Calotta glaciale della Groenlandia: fusioni da record

COSA SUCCEDE ALLA CALOTTA GLACIALE DELLA GROENLANDIA?

A causa del costante aumento delle temperature, i recenti tassi di perdita della calotta glaciale della Groenlandia (GIS) sono molto elevati. Lo scioglimento dei ghiacciai sta lentamente alzando il livello dei mari di circa 1 millimetro all’anno. Tuttavia, i tassi di perdita non sono mai stati analizzati nel contesto della variabilità naturale del GIS. Per colmare questa lacuna, è stato effettuato uno studio che simula l’evoluzione della calotta durante l’epoca dell’Olocene, ovvero, da circa 11.000 anni a oggi. Quest’ultimo dimostra che anche se i tassi odierni sono molto simili ai più alti registrati durante l’epoca dell’Olocene, quelli futuri probabilmente saranno maggiori. L’attuale regressione dei margini della calotta è guidata dal ritiro dei ghiacciai di sbocco (fiumi di ghiaccio che si esauriscono nei fiordi e drenano l’interno della calotta). Per verificare la quantità di ghiaccio guadagnata e persa durante l’Olocene, è stato fatto affidamento a stime di temperature relative al passato, basandosi su rapporti (denominati δ¹⁸O) indicanti la presenza degli isotopi stabili Ossigeno-18 e Ossigeno-16 nelle molecole d’acqua, i quali contribuiscono alla formazione del nucleo di ghiaccio. Dato che l’acqua che contiene isotopi O-18 evapora più lentamente e si condensa più velocemente rispetto a quella contenente isotopi O-16, i rapporti forniscono informazioni sulla temperatura dell’aria quando vi sono delle nevicate.

Storia e scienza insieme per la ricerca

Ulteriori studi, condotti da ricercatori del dipartimento di geologia dell’Università del Buffalo, si sono serviti di una metodologia differente; piuttosto che basarsi sulle ricostruzioni δ¹⁸O, hanno analizzato delle collezioni di storie climatiche, prodotte dalla combinazione di ricostruzioni climatiche δ¹⁸O con le misure degli strati della calotta di ghiaccio. Questo modello ha permesso di misurare i cambiamenti formali della calotta in risposta alle variazioni delle precipitazioni, fornendo una ricostruzione più dettagliata. Gli autori hanno utilizzato queste raccolte per ricostruire la storia della parte sud occidentale del GIS, con una risoluzione talmente elevata che ha permesso loro di captare i processi fisici chiave. Questa zona è stata scelta per due motivazioni: in primo luogo, ridurre l’area di studio ha permesso di abbassare i costi computazionali; in secondo luogo, questa porzione di ghiaccio giace maggiormente sulla terra ed è più semplice da esaminare, i confini marittimi aggiungerebbero un ulteriore livello di complessità.

Questo modello ha consentito ai ricercatori di creare una serie temporale che analizza situazioni a partire da 11.700 anni fa, fino al 2100. Esaminando le storie, si sono resi conto che la zona sud occidentale della GIS si è ritirata verso destra tra 12.000 e 7.000 anni fa, dopo di ciò, i cambiamenti sono stati minimi. Nel periodo in cui le perdite hanno raggiunto il culmine, la calotta si stava riducendo di circa 6.000 miliardi di tonnellate al secolo, tassi di perdita simili a quelli attuali, ovvero circa 6.100 miliardi di tonnellate al secolo. Ahimè, per gli scienziati, il peggio deve ancora arrivare; lungo il XXI secolo, i tassi di perdita oscilleranno tra 8.800 e 35.900 miliardi di tonnellate, i numeri muteranno in base al livello di concentrazione dei gas serra, variabile negli anni.

DINAMICHE E CONSEGUENZE DELLA DISINTEGRAZIONE

Il futuro della calotta glaciale della Groenlandia è una delle questioni più complesse che la politica ambientale sta affrontando. La sua completa disintegrazione porterebbe a un aumento del livello dei mari di circa 7 metri, inondando molti insediamenti umani. I risultati paleoclimatici (la paleoclimatologia è la disciplina scientifica che studia il clima della Terra e le sue variazioni nel corso della storia del pianeta) indicano che le attuali traiettorie delle temperature globali porterebbero alla completa disintegrazione della calotta nei prossimi millenni. Delle valutazioni effettuate dall’IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) affermano che lo scioglimento completo si verificherebbe a un aumento minimo della temperatura di 1°C. Ulteriori studi, condotti da ricercatori dell’Università Complutense di Madrid, associano la totale fusione dei ghiacciai a un preciso aumento di 1,6°C. Le dinamiche di scioglimento e ricostruzione, rimangono ancora oggi un punto interrogativo. Per colmare quest’insufficienza, sono stati integrati i modelli di equilibrio e le dinamiche del GIS con quelli dell’economia del cambiamento climatico, il risultato è il modello DICE-GIS, con il quale vengono analizzate le politiche climatiche ottimali insieme a diversi parametri; il suo studio ha prodotto diversi risultati.

Cos’ha rilevato il modello DICE-GIS?

È stato dimostrato che la schematizzazione economico-geofisica integrata è un approccio promettente all’analisi dei principali cambiamenti del sistema terrestre; questa aiuterà a scoprire criteri e risultati alternativi, nonché la progettazione di strategie per prevenire cambiamenti catastrofici. Un percorso privo di politiche climatiche e linee guida porterebbe alla graduale fusione del GIS nel corso del prossimo millennio. Un buon piano di politiche climatiche potrebbe fermare il declino della calotta, ben al di sotto della completa disintegrazione o della soglia critica, dopo la quale non sarà possibile invertire la rotta; per esempio, le politiche basate sul costo sociale del carbonio (SCC) utilizzate oggi dai governi presentano un potenziale adatto per rallentare il riscaldamento in misura sufficiente a ridurre il rischio di disintegrazione irreversibile.

Un modo per comprendere l’impatto della disintegrazione della calotta glaciale della Groenlandia sulle politiche climatiche è stimare quanto l’aggiunta di danni o vincoli volumetrici del GIS modifichi l’SCC. Da quest’analisi, è emerso che il rischio di disintegrazione della calotta darebbe un ulteriore contributo al costo sociale del carbone o al costo complessivo del cambiamento climatico. Le simulazioni effettuate con DICE-GIS e modelli di grandi strati di ghiaccio indicano che c’è un forte squilibrio nelle variazioni di suddetti strati a temperature alte e basse; una politica indirizzata verso la riduzione delle temperature globali e della Groenlandia ai livelli preindustriali, produrrebbe una ricostruzione della calotta molto lenta rispetto all’attuale ritmo di fusione ad alte temperature. Anche se le temperature riuscissero a raggiungere i livelli necessari, la calotta potrebbe ricostituire i suoi attuali volumi, ma i tempi sarebbero così lenti che il danno non potrebbe essere annullato nella prospettiva temporale della politica climatica e degli insediamenti umani.

IL FONDAMENTALE RUOLO DELLE NEVICATE

Le nevicate hanno la duplice capacità di aggiungere massa e diminuirne lo scioglimento aumentando la luminosità della superficie, in modo da respingere le radiazioni solari. Configurare il bilancio di massa attuale e futuro della calotta ed il potenziale contributo all’innalzamento del livello del mare, richiede parametri di riferimento affidabili, collegamenti tra le singole nevicate e gli schemi di circolazione atmosferica che li producono. Degli studi precedenti hanno dimostrato che esistono due differenti regimi di nevicate: quelle associate esclusivamente ai processi delle ‘Ice-phase cloud’ (IC) e quelle caratterizzate da processi misti indicati dalla presenza di ‘Supercooled liquid water’ (CLW). Questi studi sfruttano due strumenti satellitari, il Cloud Profiling Radar (CPR) di Cloudsat e il Cloud-Aerosol Lidar di Calipso con polarizzazione ortogonale (CALIOP) per identificare le nevicate su tutta la calotta e suddividerle nei regimi di IC e CLW. Nel complesso, la maggior parte delle nevicate derivano da eventi IC (70%); inoltre, le nevicate di IC producono circa l’80% dell’intero accumulo di neve annuo. Durante i mesi estivi, quasi la metà della neve osservata è prodotta da eventi CLW (45%). Anche le caratteristiche macrofisiche delle nubi sono distinte, la profondità geometrica media delle nubi IC (4km) è maggiore di quella delle nubi CLW (2km). Istogrammi bidimensionali sulla distribuzione verticale della riflettività CPR mostrano che gli eventi IC incrementano costantemente la propria riflettività verso la superficie, mentre gli eventi CLW non lo fanno. È inoltre dimostrato che gli eventi IC sono collegati all’attività dei cicloni, quelli CLW avvengono generalmente su una larga scala di anomale altezze geopotenziali sopra la calotta glaciale della Groenlandia. Quest’analisi, se combinata con le previsioni climatiche future, potrebbe far luce sul modo in cui gli strati di ghiaccio risponderebbero ai cambiamenti del clima.

GEOINGEGNERIA SOLARE: UNA MISURA PER ATTENUARE LA FUSIONE?

L’attuale perdita di massa della calotta glaciale della Groenlandia è dovuta per il 60% alla fusione superficiale e al successivo deflusso dell’acqua di disgelo, per il restante 40% alla scomposizione dei ghiacci. Nella zona di ablazione, cioè dove si verifica la maggior parte della fusione superficiale, una grande parte dell’energia per la fusione viene fornita dall’assorbimento di flussi di onde corte, le quali potrebbero essere ridotte facendo uso di misure di geoingegneria solare. Tuttavia, si sa ancora molto poco sui potenziali impatti di queste misure e sulle conseguenti variazioni di produzione di acqua di disgelo, ma, complessivamente, i risultati mostrano che anche in presenza di emissioni di gas a effetto serra a bassa mitigazione (ssp585), la perdita di massa superficiale del GIS potrà essere allineata con lo scenario di emissioni di media mitigazione (ssp245) respingendo il flusso solare nella parte superiore dell’atmosfera di ~ 40 W / m² o ~ 1,5%. Oltre a ridurre il riscaldamento globale in linea con lo scenario ssp245, G6solar potrebbe ridurre la produzione d’acqua di disgelo su tutta la calotta ammortizzando la fusione-albedo, attenuando lo scioglimento della superficie del GIS di circa il 6%. Nonostante ciò, solamente misure di geoingegneria più intense permetterebbero di mantenere un bilancio di massa superficiale positivo fino alla fine di questo secolo, senza alcuna riduzione delle emissioni di gas serra.