Un nuovo studio rivela la sottostima della perdita di ghiaccio in Groenlandia

La perdita di ghiaccio in Groenlandia e il suo impatto sul livello del mare

Un recente studio sulla massa del manto glaciale della Groenlandia ha rivelato che le ricerche precedenti avevano sottostimato la perdita di ghiaccio di circa il 20%, il che potrebbe portare ad aumenti inaspettati del livello del mare. Tuttavia, lo studio ha anche portato buone notizie riguardo ai progressi tecnologici utilizzati per effettuare tali misurazioni.

• La perdita di ghiaccio in Groenlandia e il suo impatto sul livello del mare

• Metodologie di ricerca e avanzamenti tecnologici

• Sfide nella misurazione della perdita di massa del ghiaccio

• Impatto sul livello del mare e proiezioni future

Lo studio, pubblicato lo scorso mese sulla rivista Nature, cattura efficacemente la perdita di ghiaccio ai margini dei ghiacciai dove incontrano il mare. I ricercatori hanno registrato manualmente i cambiamenti ai margini del ghiaccio e hanno anche addestrato algoritmi per monitorare lo scioglimento lungo il confine dove il ghiacciaio incontra il mare.

Le ricerche precedenti si concentravano principalmente sulla cattura dello scioglimento all’interno di una maschera di ghiaccio fissa, un perimetro stabilito, del manto glaciale, che spesso non teneva conto degli impatti notevoli del distacco di ghiaccio dai margini del manto glaciale. La nuova ricerca indica che 1.000 gigatonnellate di ghiaccio non erano state contabilizzate nelle stime precedenti.

Poiché i bordi più bassi del manto glaciale sono immersi nell’acqua, la perdita di ghiaccio precedentemente non notata non ha avuto un impatto diretto sull’innalzamento del livello del mare. Tuttavia, l’assottigliamento del manto glaciale potrebbe accelerare ulteriormente lo scioglimento e permettere al ghiaccio attualmente situato sulla terra di scivolare nell’acqua, aumentando il livello del mare.

Metodologie di ricerca e avanzamenti tecnologici

I ricercatori hanno studiato 207 ghiacciai utilizzando 236.328 osservazioni satellitari raccolte dal 1985 al 2022, alcune raccolte manualmente e altre assemblate dall’intelligenza artificiale, per osservare lo scioglimento lungo il perimetro del ghiaccio. Questo approccio affronta i limiti dei metodi precedenti di misurazione della perdita di ghiaccio in Groenlandia, che incontravano difficoltà nel catturare i cambiamenti ai margini del ghiaccio a causa dei perimetri fissi studiati.

L’accesso più rapido a set di dati più grandi e l’IA non hanno solo cambiato il modo in cui la ricerca può essere condotta, ma anche i tipi di domande che possono essere poste e risposte. I ricercatori possono ora guardare ai processi di scioglimento su una scala molto più ampia, piuttosto che solo in un luogo, ha detto Chad Greene, autore principale dello studio e glaciologo e specialista di telerilevamento presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA.

“Vent’anni fa, il campo era affamato di dati. Eravamo così desiderosi di qualsiasi pezzo di dati extra che potessimo ottenere”, ha detto Greene. “E ora quel paradigma si è davvero capovolto, dove improvvisamente abbiamo così tanti dati… e potenza di elaborazione e quindi è solo una questione di scrivere algoritmi per setacciare e trovare quali sono i segnali più coerenti e significativi.”

Sfide nella misurazione della perdita di massa del ghiaccio

Le stime della perdita di massa del ghiaccio in Groenlandia erano precedentemente acquisite da tre metodi: calcoli dell’elevazione dei ghiacciai utilizzando l’altimetria satellitare, che mostra quanto sono spessi, studi della loro velocità superficiale e misurazione del tiro gravitazionale dei manti glaciali tramite The Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), un insieme di satelliti. Ogni metodo presenta sfide nel misurare accuratamente la perdita di massa del ghiaccio.

L’altimetria satellitare utilizza satelliti per determinare l’elevazione della superficie terrestre. Il metodo utilizza colpi laser per misurare l’elevazione precisa della superficie del ghiaccio, ma fatica a includere i margini del manto glaciale. Per mitigare ciò, gli scienziati definiscono un perimetro fisso del manto glaciale che esclude i margini problematici. I cambiamenti nel manto glaciale al di là di quel confine non vengono registrati.

Per studiare la velocità della superficie del ghiaccio, i ricercatori confrontano immagini di un ghiacciaio scattate in momenti diversi per vedere come si è mosso. Ma oltre un “flux gate” fisso, un altro perimetro stabilito dai ricercatori, i cambiamenti non vengono catturati. Il flusso di ghiaccio descrive il movimento del ghiaccio dall’interno del manto glaciale ai margini.

Quando i manti glaciali perdono massa, perdono un po’ del loro tiro gravitazionale, ma i satelliti GRACE faticano a misurare quei cambiamenti nei fiordi profondi e stretti attraverso i quali il ghiaccio della Groenlandia si scarica, ha spiegato Greene. Il ghiaccio in questi fiordi è spesso già sotto il livello del mare, quindi quando viene perso, viene immediatamente sostituito dall’acqua di mare e il tiro gravitazionale non cambia.

Impatto sul livello del mare e proiezioni future

Quando Marco Tedesco, professore Lamont presso il Lamont-Doherty Earth Observatory della Columbia University e scienziato aggiunto presso il NASA Goddard Institute for Space Studies, ha iniziato la sua ricerca intorno al 2001, doveva aspettare settimane o mesi per ricevere i dati inviati su un CD. Ma con la standardizzazione dei dati dei modelli e la disponibilità di satelliti come GRACE, lanciato nel marzo 2002, i ricercatori potevano ampliare il loro campo di osservazione.

Le prime osservazioni di GRACE hanno mostrato che tra il 2002 e il 2023, la Groenlandia ha perso circa 270 gigatonnellate di ghiaccio all’anno, il che causerebbe un innalzamento globale del livello del mare di 0,03 pollici all’anno.

I nuovi strumenti hanno scoperto che più ghiaccio si era sciolto di quanto si pensasse in precedenza, hanno scoperto Greene e il suo team nel loro recente studio. Sebbene la perdita abbia un impatto diretto minimo sull’innalzamento del mare, dicono, l’aggiunta di più di 1.000 gigatonnellate di acqua dolce all’Oceano Atlantico settentrionale può cambiare la galleggiabilità dell’acqua, il che potrebbe rafforzare le correnti costiere della Groenlandia e alterare il corso delle future interazioni tra ghiaccio e oceano. Gli iceberg che si sciolgono rilasciano grandi quantità di acqua dolce nei fiordi, che possono influenzare il flusso di calore dell’oceano.

L’innalzamento del livello del mare e l’espansione degli oceani non sono uniformi in tutto il mondo e, man mano che il ghiaccio della Groenlandia si scioglie, anche la redistribuzione dell’innalzamento del livello del mare sarà influenzata dal declino del tiro gravitazionale delle masse di ghiaccio in contrazione e dai cambiamenti nei luoghi in cui la Groenlandia rilascia acqua.

Entro il 2100, secondo uno studio pubblicato su Nature, la Groenlandia perderà ghiaccio a un ritmo più veloce di qualsiasi periodo negli ultimi 12.000 anni e, secondo un altro studio, il flusso di ghiaccio del nord-est della Groenlandia contribuirà all’innalzamento del livello del mare sei volte tanto quanto i modelli precedenti avevano previsto.

“Matematicamente parlando, stiamo inseguendo qualcosa che non solo sta cambiando, ma sta anche accelerando e quasi sfuggendo alle nostre capacità di osservare le cose”, dice Tedesco.

Ma l’apprendimento automatico e l’intelligenza artificiale diventeranno grandi protagonisti nell’aiutare la nuova generazione di scienziati ad accedere ai dati e rispondere alle domande in modo meno dispendioso in termini di tempo, ha detto.

“Con l’intersezione della scienza informatica [e la disponibilità dei dati], ci sarà una comprensione ancora migliore dei processi e degli strumenti che ci permettono di fare simulazioni migliori, utilizzando risorse migliori e avendo risposte su una scala temporale molto più breve di prima”, ha detto.

Un assottigliamento del manto glaciale può accelerare lo scioglimento, ha detto Xavier Fettweis, un esperto di bilancio di massa del ghiaccio presso l’Università di Liegi in Belgio, attraverso un processo noto come feedback di elevazione dello scioglimento che si verifica quando il manto glaciale entra in un ciclo di diminuzione dell’altezza della superficie e la perdita di massa di ghiaccio dalla sua massa superficiale aumenta. Man mano che il ghiaccio si scioglie e la superficie del ghiacciaio scende, le temperature superficiali aumentano, promuovendo ulteriore scioglimento del ghiaccio.

La perdita di 100 metri di ghiaccio può aggiungere un ulteriore riscaldamento di un grado Celsius a livello locale. Si prevede che il manto glaciale si assottiglierà di circa 200-300 metri entro l’anno 2100 nelle aree più vicine ai margini.

“Una preoccupazione chiave è evitare un punto di non ritorno in cui l’assottigliamento del manto glaciale è così grave che anche se torniamo alle condizioni climatiche preindustriali, lo spessore del manto glaciale sarà troppo piccolo per recuperare”, dice Fettweis.

I tassi di perdita di massa del ghiaccio nel XXI secolo sono previsti essere significativamente più alti di quelli dell’era preindustriale, ma variano ampiamente in risposta a diversi scenari della concentrazione di gas serra nell’atmosfera, ha scoperto uno studio del 2020 della rivista Nature. In uno scenario di basse emissioni, la perdita di massa prevista nel ventunesimo secolo è di 8.800 miliardi di tonnellate metriche, ma in uno scenario di alte emissioni, fino a 35.900 miliardi di tonnellate metriche potrebbero essere perse in quel periodo di 100 anni.

L’unico modo per salvare il ghiaccio sarebbe il raffreddamento e la formazione di nuovo ghiaccio, dice Tedesco. Ma lui crede che ciò non accadrà, perché anche se il CO2 non viene più pompato nell’atmosfera, ci vorranno almeno 50-100 anni perché l’atmosfera elimini l’anidride carbonica che è già presente. Ecco perché processi come la cattura del carbonio diventeranno sempre più importanti.

Anche con i progressi nella comprensione rispetto a 20 anni fa, “c’è sempre di più che dobbiamo sapere e ci sono sempre nuove cose che dobbiamo fare per migliorare la nostra comprensione della Groenlandia”, ha detto Tedesco. “Non è risolto. Non sarà mai risolto.”

Ma le nuove tecnologie e i metodi di ricerca possono aiutare a risolvere alcune delle incertezze, ha detto.

“Più impariamo sull’interazione tra i diversi componenti, meglio possiamo [sviluppare] queste stime”, dice Tedesco. “Abbiamo bisogno di più osservazioni dell’interazione dell’oceano con i ghiacciai, e dobbiamo capire meglio dove sta andando l’acqua.”