La cobertura de hielo marino en el Océano Ártico se encuentra en uno de sus niveles más bajos registrados, pero no hay unanimidad sobre cuándo desaparecerá ese hielo por completo durante los meses de verano.
por Adam Smeltz, Universidad Estatal de Pensilvania
Comprender las características y los movimientos del hielo remanente es un desafío constante para los científicos, pero un estudio realizado por investigadores de Penn State proporciona una nueva herramienta para explorar las características e interacciones del hielo, junto con las condiciones costeras. Mediante imágenes de radar , sensores de fibra óptica y sísmicos, el equipo de la Facultad de Ciencias de la Tierra y Minerales (EMS) identificó diferentes actividades sísmicas relacionadas con los tipos de hielo en movimiento.
El trabajo se publica en la revista Geophysical Research Letters .
El hielo marino a la deriva amenaza a las comunidades del Ártico, incluida la infraestructura, ya que puede chocar contra las formaciones estables que sustentan los lugares donde la gente vive y trabaja.
El nuevo método puede ayudar a las comunidades costeras a comprender el alcance, la fuerza y los peligros de estos movimientos de hielo durante diferentes estaciones, dijo Tieyuan Zhu, profesor asociado de geociencias y autor correspondiente del estudio.
«Este trabajo sienta las bases para evaluar las amenazas de determinados tipos de hielo marino que se desplazan en diferentes épocas del año», afirmó Zhu, quien también está afiliado al Instituto de Energía EMS. «En abril, los trozos de hielo suelen ser más pequeños, pero más abundantes. En enero, suelen ser más resistentes».
Zhu y Gabriel Rocha Dos Santos, doctorando en geociencias y primer autor del artículo, centraron su estudio cerca de Utqiaġvik, una ciudad de aproximadamente 4900 habitantes en el norte de Alaska. La región se conoce informalmente como la tierra del hielo fijo, en referencia al hielo fijo que se adhiere al suelo a medida que el hielo marino más pequeño se desplaza por el viento y las corrientes oceánicas. Los investigadores recopilaron datos sísmicos y de radar de dos grandes interacciones de trozos de hielo marino que impactaron contra hielo estacionario terrestre: el 4 de enero de 2022 y el 8 de abril de 2022.
Para determinar la actividad sísmica durante los impactos, el equipo utilizó datos de dos mecanismos: sismómetros de banda ancha que captan el movimiento del suelo y cables de fibra óptica tendidos a través de la tundra. Estos últimos emplearon la acústica para registrar patrones sísmicos a mayor distancia. La combinación de estos datos con observaciones visuales derivadas del radar permitió a los investigadores identificar diferentes tipos de impactos hielo-hielo y asociarlos con distintos temblores sísmicos.
El equipo afirmó que cree que estos temblores pueden ayudar a revelar las características y amenazas que plantea el desplazamiento del hielo marino, donde el monitoreo convencional se ve limitado por las duras condiciones del Ártico. Durante el evento de abril de 2022, los temblores generados por pequeños trozos de hielo fueron más intermitentes y de corta duración, a pesar de la robusta cobertura de hielo general. Tres meses antes, cuando se acumularon grandes y densos bancos de hielo, los investigadores detectaron temblores armónicos, o vibraciones más constantes.
Zhu describió los hallazgos como la primera evidencia que vincula los tipos de hielo ártico —y sus interacciones individuales— con señales sísmicas específicas. La conversión de los datos sísmicos a audio brindó a los investigadores una forma alternativa de interpretar, comprender y compartir la actividad sísmica en conjunto con las imágenes de radar.
«Podíamos oír la vibración, el temblor», dijo Dos Santos. «Es un sonido muy inquietante cuando se aceleran las grabaciones a 200 veces la velocidad real del movimiento del hielo».
La aceleración de la reproducción ayuda a distinguir las variaciones en la fricción y el deslizamiento del hielo, que ocurren durante períodos de varias horas, según los investigadores. Algunas grabaciones de baja frecuencia en abril de 2022 parecieron correlacionarse con un movimiento a menor velocidad cuando el hielo a la deriva y el hielo estacionario se habían bloqueado. El armónico más sostenido de enero de 2022 reflejó impactos de mayor masa y la transferencia de mayor momento de hielo a hielo.
«Las imágenes de radar proporcionan información útil, pero necesitábamos los datos sísmicos para mostrar lo que está sucediendo lejos de la superficie, lejos de la lente de la cámara», dijo Zhu.
La combinación de datos sísmicos y de radar constituye una nueva herramienta de investigación que puede impulsar futuros estudios para proteger a las comunidades costeras, según los investigadores. Zhu estimó que los residentes de Utqiaġvik viven a una distancia de hasta 30 metros de la costa, lo que los hace especialmente vulnerables a la erosión y las olas generadas por el hielo a la deriva.
«En el contexto de un Ártico que cambia rápidamente, este enfoque multisensorial podría ayudar a las comunidades a evaluar mejor los peligros inmediatos a medida que el hielo del Ártico continúa rompiéndose y golpeando las zonas costeras, ya que el hielo a la deriva puede ser difícil de caracterizar de otra manera», dijo Zhu.
Los nuevos conocimientos también pueden ser útiles para los residentes y quienes se ganan la vida en la zona. Los pescadores, por ejemplo, dependen del hielo marino como plataforma de pesca, por lo que necesitan saber si es estable, explicó Dos Santos.
«Lo que hemos descubierto es muy aplicable en diferentes regiones: en la Antártida, en Groenlandia, en Rusia», dijo Dos Santos, explicando que el trabajo podría replicarse con un uso similar de imágenes de radar y sensores sísmicos fácilmente disponibles .
Zhu dijo que su equipo, junto con otros colaboradores de Penn State, planea explorar 20 años de lecturas sísmicas y movimientos de hielo anteriores en la región del Ártico para ver cómo el enfoque de evaluación de datos integrados se sostiene frente a las evaluaciones de 2022 incluidas en el documento.
Más información: Gabriel Rocha dos Santos et al., Temblores sísmicos causados por interacciones de hielo fijo en el mar y la tierra cerca de Utqiaġvik, Alaska, Geophysical Research Letters (2025). DOI: 10.1029/2025gl117458
