giovedì 7 marzo 2013

Arcobaleno groenlandese


L'arcobaleno di Meltlandia ha solo 3 colori: il bianco, il grigio scuro e l'azzurro. Ma sono colori vividi. Continuano a far sognare, però non saprei dire che tipo di sogni.


Bianco come la calotta, scuro come la cryoconite 


In un importante lavoro di detenzione paleoclimatica centrato sull'ultimo interglaciale,  Dahl-Jensen et al. (2013) - pubblicando i risultati del progetto NEEM, vedi contributo fotografico qui - suggeriscono che la calotta di ghiaccio della Groenlandia potrebbe essere più stabile di quanto si pensasse, essendo resistita ad un periodo pluri-millenario di circa 6 millenni durante l'ultimo interglaciale (Eemiano: fra i 118 e i 126.000 anni or sono) con temperature fra i 5 e gli 8 gradi C al di sopra della media dei più recenti 1000 anni, un periodo nel quale, mediamente, lassù ha fatto meno caldo che nell'ultimo decennio.
Masson-Delmotte et al.
La sua fusione, all'epoca, si stima che contribuì ad un incremento di circa 2 m del livello globale dei mari, rispetto ad un totale di 4-8 m ricostruito dai record geologici, il che implica anche il ruolo determinante giocato sia all'epoca e sia in futuro dall'Antartide come sorgente dominante del mutamento del livello dei mari.
La notizia è stata interpretata come una ventata di ottimismo circa il ruolo che avrebbe la calotta dell'isola nordica nel determinare i rischi futuri indotti dal GW.

Masson-Delmotte et al.
La questione, però, è più complessa e meno banale di quel che potrebbe sembrare a prima vista: negli ultimi due decenni il contributo della Groenlandia all'incremento dei livello globale dei mari (effetto eustatico) sta avvenendo con un rateo più che doppio rispetto a quello dell'Antartide, per cui almeno finché questo rapporto non sarà identico, se non dimezzato, la cosa mi pare tutt'altro che trascurabile. L'isola, al momento, è il contendente principale perché il suo bilancio di massa è fortemente dominato dalla fusione superficiale estiva: il feedback positivo dell'albedo insieme alla fusione superficiale e alla ridotta riflettività del ghiaccio più scuro hanno raddoppiato la superficie di fusione nel solo ultimo decennio.

Il 2012 è stato estremo, in tal senso. Vedi il report della neonata (da un paio di mesi) sezione speciale dedicata a Meltlandia da parte del NSIDC, questo articolo e il video di Marco Tedesco et al. a seguire.



Questo non significa che l'Antartide non possa prima o poi scalzare la Groenlandia dalla attuale posizione numero 1 in termini di contributo eustatico all'incremento del livello dei mari e la cosa, fra l'altro, quando avverrà non dovrebbe nemmeno sorprendere più di quel tanto considerando il quantitativo di ghiaccio presente nel continente australe, di un ordine di grandezza superiore rispetto a quello che ricopre l'isola danese. Ed è probabile che lo sbilancio energetico planetario causato dall'elevato accumulo in atmosfera dei gas serra - squilibrio espresso in primo luogo attraverso un massiccio accumulo di energia negli oceani, vedi anche qui, qui, qui e qui - stia erogando sufficiente potere erosivo per destabilizzare i previsti 3,3 m di livello dei mari nella porzione marina della calotta dell'Antartide Occidentale. E questo anche se i cambiamenti climatici connessi dovessero portare ad un contenuto aumento percentuale delle precipitazioni nevose sufficiente a ribaltare il bilancio di massa e a ridurre così il contributo eustatico dei ghiacciai in fusione.


Indipendentemente dal suo contributo eustatico, attraverso il suo bilancio di massa glaciale la Groenlandia gioca un ruolo importante per il clima del Nordatlantico per es. nell'influenzare uno dei "talloni d'Achille" del sistema climatico globale, la circolazione termoalina oceanica e la corrispondente circolazione di rovesciamento meridionale atlantica (AMOC). E il clima del Nordatlantico, come sappiamo, fluttua in parziale risposta ai cambiamenti che avvengono nella vicina isola nordica.
Le differenze principali fra la moderna era antropocenica e l'interglaciale eemiano suggeriscono che  i cambiamenti climatici di origine antropica potrebbero indurre una risposta criosferica differente rispetto a quella che si verificò durante l'Eemiano.



Oggi le concentrazioni di gas serra aumentano ben oltre (120-250%) i valori raggiunti al picco eemiano, guidando il GW odierno e il suddetto accumulo di energia termica negli oceani, in netto contrasto con l'ultimo interglaciale al picco quando il riscaldamento fu sostanzialmente trainato dal potente forcing orbitale con le alte latitudini boreali meta di un surplus di energia solare, rispetto a oggi, di un valore pari a 30-50 Wm^-2 (vedi prima figura sopra a sx) tale da indurre un classico caso di importante cambiamento climatico dato da forcing regionale ed effetti a cascata più generali. Il clima dell'Antropocene, invece, è forzato per circa i 4/5 dalle elevate e crescenti concentrazioni di gas serra in combutta con la produzione di aerosol. Quest'ultimi - dopo essere diminuiti nella seconda metà del XX secolo - sono oggi ancora in crescita soprattutto nella forma del famigerato black carbon (che può avere locali effetti devastanti nelle zone glaciali boreali, vedi figura sopra a dx). Questo tipo di irradianza solare degli ultimi 30-40 anni.
forzante esterna sta chiaramente sopraffacendo sia quella dei tempi lunghi, cioè il forcing orbitale moderno volgente al raffreddamento (vedi seconda figura sopra a sx), sia quella dei tempi più corti, vale a dire la diminuzione dell'


Poiché la superficie della calotta groenlandese subisce una fusione molto più stagionale rispetto a quella antartica -  come visto prima contribuendo all'effetto eustatico con un fattore doppio rispetto alla calotta antartica, con un deflusso annuo di acque da fusione accelerante nell'ultimo decennio - la presenza vieppiù importante di impurità di origine antropica assorbenti luce (derivanti sia da incendi forestali, vedi anche qui, sia da produzione di fuliggine industriale da combustione fossile) diventa un fattore importante, fornendo un contributo ulteriore ad un meccanismo che non fa che moltiplicare il feedback criosferico dell'albedo in modalità presumibilmente assente durante l'Eemiano.
In questo senso, è interessante il progetto Dark Snow Project che intende sollecitare donazioni a favore di un fondo per la creazione di una campagna e di un laboratorio progettati per valutare l'impatto dei crescenti incendi selvaggi sull'oscuramento della calotta glaciale groenlandese.

Da notare come nell'ultimo interglaciale il clima in Groenlandia potrebbe essere stato caratterizzato da maggior stagionalità e questo potrebbe anche aver contribuito all'assestamento della calotta glaciale perché gli inverni più freddi contribuivano al veloce recupero dalla fusione estiva in un contesto in cui il riscaldamento non era probabilmente così presente come oggi anche più in alto (Summit è a soli 4 km dalla tropopausa).


Alla fine, quel che conta per l'incremento del livello dei mari è la somma del volume totale di ghiaccio fuso di tutti i ghiacci presenti sulla terraferma.
Escludendo i ghiacciai e le calotte più periferiche dell'Antartide e della Groenlandia, fra il 2003 e il 2010 abbiamo perso massa glaciale ad un rateo di 148 ± 30 Gt all'anno, con l'Antartide che nello stesso lasso di tempo ha perso circa il 40% in meno e la Groenlandia più dei due insieme (e senza gli ultimi due terribili anni). I ghiacciai delle montagne asiatiche hanno perso meno del previsto, probabilmente a causa dell'aumento alle quote più alte a causa di monsoni più intensi.
 Le cause dei due riscaldamenti - odierno e del picco nell'Eemiano -  sono differenti, i meccanismi di retroazione in gioco probabilmente, come visto, un po' diversi e questo potrebbe aver "frenato" all'epoca il contributo eustatico da parte della calotta groenlandese, rispetto a quella antartica. Per chi pensa che in ogni caso, come effetti termici generali, siamo ancora lontani ricorderei en passant come con solo un paio di decimi di grado in più saremmo già teoricamente vicini, alla maniera di come possono bastare pochi decimi di aumento delle T globali per raggiungere le condizioni del massimo moderno, rispetto alla fine della PEG; con un rateo di crescita del livello dei mari (+3m/millennio) che è oggi il più alto da parecchie migliaia di anni, con una riduzione della massa glaciale globale molto forte e accelerante, con mutamenti agli ecosistemi ad una velocità tale per cui già oggi ne siamo diretti testimoni. Inoltre bisogna anche aggiungere che la calotta glaciale groenlandese (come tutti i più grandi ghiacciai del pianeta) non è in equilibrio con le condizioni climatiche attuali: mostra molto meglio ciò che rimane del passato benché ovviamente le sue dinamiche (queste sì strettamente dipendenti dalle condizioni climatiche odierne) ne vincolino il suo futuro. Se lo fosse, lo spessore sarebbe meno alto.
Siccome regionalmente ci sono amplificazioni e smorzamenti specifici (come sappiamo), per un mondo odierno che si scalda in superficie con un rateo di circa 0,1°C a decennio, abbiamo per es. la zona polare boreale che si scalda con un rateo almeno doppio se non triplo e la cosa è tutt’altro che lineare.

Insomma: l'Eemiano ha  i suoi evidenti limiti di utilità nell'informarci sulla traiettoria che abbiamo intrapreso.

Ian Joughin, Polar Science Center, University of Washington, Seattle

Azzurro come i laghi glaciali, i fiumi e i mulini

L'altro giorno, ai seminari primaverili del lunedì pomeriggio dell'ETHZ, ha parlato Koni Steffen, il noto glaciologo esperto di calotta groenlandese, ex direttore del CIRES e dalla scorsa estate neo direttore del WSL ("il direttore che viene dal freddo", come ha titolato un articolo sul foglio zurighese NZZ). Un piacere ritrovarlo e risentirlo dal vivo dopo un po' di anni. Il suo interessantissimo speech era incentrato sulla risposta dinamica al GW da parte della calotta groenlandese. Ne faccio una sintesi.


La perdita di ghiaccio della Groenlandia mostra un' accelerazione negli ultimi dieci anni. La stima più alta dell'aumento del livello del mare entro il 2100 potrebbe essere superiore a 1 m o più su media globale, con ampie differenze regionali a seconda di dove si localizzeranno le principali sorgenti di perdita glaciale. L'ultimo rapporto di valutazione dell'IPCC (AR4, 2007) prevede un aumento del livello del mare fra i 18  e i 59 cm. Tuttavia, il rapporto rileva pure come non tutti i fattori che contribuiscono all'innalzamento del livello del mare potrebbero essere stati calcolati in quel momento. I numeri che emergono dall'AR4 sono un limite inferiore perché è stata riconosciuta, a quel momento in cui si è fatta la sintesi (letteratura scientifica che arriva fino al 2005-2006), la notevole incertezza che accompagnava le stime di fusione delle calotte glaciali. L'attuale perdita di ghiaccio in Groenlandia contribuisce ad 1/3 dell'aumento annuo del livello globale dei mari (circa 1 mm annuo).

Box et al. @ AGU Fall Meeting 2012

Guardate, per es., questo incredibile fenomeno di distacco glaciale (ice calving) durato 75 minuti e ripreso e contenuto nel film Chasing Ice dedicato al fotografo James Balog (del quale ho postato tutte le foto del post, tranne quelle altrimenti segnalate). Lo metto anche alla fine.


Le temperature dell'aria sulla calotta glaciale groenlandese sono aumentate di 4°C dal 1991 (gli anni pionieristici del mitico Swiss Camp dell'ETH, base di ricerca al cui allestimento e alla cui elaborazione dei primi dati ebbi la fortuna e l'occasione di collaborare). L'area di fusione della calotta è aumentata del 30% nel periodo fra il 1979 e il 2012, con il record di fusione negli anni 1998, 2005, 2007, 2010, e 2012.
Sia la regione caratterizzata da ghiaccio vivo, sia quella con prevalente neve bagnata e sia l'altitudine della linea di equilibrio si sono spostate ulteriormente verso l'interno e la conseguenza è che aumenta il flusso di acqua di fusione verso la costa. Nel solo ultimo decennio è più che raddoppiata l'estensione delle zone di ablazione nelle parti orientale e occidentale della calotta, con associato incremento di flussi e di laghi di acqua da fusione: per es. nel bacino di raccolta della regione glaciale di Ilulissat il perimetro della zona priva di innevamento è passato da circa 30 km agli attuali 90 km in 10 anni.
Le calde, estese e protratte temperature dell'aria dell'ultimo decennio sono le principali responsabili dell'abbassamento della superficie corrispondente a 5,2 m di acqua equivalente lungo la quota della linea di equilibrio pluriennale sulla costa occidentale della calotta glaciale. Negli ultimi 4 anni si sono almeno quadruplicate le differenze negative di quota attorno ai 2000 m della calotta nella sua parte meridionale a causa della perdita di massa.
Negli ultimi 20 anni si sono succedute molte decine di campagne di monitoraggio di bilancio di massa glaciale, variazioni della quota e velocità di flusso del ghiaccio nella parte occidentale della calotta e mostrano tutte un'accelerazione dei fenomeni in atto. Allo Swiss Camp, situato a 1170 mslm dove all'epoca passava la linea di equilibrio, la quota della superficie glaciale si abbassava di 25 cm all'anno fra il 1991 e il 2002 per poi passare ad una diminuzione di 60 cm annui fra il 2002 e il 2006 per infine più che raddoppiare a 1,25 m annui fra il 2006 e il 2012. In generale la riduzione dello spessore glaciale è oggi 3 volte superiore rispetto al trend dei primi anni di misurazione. Si notano differenze locali nella riduzione della quota della superficie glaciale probabilmente riconducibili a variazioni dell'albedo locale. Anche il movimento dei flussi glaciali sta accelerando in modo significativo.
L'aumento della velocità del flusso di ghiaccio nella regione soggetta ad ablazione e il contemporaneo aumento delle acque di fusione suggeriscono oramai con notevole certezza che l'acqua penetra a grande profondità attraverso mulini glaciali e fessure, lubrificando la parte inferiore e basale della calotta.
Nel frattempo negli ultimi anni sono affiorate nuove evidenze sul modo in cui l'acqua di fusione penetra all'interno della calotta, sui canali idrologici sub-superficiali e sulle cavità in cui e mediante cui l'acqua si fa strada. L'utilizzo di strumentazione radar a penetrazione profonda ha permesso l'acquisizione di queste nuove evidenze e una serie di rilevamenti video durante il picco di fusione nei mesi di agosto degli ultimi anni. Volume e geometria di mulini glaciali profondi 100 m sono stati mappati con un laser rotante e mediante fotografie con fotocamere digitali, mentre parecchi canali idrologici sub-glaciali sono stati studiati fino a diverse centinaia di metri all'interno del ghiaccio attraverso l'utilizzo di sistemi autonomi comandati a distanza.
Mai come in questi ultimi anni la tecnologia permette di arrivare ad evidenziare quello che prima si ipotizzava solamente e si intuiva da un'osservazione maggiormente sporadica e indiretta.

NASA

6 commenti:

  1. A proposito di forcing orbitalico, secondo questo studio non siamo lontani dai massimi dell'olocene...
    http://www.sciencemag.org/content/339/6124/1198

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    1. Thanax! Altro tassello importante...

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  2. Che belle foto - complimenti.

    Science: una mega-mazza da hockey, per cui aspettano l'assalto dei deniers (il giovane Shakun mi sembra averci preso gusto).

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    1. Foto: grazie, ma io le ho solo scelte...;-)

      Science: attendiamo IDYD . Vuoi vedere che domenica, percorrendo le solite contrade della desolazione, va a mangiare da mamma VVatts? :-D

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  3. Watts è già partito con il solito grafico del GISP2 che termina a metà ottocento...

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    1. Visto. VVatts è unico, se la realtà volesse assomigliare a come lui continuamente la rappresenta dovrebbe smetterla di comportarsi come tale.

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