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Radioglaciología

La radioglaciología es el estudio de glaciares , capas de hielo , casquetes polares y lunas heladas mediante radar de penetración de hielo . Emplea un método geofísico similar a...

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La radioglaciología es el estudio de glaciares , capas de hielo , casquetes polares y lunas heladas mediante radar de penetración de hielo . Emplea un método geofísico similar al radar de penetración terrestre y opera típicamente en frecuencias de las porciones MF , HF , VHF y UHF del espectro radioeléctrico . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] Esta técnica también se conoce comúnmente como "Radar de Penetración de Hielo (IPR)" o " Sondeo por Radio Eco (RES)".

Los glaciares son particularmente adecuados para la investigación por radar porque la conductividad , la parte imaginaria de la permitividad y la absorción dieléctrica del hielo son pequeñas en radiofrecuencias, lo que resulta en valores bajos de tangente de pérdida , profundidad de penetración y atenuación . Esto permite que los ecos de la base de la capa de hielo sean detectados a través de espesores de hielo mayores a 4  km. [ 5 ] [ 6 ] La observación subsuperficial de masas de hielo utilizando ondas de radio ha sido una técnica geofísica integral y en evolución en glaciología durante más de medio siglo. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] Sus usos más extendidos han sido la medición del espesor del hielo, la topografía subglacial y la estratigrafía de la capa de hielo. [ 15 ] [ 8 ] [ 5 ] También se ha utilizado para observar las condiciones subglaciales de las capas de hielo y los glaciares, incluyendo la hidrología, el estado térmico, la acumulación, la historia del flujo, la estructura del hielo y la geología del lecho. [ 1 ] En ciencias planetarias, el radar de penetración de hielo también se ha utilizado para explorar el subsuelo de los casquetes polares en Marte y los cometas. [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] Se planean misiones para explorar las lunas heladas de Júpiter. [ 19 ] [ 20 ]

Mediciones y aplicaciones

La radioglaciología utiliza radares orientados hacia el nadir para sondear el subsuelo de glaciares , capas de hielo , casquetes polares y lunas heladas , y para detectar la energía reflejada y dispersa desde dentro y debajo del hielo. [ 8 ] Esta geometría tiende a enfatizar la energía reflejada coherente y especular , lo que resulta en formas distintas de la ecuación del radar. [ 21 ] [ 22 ] Los datos de radar recopilados suelen someterse a un procesamiento de señal que va desde el apilamiento (o presumación) hasta la migración a radar de apertura sintética (SAR) enfocado en 1, 2 o 3 dimensiones. [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 22 ] Estos datos se recopilan utilizando sistemas de radar de penetración de hielo que van desde sistemas comerciales (o personalizados) de radar de penetración terrestre (GPR) [ 26 ] [ 27 ] hasta sondas aéreas coherentes y chirriadas [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] hasta implementaciones de imágenes de franja, [ 31 ] multifrecuencia, [ 32 ] o polarimétricas [ 33 ] de dichos sistemas. Además, se han utilizado radares estacionarios, sensibles a la fase y de onda continua modulada en frecuencia (FMCW) [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] para observar la nieve, [ 37 ] las tasas de fusión de las plataformas de hielo, [ 38 ] la hidrología englacial, [ 39 ] la estructura de la capa de hielo, [ 40 ] y el flujo vertical del hielo. [ 41 ] [ 42 ] También se ha demostrado que el análisis interferométrico de sistemas aerotransportados mide el flujo vertical del hielo. [ 43 ] Además, se han desarrollado instrumentos radioglaciológicos para operar en plataformas autónomas, [ 44 ] en sondas in situ, [ 45 ]] en despliegues de bajo costo, [ 46 ] utilizandoradios definidas por software, [ 47 ] y explotando señales de radio ambientales para sondeo pasivo. [ 48 ] [ 49 ]

La aplicación científica más común para las observaciones radioglaciológicas es la medición del espesor del hielo y la topografía del lecho. Esto incluye "mapas de lecho" interpolados , [ 6 ] [ 50 ] [ 51 ] [ 52 ] ampliamente utilizados en el modelado de capas de hielo y proyecciones de aumento del nivel del mar , estudios que exploran regiones específicas de capas de hielo, [ 53 ] [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ] [ 57 ] y observaciones de lechos glaciares. [ 58 ] [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ] La fuerza y ​​el carácter de los ecos de radar del lecho de la capa de hielo también se utilizan para investigar la reflectividad [ 62 ] [ 27 ] del lecho, la atenuación [ 63 ] [ 64 ] [ 65 ] del radar en el hielo y la morfología del lecho. [ 66 ] [ 67 ] [ 68 ] Además de los ecos del lecho, los retornos de radar de las capas englaciales [ 69 ] se utilizan en estudios de la radioestratigrafía de las capas de hielo [ 70 ] [ 71 ] [ 72 ] [ 73 ] [ 74 ] incluyendo investigaciones de acumulación de hielo , [ 75 ] [ 76 ] [ 77 ] [ 78 ] [ 79 ] flujo, [ 80 ] [ 81 ] [ 82 ] [ 83 ] y fábrica [ 84 ] [ 85 ] así como ausencia o perturbaciones de esa estratigrafía. [ 86 ] [ 87 ] [ 88 ] Los datos de radioglaciología también se han utilizado ampliamente para estudiar lagos subglaciales [ 89 ]] [ 90 ] [ 91 ] [ 92 ] [ 93 ] [ 94 ] e hidrologíaglacial [ 95 ] incluyendo agua englacial, [ 96 ] [ 97 ] [ 98 ] acuíferosde firn , [ 99 ] y su evolución temporal. [ 100 ] [ 39 ] [ 101 ] Los datos de radar de penetración de hielo también se han utilizado para investigar el subsuelo delas plataformas de hielo, incluyendo sus zonas de contacto con el lecho marino, [ 102 ] [ 103 ] tasas de fusión, [ 104 ] [ 105 ] distribución de salmuera, [ 106 ] y canales basales. [ 107 ]

Exploración planetaria

Actualmente hay dos radares penetradores de hielo orbitando Marte: MARSIS y SHARAD. [ 108 ] [ 109 ] [ 110 ] [ 111 ] [ 112 ] [ 113 ] [ 114 ] [ 115 ] [ 116 ] [ 117 ] Un radar penetrador de hielo también formó parte de la misión ROSETTA al cometa 67P / Churyumov – Gerasimenko . [ 17 ] Los radares penetradores de hielo también están incluidos en las cargas útiles de dos misiones planificadas a las lunas heladas de Júpiter : JUICE y Europa Clipper . [ 19 ] [ 118 ] [ 119 ] [ 120 ] [ 121 ] [ 122 ] [ 123 ]

simposios de la IGS

La Sociedad Glaciológica Internacional (SGI) organiza periódicamente una serie de simposios centrados en la radioglaciología. En 2008, el "Simposio sobre Radioglaciología y sus Aplicaciones" tuvo lugar en la Universidad Politécnica de Madrid . En 2013, el "Simposio sobre Radioglaciología" se celebró en la Universidad de Kansas . En 2019, el "Simposio de Cinco Décadas de Radioglaciología" tuvo lugar en la Universidad de Stanford .

Lecturas adicionales

Los siguientes libros y artículos abarcan temas importantes en radioglaciología.

instituciones de investigación

La investigación y la formación en radioglaciología se llevan a cabo en universidades e institutos de investigación de todo el mundo. Estos grupos se encuentran en instituciones y departamentos que abarcan geografía física , geofísica , ciencias de la Tierra , ciencias planetarias , ingeniería eléctrica y disciplinas afines.

Referencias

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