose-navarro-valero-parte-ii/

Esta entrada se publicó en Entrevistas y está etiquetada con Entrevista del mes, Francisco José Navarro Valero, en 08 Oct 2018 por Francisco Martín León
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