Un primo atlante mondiale per stimare i volumi d'acqua dei ghiacciai

L'evoluzione dei ghiacciai di montagna è una questione importante: in molti paesi fungono da serbatoi di acqua potabile, hanno un impatto economico in particolare attraverso il turismo e partecipano all'innalzamento del livello del mare. Questa evoluzione era fino ad allora poco conosciuta. Abbiamo appena pubblicato un atlante mondiale misurare le velocità di flusso e gli spessori di oltre 200 ghiacciai, nonché un articolo scientifico sulla rivista Nature Geoscience.

Nonostante le loro piccole dimensioni (727 km²) rispetto alle dimensioni combinate delle due grandi calotte polari, Antartide (000 milioni di km²) e Groenlandia (14 milioni di km²), lo scioglimento dei ghiacciai di montagna ha contribuito a 30% di innalzamento del livello del mare dagli anni '1960.

Al di là di questo impatto globale, il ruolo dei ghiacciai e la loro evoluzione è essenziale a livello locale, quindi il loro futuro è fonte di crescente preoccupazione per le aree montane e le loro pendici.

Ghiacciai poco conosciuti

Nonostante questo ruolo fondamentale dei ghiacciai, abbiamo solo un'idea molto limitata dei volumi di ghiaccio immagazzinati nei ghiacciai. Ciò è dovuto in particolare al fatto che i ghiacciai sono distribuiti a tutte le latitudini, in regioni spesso di difficile accesso. Lavorare direttamente sul campo è quindi molto complesso. Pertanto, le misurazioni dello spessore del ghiaccio attualmente esistono solo per poco più di1% dei ghiacciai sulla superficie terrestre (al di fuori delle calotte glaciali della Groenlandia e dell'Antartide).

A causa di questa mancanza di osservazioni, gli scienziati hanno sviluppato metodi indiretti per stimare la quantità di ghiaccio sulla Terra. Questi metodi erano inizialmente basati sull'area dei ghiacciai, facilmente mappabili da foto aeree o immagini satellitari.

Dagli anni 2000 sono emersi metodi basati sulla pendenza superficiale del ghiacciaio, quando i modelli numerici della superficie terrestre hanno iniziato a essere disponibili su scala globale.

Al di là del pendio, la velocità di scorrimento del ghiacciaio è un'informazione ancora più rilevante per stimare la distribuzione dello spessore del ghiaccio. I ghiacciai infatti scorrono sotto l'effetto del loro stesso peso; un'immagine spesso utilizzata è quella di un fluido altamente viscoso, come il miele. Pertanto, la mappatura della velocità di scorrimento del ghiacciaio è essenziale per stimare meglio la distribuzione degli spessori di ghiaccio e quindi il volume dei ghiacciai.

Tuttavia, le osservazioni sul campo di queste velocità di flusso sono, ancora una volta, molto limitate, ma l'enorme quantità di immagini prese dai satelliti ha aperto enormi opportunità per misurare il flusso di tutti i ghiacciai della Terra.

Satelliti in soccorso

Per quantificare la velocità del flusso di tutti i ghiacciai del mondo, i ricercatori dell'Institute of Environmental Geosciences di Grenoble e del Dartmouth College (USA) hanno utilizzato più di 800 paia di immagini satellitari. Queste immagini sono state acquisite tra il 000 e il 2017 dai satelliti Landsat-2018 della NASA e dai satelliti Sentinel-8 e Sentinel-1 dell'Agenzia spaziale europea (ESA). Questa nuova generazione di satelliti costituisce una rivoluzione per l'osservazione dei ghiacciai, con immagini di tutta la terra emersa acquisite sistematicamente ad intervalli di tempo regolari (da 2 a 5 giorni). Ad esempio, i satelliti Sentinel-16A e 2B acquisiscono un'immagine di ogni punto della superficie terrestre ogni 2 giorni, con la possibilità di osservare oggetti di dimensioni di poche decine di metri. Così, tra due immagini consecutive, in queste immagini è chiaramente visibile lo spostamento di un ghiacciaio.


Flusso dei ghiacciai nella Cordillera Blanca nelle Ande del Perù. La stima del deflusso ha consentito di evidenziare in questa regione volumi di ghiaccio inferiori rispetto alle stime precedenti, con conseguente impatto sulla disponibilità di acqua.

Autore previsto 

Sono stati necessari diversi milioni di ore di calcoli sui server dell'Università di Grenoble Alpes per assemblare un atlante unico del flusso di oltre 200,000 ghiacciai intorno alla Terra.

Uno dei principali contributi di questo atlante è la copertura di una grande diversità di ghiacciai, che vanno dai piccoli ghiacciai andini lunghi solo pochi chilometri, alle calotte glaciali dell'Artico canadese o ai campi di ghiaccio della Patagonia, che scorrono su aree di diverse migliaia di quadrati chilometri. Queste mappe consentono quindi di comprendere meglio il modo in cui scorrono i ghiacciai.

Illustrano l'ampia varietà di comportamenti, con ghiacciai che scorrono a poche decine di metri all'anno (come alcuni ghiacciai delle Alpi), e altri la cui velocità di flusso raggiunge diversi chilometri in un solo anno (ad esempio alcuni ghiacciai della Patagonia). Questo database unico consente ai ricercatori di vincolare meglio la rappresentazione dei ghiacciai nei modelli e quindi di stimare meglio la loro evoluzione futura.


Flusso del ghiacciaio Upsala, uno dei più grandi ghiacciai della Patagonia meridionale Icefield. I colori rossi indicano una velocità del flusso superiore a 1,5 km all'anno.

Autore previsto 

Inoltre, è questo esauriente atlante delle velocità del flusso di ghiaccio che ha consentito al nostro team di ristimare la mappatura della distribuzione dello spessore del ghiaccio e quindi del volume dei ghiacciai. Infatti, combinando le informazioni sulla velocità del flusso superficiale dei ghiacciai con quella del pendio superficiale, in un modello numerico che simula il modo in cui il ghiaccio scivola e si deforma, abbiamo quindi proposto una nuova rappresentazione della geometria del ghiacciaio.

In molte regioni i risultati di questo lavoro forniscono stime significativamente diverse dalle precedenti, con importanti ricadute sulla disponibilità di acqua potabile per il consumo, ma anche ad esempio per l'agricoltura o la produzione idroelettrica. Ad esempio, nei bacini dell'Indo e del Chenab, situati nell'Himalaya, gli stock d'acqua contenuti dai ghiacciai sarebbero superiori del 30% rispetto a studi precedenti. Al contrario, nelle Ande tropicali del Sud America, le nuove stime sono più allarmanti, con stock di acqua glaciale inferiori di quasi un quarto, aumentando così la pressione sulle risorse idriche in queste regioni.


Video che rappresentano gli spessori di ghiaccio dei ghiacciai Barpu e Chogo nel Karakoram (Himalaya).

Oltre a un nuovo inventario del volume dei ghiacciai, questo studio permette di ridefinire la geometria tridimensionale dei ghiacciai con maggiore precisione e in accordo con la meccanica del flusso di ghiaccio. Ciò è fondamentale per simulare al meglio l'evoluzione futura dei ghiacciai e, in particolare, per individuare i settori in cui i ghiacciai scompariranno e quelli in cui dovrebbero persistere, almeno fino alla fine del secolo, anche se in misura decisamente più ridotta.

Questo studio segna un importante miglioramento nella quantificazione della distribuzione dello spessore del ghiaccio. Tuttavia, la stima del volume dei ghiacciai rimane soggetta a notevoli incertezze, soprattutto nelle regioni del mondo dove le popolazioni sono fortemente dipendenti dai ghiacciai. Per ridurre al minimo queste incertezze e migliorare i risultati in queste regioni, è essenziale poter disporre di alcune osservazioni sul campo al fine di vincolare meglio la calibrazione della modellazione dello spessore. Questa fase di calibrazione è tanto più importante in quanto i ghiacciai sono oggetti vari, soggetti a molteplici condizioni ambientali. Di conseguenza, l'utilizzo nei modelli di leggi di comportamento stabilite sulla base di osservazioni fatte su alcuni ghiacciai è necessariamente fonte di incertezza.

Romain Millan, Post-dottorato in glaciologia, Grenoble Alpes University (UGA) et Antoine Rabatel, Glaciologo, Fisico presso l'Università di Grenoble Alpes, Grenoble Alpes University (UGA)

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto licenza Creative Commons. Leggi ilarticolo originale.

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