miniaturadeimagen|A nivel mundial, la masa de los glaciares ha disminuido de manera persistente (línea azul), con la tasa de disminución aumentando en los últimos años (barras rojas). Fig. 2. derecha|miniaturadeimagen| En estos «glaciares de referencia», el derretimiento estacional de los glaciares contribuye a la escorrentía; el balance anual (cambio neto de la masa glaciar) contribuye al aumento del nivel del mar. Es crucial para la supervivencia de un glaciar su balance de masa, del cual el balance de masa superficial (SMB), es la diferencia entre acumulación y ablación (sublimación y fusión). El cambio climático puede provocar variaciones tanto en la temperatura como en las nevadas, lo que provoca cambios en la superficie del balance de masa. Los cambios en el balance de masa controlan el comportamiento a largo plazo de un glaciar y son los indicadores climáticos más dicientes de un glaciar. Entre 1980 y 2012, el promedio de masa perdida de los glaciares que se reportan al Servicio Mundial de Monitoreo de Glaciares fue de −16 m. Esto incluye 23 años consecutivos de balances negativos de masa.
Un glaciar con un balance negativo sostenido, se encuentra fuera de equilibrio y empezara a retroceder, mientras que uno con un balance positivo sostenido, está fuera de equilibrio y empezara a avanzar. La disminución de los glaciares provoca la pérdida de la región baja del glaciar. Dado que las elevaciones más altas son más frías que las zonas más bajas, la desaparición de la porción más baja del glaciar reduce la ablación general, aumentando así el equilibrio de masa y restableciendo potencialmente el equilibrio. Sin embargo, si el balance de masa de una porción significativa de la zona de acumulación del glaciar es negativa, esta se encuentra en desequilibrio con el clima local. Un glaciar que se encuentra en estas condiciones, se derretirá si se mantiene este clima. El síntoma más claro de un glaciar en desequilibrio es el adelgazamiento a lo largo de toda su longitud. Por ejemplo, el glaciar Easton (foto abajo) en unas pocas décadas, probablemente se reducirá a la mitad de su tamaño, pero a un ritmo más lento, y se estabilizará en ese tamaño, a pesar de que la temperatura sea cálida. Sin embargo, el glaciar Grinnell (foto abajo) se reducirá a un ritmo cada vez mayor hasta desaparecer. La diferencia es que la parte superior del glaciar Easton se mantiene saludable y cubierta de nieve, mientras que incluso la zona alta del glaciar Grinnell está descubierta, se está derritiendo y se ha adelgazado. Los glaciares pequeños con pendientes poco profundas, como el glaciar Grinnell, tienen más probabilidades de desequilibrarse si se produce un cambio en el clima local.
En el caso de un balance de masa positivo, el glaciar continuará avanzando, expandiendo su área a baja altitud, lo que resultará en un mayor derretimiento. Si esto aún no genera un equilibrio, el glaciar seguirá avanzando. Si un glaciar se encuentra cerca de un gran cuerpo de agua, especialmente un océano, puede avanzar hasta que la pérdida de icebergs por desprendimiento genere un equilibrio.
Definiciones miniaturadeimagen|Acumulación, ablación (aquí mostrada como positiva) y el flujo neto de masa de un glaciar (la suma de ambas, considerando la ablación como negativa). Un año de balance es la combinación de una temporada de acumulación y una temporada de ablación.
Acumulación Los diferentes procesos mediante los cuales un glaciar puede ganar masa se conocen colectivamente como acumulación. La caída de nieve es la forma más evidente de acumulación. Las avalanchas, especialmente en ambientes montañosos empinados, también pueden añadir masa a un glaciar. Otros métodos incluyen la deposición de nieve transportada por el viento; la congelación de agua líquida, incluyendo agua de lluvia y agua de deshielo; la deposición de escarcha en varias formas; y la expansión de un área flotante de hielo por la congelación de hielo adicional sobre ella. Aunque la nevada es la forma predominante de acumulación en general, en situaciones específicas otros procesos pueden ser más importantes; por ejemplo, las avalanchas pueden ser mucho más significativas que las nevadas en pequeños circos glaciares.Knight (1999), pp. 27-28.
La acumulación puede medirse en un solo punto del glaciar o en cualquier área del mismo. Las unidades de acumulación son metros: 1 metro de acumulación significa que la masa adicional de hielo en esa área, si se transformara en agua, aumentaría la profundidad del glaciar en 1 metro.Paterson (1981), p. 43.
Ablación La ablación es el proceso opuesto a la acumulación e incluye todos los mecanismos mediante los cuales un glaciar puede perder masa. En la mayoría de los glaciares completamente terrestres, el principal proceso de ablación es la fusión; el calor que provoca esta fusión puede provenir de la radiación solar, del aire ambiente, de la lluvia que cae sobre el glaciar o del calor geotérmico desde el lecho glaciar. La sublimación del hielo directamente a vapor es un mecanismo importante de ablación en ambientes áridos, altitudes elevadas y regiones extremadamente frías, y en algunos casos puede representar la totalidad de la pérdida de hielo superficial, como ocurre en el glaciar Taylor, en las Montañas Transantárticas. La sublimación requiere una gran cantidad de energía en comparación con la fusión, por lo que niveles elevados de sublimación tienden a reducir la ablación total.Knight (1999), pp. 31-34.
El viento también puede erosionar la nieve de la superficie glaciar, y las avalanchas pueden retirar tanto nieve como hielo; estos procesos pueden ser significativos en ciertos glaciares. El calving (desprendimiento de hielo), mediante el cual bloques de hielo se separan del frente del glaciar al terminar en un cuerpo de agua, formando icebergs, representa una forma importante de ablación para muchos glaciares.
Al igual que la acumulación, la ablación puede medirse en un punto específico del glaciar o en una zona determinada del mismo, y sus unidades se expresan en metros.
Tasas, flujo de masa y año de balance Los glaciares suelen acumular masa durante una parte del año y perder masa durante el resto; estas se conocen, respectivamente, como la «temporada de acumulación» y la «temporada de ablación». Esta definición implica que la tasa de acumulación es mayor que la tasa de ablación durante la temporada de acumulación, y que ocurre lo contrario durante la temporada de ablación. Un «año de balance» se define como el tiempo entre dos mínimos consecutivos en la masa del glaciar, es decir, desde el inicio de una temporada de acumulación hasta el inicio de la siguiente. La superficie de nieve en estos mínimos, donde comienza nuevamente la acumulación al inicio de cada temporada de acumulación, puede identificarse en la estratigrafía de la nieve, por lo que el uso de los años de balance para medir el balance de masa glaciar se conoce como el método estratigráfico. La alternativa es utilizar una fecha fija en el calendario, pero esto requiere una visita de campo al glaciar cada año en esa fecha específica, lo cual no siempre es posible cumplir estrictamente, por lo que el método del año fijo puede presentar limitaciones.
Balance de masa El balance de masa de un glaciar es el cambio neto en su masa a lo largo de un año de balance o un año fijo. Si la acumulación excede la ablación en un año determinado, el balance de masa es positivo; si ocurre lo contrario, el balance de masa es negativo. Estos términos pueden aplicarse a un punto específico del glaciar, dando lugar al «balance de masa específico» para ese punto; o bien al glaciar en su totalidad, o a cualquier área dentro de él.
En muchos glaciares, la acumulación se concentra durante el invierno y la ablación durante el verano; a estos se les conoce como glaciares de «acumulación invernal». En otros casos, el clima local provoca que tanto la acumulación como la ablación ocurran en la misma estación. Estos se denominan glaciares de «acumulación estival»; hay ejemplos de este tipo en el Himalaya y el Tíbet. En estos glaciares, las capas que permiten monitorear fácilmente a los glaciares de acumulación invernal mediante el método estratigráfico no son utilizables, por lo que se prefiere el monitoreo por fechas fijas.
Línea de equilibrio En los glaciares cuya acumulación ocurre principalmente en invierno, el balance de masa específico suele ser positivo en la parte superior del glaciar; es decir, la zona de acumulación se encuentra en la parte alta de su superficie. La línea que divide esta zona de acumulación de la zona de ablación —la parte baja del glaciar— se conoce como línea de equilibrio. Esta es la altitud a la que el balance neto específico es cero.
La altitud de la línea de equilibrio, abreviada como ELA (por sus siglas en inglés), es un indicador clave del estado de salud del glaciar. Dado que la ELA suele ser más fácil de medir que el balance de masa total del glaciar, con frecuencia se utiliza como un indicador representativo de este.
Símbolos Las variables estándar más utilizadas en la investigación del balance de masa son: a, ablación. c, acumulación. b, balance de masa (c + a). ρ, densidad. h, espesor del glaciar. S, área. V, volumen. AAR, proporción del área de acumulación (accumulation-area ratio). ELA, altitud de la línea de equilibrio (equilibrium-line altitude).
Por defecto, una letra en minúscula se refiere al valor en un punto específico de la superficie del glaciar; una letra en mayúscula representa el valor correspondiente a todo el glaciar.
Métodos de medición
Balance de masa miniaturadeimagen|250x250px|El glaciar Easton, que retrocedió 255 metros entre 1990 y 2005, se espera que alcance el equilibrio. Para determinar el balance de masa en la zona de acumulación, se mide la profundidad del manto nival mediante sondeos, calicatas o estratigrafía de grietas. La estratigrafía de grietas utiliza las capas anuales visibles en las paredes de una grieta, similares a los anillos de los árboles, formadas por el depósito de polvo en verano y otros efectos estacionales.
La ventaja de este método es que proporciona una medición bidimensional del espesor del manto de nieve, en lugar de una medición puntual. Además, es útil en profundidades donde los sondeos o las calicatas no son viables.
En los glaciares templados, la resistencia al insertar una sonda aumenta de forma brusca cuando la punta alcanza el hielo formado el año anterior. La profundidad alcanzada indica la acumulación neta por encima de esa capa. miniaturadeimagen|250x250px|El glaciar Grinnell, en el Parque Nacional Glacier (Estados Unidos), muestra un retroceso de 1,1 km desde 1850, según el USGS. Las calicatas, que se excavan a través del manto de nieve residual del invierno anterior, permiten determinar tanto la profundidad como la densidad del manto nival. El balance de masa del manto de nieve se calcula multiplicando la densidad por la profundidad.
Independientemente del método utilizado para medir la profundidad, el valor observado se multiplica por la densidad para obtener la acumulación en equivalente de agua. Es necesario medir la densidad en primavera, ya que esta varía con el tiempo. Sin embargo, las mediciones realizadas al final de la temporada de ablación suelen ser consistentes para una misma zona de glaciares alpinos templados, por lo que no es necesario repetirlas cada año.
En la zona de ablación, las mediciones se realizan utilizando estacas insertadas verticalmente en el glaciar, ya sea al final de la temporada de deshielo anterior o al inicio de la actual. Al final de la temporada de ablación, se mide la parte de la estaca que ha quedado expuesta por el deshielo del hielo. La mayoría de estas estacas deben reemplazarse cada año, o incluso a mitad del verano.