Radioglaciología
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La radioglaciología es el estudio de glaciares , capas de hielo , casquetes polares y lunas heladas utilizando un radar de penetración de hielo . Emplea un método geofísico similar al radar de penetración terrestre y normalmente opera en frecuencias en las porciones de MF , HF , VHF y UHF del espectro de radio . [1] [2] [3] [4] Esta técnica también se conoce comúnmente como “Radar de penetración de hielo (IPR)” o “Sondeo de eco de radio (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 frecuencias de radio, lo que da como resultado valores de tangente , profundidad de la piel y atenuación de baja pérdida . Esto permite detectar los ecos de la base de la capa de hielo a través de espesores de hielo superiores a 4 km. [5] [6] La observación del subsuelo de masas de hielo mediante ondas de radio ha sido una técnica geofísica integral y en evolución en la 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 y de las capas de hielo y los glaciares, incluida la hidrología, el estado térmico, la acumulación, el historial de flujos, la estructura del hielo y la geología del lecho. [1] En la ciencia planetaria, 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]

Medidas y aplicaciones

La radioglaciología utiliza radares que miran hacia el nadir para sondear el subsuelo de los glaciares , capas de hielo , casquetes polares y lunas heladas y para detectar energía reflejada y dispersa desde dentro y debajo del hielo. [8] Esta geometría tiende a enfatizar la energía reflejada coherente y especular que resulta en formas distintas de la ecuación del radar. [21] [22] Los datos de radar recopilados generalmente se someten a un procesamiento de señales que va desde el apilamiento (o pre-suma) hasta la migración aRadar de apertura sintética (SAR) que enfoca 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 de radar de penetración de tierra (GPR) comerciales (o personalizados) [26] [27] hasta sirenas aéreas coherentes y con chirridos [28 ] [29] [30] a las implementaciones de imágenes de barrido, [31] multifrecuencia, [32] o polarimétrica [33] de tales sistemas. Además, radares estacionarios, sensibles a la fase y de onda continua modulada en frecuencia (FMCW) [34] [35][36] se han utilizado para observar la nieve, [37] las tasas de fusión de la plataforma de hielo, [38] la hidrología englacial, [39] la estructura de la capa de hielo, [40] y el flujo de hielo vertical. [41] [42] También se ha demostrado que el análisis interferométrico de los sistemas aéreos mide el flujo de hielo vertical. [43] Además, se han desarrollado instrumentos radioglaciológicos para operar en plataformas autónomas, [44] en sondas in situ, [45] en implementaciones de bajo costo, [46] utilizando radios definidas por software , [47] y explotando señales de radio ambientales. para sondeos pasivos. [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 modelos 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, laatenuación [63] [64] [65] del radar en el hielo y morfología del lecho. [66] [67] [68] ecos de cama Además, retornos de radar de capas englacial [69] se utilizan en los estudios de la radio estratigrafía 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 tela [84] [85]así como la ausencia o alteraciones de esa estratigrafía. [86] [87] [88] Los datos de radioglaciología también se han utilizado ampliamente para estudiar los lagos subglaciales [89] [90] [91] [92] [93] [94] y la hidrología glacial [95], incluida el agua englacial, [96 ] [97] [98] primeros acuíferos, [99] y su evolución temporal. [100] [39] [101] Los datos de radar de penetración de hielo también se han utilizado para investigar el subsuelo de las plataformas de hielo, incluidas sus zonas de puesta a tierra, [102] [103] tasas de fusión,[104] [105] distribución de salmuera, [106] y canales basales. [107]

Exploración planetaria

Actualmente hay dos radares que penetran el hielo en órbita alrededor de Marte : MARSIS y SHARAD . [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] Un radar de penetración de hielo también fue parte de la misión ROSETTA al cometa 67P / Churyumov – Gerasimenko . [17] Los radares de penetración de hielo también se incluyen 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 IGS sobre radioglaciología

La Sociedad Internacional de Glaciología (IGS) celebra una serie periódica de simposios centrados en la radioglaciología. En 2008 se celebró en la Universidad Politécnica de Madrid el “Simposio sobre Radioglaciología y sus Aplicaciones” . En 2013, el “Simposio sobre radioglaciología” se llevó a cabo en la Universidad de Kansas . En 2019, el “Simposio de las cinco décadas de radioglaciología” se celebró en la Universidad de Stanford .

Otras lecturas

Los siguientes libros y artículos cubren temas importantes en radioglaciología.

  • Allen C (2008) of-ice-2 / Una breve historia del sondeo por eco de radio del hielo. Earthzine.
  • Bingham RG y Siegert MJ (2007) Sondeo de eco de radio sobre masas de hielo polares. Revista de geofísica ambiental y de ingeniería 12 (1), 47–62.
  • Bogorodsky, VV, Bentley CR y Gudmandsen PE (1985) Radioglaciology. D. Reidel Publishing
  • Dowdeswell JA y Evans S (2004) Investigaciones de la forma y el flujo de las capas de hielo y los glaciares mediante sondeo por eco de radio . Reports on Progress in Physics 67 (10), 1821-1861.
  • Haynes M (2020) Ecuaciones de radar de superficie y subsuperficial para sondas de radar. Annals of Glaciology 61 (81), 135-142.
  • Hubbard B y Glasser NF (2005). Técnicas de campo en glaciología y geomorfología glacial. John Wiley e hijos.
  • Navarro F y Eisen O (2009). 11. Radar de penetración terrestre en glaciológico en Teledetección de Glaciares , Pellikka P y Rees GW (editores).
  • Pettinelli E y otros 6 (2015) Propiedades dieléctricas de análogos de hielo de satélites jovianos para exploración de radar subterráneo: una revisión. Reseñas de geofísica 53 (3), 593–641.
  • Schroeder DM, Bingham RG, Blankenship, DD, Christianson, K, Eisen, O, Flowers, GE, Karlsson, NB, Koutnik MR, Paden JD, Siegert, MJ (2020) Cinco décadas de radioglaciología. Annals of Glaciology 61 (81), 1-13.
  • Turchetti S, Dean K, Naylor S y Siegert M (2008) Accidentes y oportunidades: una historia del eco de radio de la Antártida, 1958–79. The British Journal for the History of Science 41 (3), 417–444.

Centros de Investigación en Radioglaciología

La investigación y la educación 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 relacionadas. Algunos grupos de investigación que son particularmente activos en esta área de investigación incluyen:

  • Universidad de Aberystwyth
  • Amherst College
  • El Instituto Alfred Wegener
  • La División Antártica Australiana
  • El British Antarctic Survey
  • Universidad Estatal de Boise
  • Universidad de Cardiff
  • El Centro para la Detección Remota de Mantas de Hielo (CReSIS) de la Universidad de Kansas
  • El Centro de Estudios Científicos (Valdivia, Chile)
  • La Escuela de Minas de Colorado
  • Universidad de Cornell
  • Universidad de Dartmouth
  • El estudio geológico de Dinamarca y Groenlandia
  • El Instituto de Tecnología de Georgia
  • El Centro de Vuelo Espacial Goddard
  • El Instituto de Ciencias Planetarias y Astrofísica, Grenoble
  • Colegio Imperial de Londres
  • El Laboratorio de Propulsión a Chorro del Instituto de Tecnología de California
  • El Instituto Coreano de Investigación Polar
  • Observatorio de la Tierra Lamont Doherty en la Universidad de Columbia
  • Universidad de Lancaster
  • Universidad Estatal de Montana
  • El Instituto Nacional de Investigación Polar, Tokio
  • Universidad de Newcastle
  • Universidad de Northumbria
  • El Instituto Polar Noruego
  • Universidad del Estado de Pensilvania
  • El Instituto de Ciencias Planetarias
  • El Instituto de Investigación Polar de China
  • El Centro Universitario de Svalbard
  • La universidad de alabama
  • La universidad de alaska
  • La universidad de arizona
  • La Universidad de bristol
  • La Universidad de California, Santa Cruz
  • La Universidad de Canterbury
  • University College de Londres
  • La Universidad de Colorado
  • La Universidad de Copenhague
  • La Universidad de Edimburgo
  • La Universidad de Exeter
  • La Universidad de Grenoble
  • La universidad de islandia
  • La universidad de leeds
  • La universidad de maine
  • La universidad de oregon
  • Instituto de Geofísica de la Universidad de Texas (UTIG)
  • La Universidad de Trento
  • La Universidad de Tübigen
  • La universidad de york
  • La Universidad de Washington
  • La universidad de zurich
  • Universidad Roma Tre
  • Universidad Sapienza de Roma
  • El Scott Polar Research Institute de la Universidad de Cambridge
  • The Scripps Institution of Oceanography en la Universidad de California, San Diego
  • Universidad Simon Fraser
  • El Instituto de Investigaciones del Suroeste
  • La Institución Smithsonian
  • Universidad Stanford
  • Universidad Estatal de San Petersburgo
  • Universidad de Swansea
  • El Instituto Federal Suizo de Tecnología, Zúrich
  • La Universidad Técnica de Dinamarca
  • La Universidad Politécnica de Madrid
  • Universidad Libre de Bruxelles
  • Universidad de Washington en St. Louis

Referencias

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