Persi in/da un bicchiere d'acqua

Di Groenlandia se ne parla parecchio questa estate. Mentre è sulla bocca di tutti la proposta piuttosto indecente di acquistare la grande isola nordica da parte di Trump - segno evidente dell'interesse commerciale e strategico - e il rifiuto stizzito e sarcastico della Danimarca (per mezzo della sua prima ministra) ad entrare nel merito, l'isola continua la sua agonia glaciale.

Nel cuore di questa caldissima (relativamente alla norma) estate artica, nel mio precedente post avevo già inquadrato i preoccupanti termini della questione dando anche qualche dato.
Tuttavia, ancora a primavera inoltrata molti parlavano di fine della fusione della sua calotta e di eccezionale recupero in termini di massa glaciale - cosa che si ripete ad intermittenza una primavera sì e l'altra pure, da qualche anno in qua - perdendosi in dati che nemmeno erano in grado di leggere e interpretare.
Altri, ultimamente, suggeriscono di guardare alla frazione di massa glaciale che fonde rispetto al totale che ricopre la grande isola.

Facciamo un esempio semplice a mo' di gioco per capire la portata e il senso di quel che sta succedendo lassù.

Quelli che vedete qui sopra sono due bicchieri di acqua. Apparentemente sono uguali. Ma siete davvero sicuri che lo siano? Sicuri sicuri? La foto sembra la stessa, in effetti. In realtà, quello di destra contiene qualche goccia di acqua in meno.
Ora, immaginate che invece di un decilitro il bicchiere sia talmente gigantesco da contenere qualcosa come un milione di litri di acqua. Quello di sinistra li contiene tutti, quello di destra un po' meno. Le poche gocce di prima potrebbero trasformarsi, in questo esempio comparativo, in centinaia di litri.
Ecco: se fossimo insetti, poche gocce che traboccano dal bicchiere potrebbero lasciare il segno; siccome siamo umani, sono le centinaia di litri di acqua che cadono su di noi che hanno un inevitabile e forte impatto.

Questa immagine Landsat 8 a colori reali migliorata mostra un'area della calotta glaciale occidentale della Groenlandia il 2 agosto nella zona di Jakobshavn vicino al bordo superiore della regione del ghiaccio nudo. Ghiaccio scuro esposto, laghetti sciolti, neve invernale residua e tundra sono visibili vicino alla costa. Credit: USGS e NASA.

Con una superficie di oltre due milioni di km^2, la Groenlandia è la più grande isola del pianeta. Essa è ricoperta per circa l'80% da ghiacciai spessi fino a 3'400 metri, la calotta glaciale. Se tutto questo ghiaccio dovesse fondersi, il livello degli oceani aumenterebbe di circa 7 metri.
La Groenlandia sta perdendo massa glaciale e lo fa in due specifici modi: fusione superficiale estiva dovuta al risultato negativo, localizzato al di sotto della sua linea di equilibrio, del suo bilancio di massa superficiale (SMB) - risultato della differenza fra accumuli di neve fra autunno e primavera e scongelamento sulla superficie del ghiaccio in estate - e deflusso di ghiacciai di sbocco direttamente in mare (D). Ma ci torniamo dopo.

Lingua glaciale dei ghiacciai di sbocco Karal e Knut Rasmussen sulla costa orientale della Groenlandia

In questi ultimi decenni la perdita di massa dei ghiacciai della Groenlandia s’è accelerata in modo drammatico, passando da un guadagno (bilancio di massa totale positivo per più anni consecutivi) ancora presente negli anni 70 ad una perdita media annua (bilancio di massa totale negativo per più anni consecutivi) di 41 ± 17 miliardi di tonnellate nell’ultimo decennio del secolo scorso, arrivando a perdere una media di 187 ± 17 miliardi di tonnellate annue nel primo decennio di questo secolo fino ad una media di 286 ± 20 miliardi di tonnellate annue fra il 2002 e il 2018, mentre quest’anno si potrebbero addirittura superare i 450 miliardi di tonnellate la stima è di circa 330 miliardi di tonnellate (vedi sotto) 444 miliardi di tonnellate (update 15/4/20), molto vicino al record del 2012 di 458 e nettamente di più rispetto alla media degli ultimi decenni. Dagli anni 80, quindi, la velocità con cui l'isola perde massa glaciale è sestuplicata (update 11/12: e ben settuplicata dagli anni 90). I ghiacciai della Groenlandia stanno oramai fondendo a un ritmo superiore a quanto previsto e solamente nel decennio fra il 2003 e il 2013 il ritmo di fusione si è quadruplicato.

Perdita di ghiaccio nel periodo indicato in cm annui di acqua equivalente. Dati da misurazioni di GRACE.

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I ghiacciai non solo fondono in superficie a contatto con l’aria calda, ma l’acqua di fusione s’infiltra nei crepacci rendendo più scivoloso il loro fondale e facendoli scorrere sempre più rapidamente verso il mare. Il celebre ghiacciaio di Jakobshavn, quello dal quale si staccò nel 1912 l’iceberg che fece affondare il Titanic, scivola ad esempio oramai nel mare alla velocità fenomenale di 46 metri al giorno, anche se negli ultimi 3 anni ha rallentato (vedi dopo).

Da giugno, l'isola ha perso una quantità di ghiaccio paragonabile all'acqua contenuta in 1600 miliardi di vasche da bagno, ovvero circa 250 miliardi di tonnellate di ghiaccio. Rispetto al totale della massa glaciale che ricopre la calotta e che corrisponde grossomodo a circa 2 milioni e 600'000 miliardi di tonnellate di ghiaccio, si tratta quindi dello 0,01% del ghiaccio totale che se ne è andato in un solo mese. È pochissimo? Certo, in confronto al totale, quanto lo è una goccia d'acqua su un decilitro o un centinaio di litri su un milione. Ma, per l'appunto: in termini di impatto odierno e futuro - considerando la possibilità della rottura di equilibri e del superamento di punti di svolta che potrebbe accelerare il fenomeno - si tratta di un valore enorme e di tutto rispetto.

Favorita da un'eccezionale heatwave che ha portato un' anomalia termica generale sull'isola di una ventina di gradi sopra media - con temperature di oltre 20 gradi C nella parte meridionale dell'isola e valori al di sopra dello 0 in tutte le stazioni, compresa la più alta, Summit, a 3200 m - durante la sola giornata del 30 luglio la Groenlandia ha perso 12,5 miliardi di tonnellate di ghiaccio, superando di poco il precedente record giornaliero del 2012.

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Gli eventi di fusione sono rari al Summit e lasciano un chiaro segnale nel ghiaccio (vedi grafico qui sopra): nella prima parte dell'Olocene, quando l'insolazione estiva era ai massimi, in media avvenivano ogni 80 anni con un massimo di 4 per secolo, da 4000 anni fa in avanti 1 ogni 250 anni; con il 2019 siamo a 2 ravvicinati e c'è solo un altro caso in diverse migliaia di anni (nel 753 e nel 758), ma a breve potrebbero essere superati.

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Negli ultimi 50 anni (precisamente: fra il 1972 e il 2018) la Groenlandia ha perso quasi 5000 miliardi di tonnellate di ghiaccio (update 11/12: di cui i 3/4 negli ultimi 25 anni) : circa lo 0,2% della massa totale. Di nuovo: è tanto? È poco? Dipende dal punto di vista: sarebbe come dire che il bicchiere di destra si è svuotato di due o tre cucchiaini. Oppure, nell'altro esempio comparativo: ha perso 2000 litri su un milione. E 2000 litri fanno comunque effetto, per esempio riempiono circa 13 vasche da bagno o una comune piscina e ci si può tranquillamente annegare in questa acqua.
L'acqua defluita dalla Groenlandia, in questo lasso di tempo, ha contribuito ad innalzare il livello globale dei mari di quasi 14 mm. Fenomeno che, naturalmente, non può non preoccupare.

La foto in alto mostra il deflusso dalla calotta glaciale della Groenlandia vicino alla capitale Nuuk. L'immagine in basso mostra la posizione della stazione di monitoraggio. Credit: Irina Overeem.

Delle sette regioni con cui è suddivisa la Groenlandia, il nord-ovest ha la più grande perdita netta di ghiaccio (1578 miliardi di tonnellate dal 1972, con un contributo all'innalzamento del livello del mare di 4,4 mm).

Le cifre mostrano il cambiamento nel deflusso del ghiaccio (a sinistra) e nella massa di ghiaccio (a destra) della calotta glaciale della Groenlandia nel periodo 1972-2018. Sinistra: i colori rossi mostrano un aumento del deflusso del ghiaccio, il blu una diminuzione del deflusso del ghiaccio in %. La dimensione dei cerchi mostra la variazione annuale in Gt. A destra: i colori rossi indicano una diminuzione della massa di ghiaccio, il blu un aumento. La dimensione dei cerchi mostra l'entità del cambiamento dal 1972. La Groenlandia è divisa in sette regioni: SW = sud-ovest, CW = centro-ovest,  NW = nord-ovest, NO =  nord, NE = nord-est, CE = centro-est e SE = sud-est. Da Mouginot et al. 2019

Anche quest'anno, ad inizio giugno, ha fatto parlare parecchio la fusione superficiale eccezionale che ha subito soprattutto quella regione.

Il diradamento del ghiaccio alle quote più basse è in gran parte coerente con l'innalzamento delle temperature estive degli ultimi anni. Soprattutto negli anni successivi al 2009, ci sono state condizioni meteorologiche che hanno ulteriormente accelerato lo scioglimento del ghiaccio della Groenlandia. La coppia di inverni particolarmente freddi del 2009/10 e 2010/11 in Europa, associata a un valore negativo dell'Oscillazione Nordatlantica (NAO), ha comportato condizioni particolarmente calde, soprattutto per la Groenlandia occidentale. Durante gli anni 2000, l'indice estivo della NAO è stato di 2,4 deviazioni standard al di sotto della media 1970-1999. Di conseguenza, l'aria sempre più calda fluiva da sud lungo la calotta glaciale occidentale. Allo stesso tempo, l'alta pressione sulla Groenlandia ha causato spesso cielo limpido con assenza di nuvole basse e forte radiazione. Il risultato sono state temperature insolitamente calde, specialmente nella Groenlandia occidentale.

Oltre ai processi di fusione, i cambiamenti dinamici nel deflusso del ghiaccio (D) svolgono un ruolo importante. Della perdita di ghiaccio di 60 km^3  all'anno a metà degli anni '90, circa i 2/5 sono stati condizionati dalla dinamica glaciale. Intorno al 2000, questo rapporto saliva quasi al 45% (34 km^3 su 80 km^3 di perdita annua di ghiaccio). Ma proprio in quel periodo è cominciata anche ad aumentare considerevolmente la perdita superficiale a causa della progressiva migrazione verso l'altro della linea di equilibrio - la quota alla quale il bilancio di massa superficiale (SMB) dato dalla differenza fra accumuli di neve e fusione della stessa è nullo (qui una dettagliata spiegazione), quota che era attorno ai 1000 m ancora ad inizio anni 90 e oggi è mediamente attorno ai 1400-1500 m (update 19/8/24) - che ha finito per erodere ghiaccio vivo superficiale al di sotto della stessa.

Anomalie cumulative del bilancio di massa superficiale (blu), deflusso glaciale (rosso) e della massa (viola) per il periodo 1972–2018 per le sette regioni della Groenlandia e l'intera componente della calotta glaciale. A destra l'equivalente in termini di aumento del livello dei mari.

Bilancio di massa superficiale (SMB) in Gt/anno (blu), deflusso glaciale (D) in Gt/anno (rosso) e bilancio di massa totale (SMB-D) in Gt/anno (viola). Da Mouginot et al. 2019, agg.

Variazione della massa glaciale dal 2002 a giugno 2017, quando la missione GRACE ha concluso le operazioni scientifiche. Entro la fine di questa estate si dovrebbero avere i nuovi dati dalla missione successiva di GRACE, GRACE Follow-On. Fonte dei dati: misurazione della massa di ghiaccio da parte dei satelliti GRACE della NASA.

Durante l'intero periodo dal 1972 al 2018, la perdita di ghiaccio della Groenlandia è avvenuta per i 2/3 a causa della dinamica glaciale, ovvero il deflusso del ghiaccio attraverso i ghiacciai di sbocco (D), mentre il bilancio di massa superficiale (SMB) ha contribuito solo al rimanente terzo, segnatamente nell'ultima dozzina di anni (vedi grafici sopra). Conseguentemente, nei soli ultimi 25 anni, questa proporzione è stata quasi di metà e metà (update 11/12).

Il deflusso glaciale da ghiacciai di sbocco sta accelerando notevolmente, soprattutto a partire da inizio secolo. Credit: Konrad Steffen

Tuttavia, come detto, questo rapporto sta calando e negli ultimi 20 anni la quota parte della perdita di massa dovuto al SMB è decisamente aumentato (vedi grafici sopra). Questo ha colpito l'immaginario collettivo in modo importante: si ricordano i laghi e i fiumi di acqua da fusione riscontrati in quasi tutte le estati degli ultimi due decenni, con relativa infiltrazione nella calotta tramite mulini glaciali e lubrificazione della base alimentante lo scivolamento della calotta verso il mare, anche se recenti studi mostrano come durante le estati più calde, come questa, il rallentamento di fine stagione del flusso glaciale lubrificato alla base da acqua di fusione avviene prima del previsto perché quando l'acqua abbonda e si infila nelle crepe debordando dagli incavi alla base del ghiacciaio risulta anche fungere da miglior drenaggio quando l'aria rinfresca, rendendo meno efficiente l'effetto lubrificante nella seconda metà dell'estate e, alla fine, fungendo da feedback negativo.
Dicevo che l'aumento importante della fusione superficiale negli ultimi decenni ha colpito l'immaginario collettivo, al punto che un paio di annate recenti con SMB più positivo degli anni precedenti ha fatto gridare alcuni sprovveduti al miracolo.
Per esempio: sebbene la Groenlandia nel 2018 abbia avuto un SMB chiaramente positivo di 449 miliardi di tonnellate, il D è stato di 555 miliardi di tonnellate, con una perdita netta di ghiaccio di 106 miliardi di tonnellate. Il bilancio totale, infatti, è dato dalla differenza fra quello superficiale e il deflusso di ghiaccio. È vero che c'è qualche ghiacciaio che mostra un rallentamento del trend di assottigliamento e deflusso (come il già menzionato  Jakobshavn, nel centro-ovest dell'isola), tuttavia si tratta di un aspetto contingente e sostanzialmente relazionato alla meteorologia degli ultimi anni e al raffreddamento momentaneo delle acque nordatlantiche che cingono il perimetro dell'isola nelle zone specifiche.
Se non ci si vuole perdere in un bicchiere d'acqua, occorre sempre leggere e interpretare correttamente i dati a disposizione. E contestualizzare la riflessione.

Un' ultima annotazione per quel che concerne il contesto di riferimento sul lungo periodo. Sono stato recentemente criticato - a torto, perché in quel frangente fuori tema -  di usare troppo spesso il termine "senza precedenti". Dipende sempre da quale scala temporale si usa.
Senza precedenti, le temperature degli ultimi due decenni in Groenlandia lo sono nel contesto degli ultimi due millenni, e di rimando lo dovrebbe essere anche la perdita di massa glaciale.
Tuttavia, se allarghiamo la finestra temporale - per esempio all'intero Olocene - le cose ovviamente cambiano, ma diverse sono anche le condizioni al contorno che forzano il clima.

Le temperature attuali sono elevate ma probabilmente non del tutto senza precedenti oltre gli ultimi due millenni: come si vede nel grafico sotto, la prima parte dell'Olocene dovrebbe essere stata più calda.

Ma in proiezione futura, le temperature saranno sempre più eccezionali, in un contesto assai più esteso. Ci vorrà ancora qualche decennio per arrivare ai livelli dell'ottimo olocenico, se anche le temperature medie non sono ancora così elevate gli eventi di fusione come quello del 2012 e 2019, come visto, sono tuttavia legati a flussi di aria calda ed umida da latitudini più basse e potrebbero diventare più comuni già prima di raggiungere i livelli del primo Olocene.

Ci sono diverse recenti ricostruzioni paleoclimatiche interessanti: alcune mostrano come durante i primi millenni dell'Olocene - con condizioni al contorno ben diverse da oggi in particolare per quel che concerne il forcing orbitale sulle alte latitudini boreali - la Groenlandia e soprattutto la sua parte settentrionale era più calda e aveva meno massa glaciale rispetto ad oggi (vedi per es. qui, qui, qui, qui o qui). Altre ricostruzioni recenti mostrano invece che alcune zone artiche vicine, come l'isola di Baffin, si trovano oggi senza ghiaccio per la prima volta in almeno 40 mila anni, suggerendo l'ipotesi che queste regioni artiche stiano attualmente vivendo il loro secolo più caldo dalla fine dell'ultimo interglaciale, 115'000 anni fa. Non c'è dubbio che rimanga ancora parecchio dibattuto quanto unprecedented sia il recente e odierno riscaldamento dell'Artico.

Ricordiamo però che con "oggi" intendiamo un periodo, quello attuale, nel quale la calotta groenlandese non è in equilibrio con il clima odierno e grazie ai livelli attuali di aumento termico potrebbe anche non essere troppo lontana da un punto di rottura connotato da irreversibilità, pur con tutte le incertezze del caso.
Vi è un ampio consenso sull'esistenza di prove paleoclimatiche dell'instabilità della calotta glaciale groenlandese nelle ultime centinaia di migliaia di anni (vedi per es. qui o qui), con almeno due eventi improvvisi durante l'ultima deglaciazione che hanno portato ad un innalzamento del livello del mare di diversi metri in pochi secoli (vedi per es. qui), con il contributo anche della calotta glaciale dell'Antartide occidentale. Nonostante il potenziale di futura instabilità della calotta groenlandese - soggetta a dinamiche non lineari, accelerazioni e punti di svolta - va notato che un tale innalzamento del livello del mare anche a distanza sembra assai improbabile nel prossimo futuro, soprattutto a causa dell'inerzia in gioco e della lenta risposta.