L’acqua di disgelo che scorre sotto i ghiacciai antartici potrebbe accelerarne la ritirata

Le simulazioni del modello suggeriscono che questo effetto è abbastanza grande da dare un contributo significativo all’innalzamento globale del livello del mare in scenari ad alte emissioni di gas serra.

La perdita di ghiaccio aggiuntiva causata da questa acqua di fusione che fuoriesce verso il mare da sotto i ghiacciai antartici non è attualmente presa in considerazione nei modelli che generano le principali proiezioni di innalzamento del livello del mare, come quelli del Gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici (IPCC). Se questo processo si rivelasse un importante fattore di perdita di ghiaccio nell’intera calotta glaciale antartica, ciò potrebbe significare che le proiezioni attuali sottostimano il ritmo dell’innalzamento globale del livello del mare nei decenni a venire.

“Sapere quando e quanto aumenterà il livello globale del mare è fondamentale per il benessere delle comunità costiere”, ha affermato Tyler Pelle, autore principale dello studio e ricercatore post-dottorato presso Scripps. “Milioni di persone vivono in zone costiere basse e non possiamo preparare adeguatamente le nostre comunità senza proiezioni accurate dell’innalzamento del livello del mare”.

Lo studio, pubblicato il 27 ottobre in Progressi della scienza e finanziato dalla National Science Foundation (NSF), dalla NASA e dalla Cecil H. e dalla Ida M. Green Foundation for Earth Sciences presso l’Istituto di geofisica e fisica planetaria di Scripps, hanno modellato il ritiro di due ghiacciai nell’Antartide orientale attraverso il anno 2300 in diversi scenari di emissioni e hanno previsto il loro contributo all’innalzamento del livello del mare. A differenza dei precedenti modelli della calotta glaciale antartica, questo includeva l’influenza di questo flusso di acqua di fusione da sotto i ghiacciai verso il mare, noto come scarico subglaciale.

I due ghiacciai su cui si è concentrato lo studio, chiamati Denman e Scott, insieme contengono abbastanza ghiaccio da causare un innalzamento del livello del mare di quasi 1,5 metri. In uno scenario ad alte emissioni (scenario SSP5-8.5 dell’IPCC, che non presuppone alcuna nuova politica climatica e prevede un aumento di CO del 20%₂ entro il 2100), il modello ha rilevato che lo scarico subglaciale ha aumentato il contributo dell’innalzamento del livello del mare di questi ghiacciai del 15,7%, da 19 millimetri (0,74 pollici) a 22 millimetri (0,86 pollici) entro l’anno 2300.

Questi ghiacciai, che sono uno accanto all’altro, si trovano in cima a una fossa continentale profonda più di due miglia; una volta che la loro ritirata avrà raggiunto il ripido pendio della fossa, si prevede che il loro contributo all’innalzamento del livello del mare accelererà drammaticamente. Con l’ulteriore influenza dello scarico subglaciale, il modello ha scoperto che i ghiacciai si sono ritirati oltre questa soglia circa 25 anni prima di quanto avrebbero fatto senza di essa.

“Penso che questo articolo sia un campanello d’allarme per la comunità dei modellisti. Dimostra che non è possibile modellare accuratamente questi sistemi senza tenere conto di questo processo”, ha affermato Jamin Greenbaum, coautore dello studio e ricercatore presso lo Scripps’ Institute. di Geofisica e Fisica Planetaria.

Un aspetto fondamentale, al di là del ruolo poco studiato dello scarico subglaciale nell’accelerare l’innalzamento del livello del mare, è l’importanza di ciò che l’umanità farà nei prossimi decenni per contenere le emissioni di gas serra, ha affermato Greenbaum. Gli scenari a basse emissioni del modello non hanno mostrato che i ghiacciai si ritiravano completamente nella fossa ed hanno evitato i conseguenti contributi travolgenti all’innalzamento del livello del mare.

“Se c’è una storia apocalittica qui non è quella dello scarico subglaciale”, ha detto Greenbaum. “La vera storia del giorno del giudizio sono ancora le emissioni e l’umanità è ancora quella con il dito sul pulsante.”

In Antartide, l’acqua di fusione subglaciale viene generata dallo scioglimento che avviene laddove il ghiaccio si trova sul substrato roccioso continentale. Le principali fonti del calore che scioglie il ghiaccio a contatto con il suolo sono l’attrito dovuto allo sfregamento del ghiaccio sul substrato roccioso e il calore geotermico proveniente dall’interno della Terra che permea attraverso la crosta.

Ricerche precedenti avevano suggerito che l’acqua di fusione subglaciale è una caratteristica comune dei ghiacciai di tutto il mondo e che è presente sotto molti altri massicci ghiacciai antartici, incluso il famigerato ghiacciaio Thwaites nell’Antartide occidentale.

Si ritiene che quando lo scarico subglaciale si riversa verso il mare acceleri lo scioglimento della piattaforma di ghiaccio del ghiacciaio, una lunga lingua di ghiaccio galleggiante che si estende verso il mare oltre l’ultima parte del ghiacciaio che è ancora in contatto con il terreno solido (nota come linea di terra). Si ritiene che lo scarico subglaciale acceleri lo scioglimento della piattaforma di ghiaccio e il ritiro dei ghiacciai provocando il mescolamento degli oceani che suscita ulteriore calore oceanico all’interno della cavità sotto la piattaforma di ghiaccio galleggiante di un ghiacciaio. Questo maggiore scioglimento della piattaforma di ghiaccio provoca quindi un’accelerazione del ghiacciaio a monte, che può portare all’innalzamento del livello del mare.

L’idea che lo scarico subglaciale causi un ulteriore scioglimento della piattaforma di ghiaccio è ampiamente accettata nella comunità scientifica, ha affermato Greenbaum. Ma non è stato incluso nelle proiezioni dell’innalzamento del livello del mare perché molti ricercatori non erano sicuri che l’effetto del processo fosse sufficientemente ampio da aumentare l’innalzamento del livello del mare, principalmente perché i suoi effetti sono localizzati attorno alla piattaforma di ghiaccio del ghiacciaio.

Pelle ha detto che lo scarico subglaciale è arrivato sul suo radar nel 2021 quando lui e i suoi colleghi hanno osservato che la piattaforma di ghiaccio del ghiacciaio Denman nell’Antartide orientale si stava sciogliendo più velocemente del previsto date le temperature oceaniche locali. Curiosamente, la piattaforma di ghiaccio del ghiacciaio Scott, vicino a Denman, si stava sciogliendo molto più lentamente nonostante le condizioni oceaniche praticamente identiche.

Per verificare se lo scarico subglaciale potesse conciliare i tassi di scioglimento osservati sulle piattaforme di ghiaccio di Denman e Scott, nonché se l’acqua di fusione subglaciale potesse accelerare l’innalzamento del livello del mare, il team ha combinato modelli per tre diversi ambienti: la calotta glaciale, lo spazio tra il ghiaccio foglio e substrato roccioso e l’oceano.

Una volta che i ricercatori hanno unito i tre modelli in uno solo, hanno eseguito una serie di proiezioni fino al 2300 utilizzando un supercomputer della NASA.

Le proiezioni prevedevano tre scenari principali: un controllo che non prevedesse un ulteriore riscaldamento degli oceani, un percorso a basse emissioni (SSP1-2.6) e un percorso ad alte emissioni (SSP5-8.5). Per ogni scenario, i ricercatori hanno creato proiezioni con e senza l’effetto dei livelli attuali di scarico subglaciale.

Le simulazioni del modello hanno rivelato che l’aggiunta dello scarico subglaciale ha riconciliato i tassi di scioglimento osservati nei ghiacciai Denman e Scott. Per quanto riguarda il motivo per cui il ghiacciaio Scott si stava sciogliendo molto più lentamente di Denman, Pelle ha affermato che il modello mostrava che “un forte canale di scarico subglaciale drenava attraverso la linea di messa a terra del ghiacciaio Denman, mentre un canale di scarico più debole drenava attraverso la linea di messa a terra del ghiacciaio Scott”. La forza del canale di scarico di Denman, ha spiegato Pelle, è stata la causa del suo rapido scioglimento.

Per il modello di controllo e quello a basse emissioni, i contributi all’innalzamento del livello del mare erano vicini allo zero o addirittura leggermente negativi con o senza scarico subglaciale al 2300. Ma in uno scenario ad alte emissioni, il modello ha rilevato che lo scarico subglaciale aumentava il livello del mare. aumento del contributo di questi ghiacciai da 19 millimetri (0,74 pollici) a 22 millimetri (0,86 pollici) nel 2300.

Nello scenario ad alte emissioni che includeva lo scarico subglaciale, i ghiacciai Denman e Scott si ritirarono nella fossa profonda due miglia sotto di loro entro il 2240, circa 25 anni prima rispetto al modello eseguito senza scarico subglaciale. Una volta che le linee di ancoraggio dei ghiacciai Denman e Scott si ritirano oltre il bordo di questa fossa, il loro contributo annuale all’innalzamento del livello del mare esplode, raggiungendo un picco di 0,33 millimetri (0,01 pollici) all’anno – circa la metà dell’attuale livello annuale del mare. contributo all’innalzamento del livello dell’intera calotta glaciale antartica.

Pelle ha affermato che la ripida pendenza della fossa è alla base di questo aumento esplosivo del contributo all’innalzamento del livello del mare. Man mano che il ghiacciaio si ritira lungo il pendio, la sua piattaforma di ghiaccio inizia a perdere lastre di ghiaccio sempre più spesse dal bordo anteriore. Questo processo di perdita di ghiaccio supera rapidamente l’accumulo di ghiaccio all’interno della calotta glaciale, provocando un ulteriore ritiro dei ghiacciai. I ricercatori chiamano questo processo “instabilità della calotta glaciale marina” e può favorire la perdita esplosiva di ghiaccio da ghiacciai come Denman e Scott.

I ricercatori si riferiscono alla topografia come la fossa sotto i ghiacciai Denman e Scott come a una pendenza retrograda e temono che crei un circuito di feedback positivo attraverso il quale il ritiro dei ghiacciai genera ulteriore ritiro. Anche ampie aree della calotta glaciale dell’Antartide occidentale, come il ghiacciaio Thwaites, presentano pendii retrogradi che, sebbene non così drammatici come la fossa di Denman-Scott, contribuiscono ai timori di una più ampia instabilità della calotta glaciale.

“L’acqua di fusione subglaciale è stata dedotta sotto la maggior parte se non tutti i ghiacciai antartici, compresi i ghiacciai Thwaites, Pine Island e Totten”, ha detto Pelle. “Tutti questi ghiacciai si stanno ritirando e contribuiscono all’innalzamento del livello del mare e stiamo dimostrando che lo scarico subglaciale potrebbe accelerare il loro ritiro. È urgente modellare questi altri ghiacciai in modo da poter comprendere l’entità dell’effetto che lo scarico subglaciale sta avendo.” .”

I ricercatori dietro questo studio stanno facendo proprio questo. Pelle ha detto che stanno presentando una proposta di ricerca per estendere il loro nuovo modello all’intera calotta glaciale antartica.

Le future iterazioni del modello potrebbero anche tentare di accoppiare l’ambiente subglaciale con i modelli della calotta glaciale e dell’oceano in modo che la quantità di acqua di fusione subglaciale risponda dinamicamente a questi altri fattori. Greenbaum ha affermato che l’attuale versione del loro modello ha mantenuto costante la quantità di acqua di disgelo subglaciale durante l’esecuzione del modello e che farlo rispondere dinamicamente all’ambiente circostante probabilmente renderebbe il modello più fedele alla vita.

“Ciò significa anche che i nostri risultati sono probabilmente una stima conservativa dell’effetto dello scarico subglaciale”, ha affermato Greenbaum. “Detto questo, non possiamo ancora dire quanto l’innalzamento del livello del mare sarà accelerato da questo processo: speriamo che non sia eccessivo.”

Parte del prossimo lavoro sul campo di Greenbaum in Antartide, sostenuto da NSF e NASA, mira a indagare direttamente gli impatti dell’acqua di fusione subglaciale nelle calotte glaciali dell’Antartide orientale e occidentale. In collaborazione con la Divisione Antartica Australiana e il Korea Polar Research Institute, Greenbaum e i suoi collaboratori visiteranno le piattaforme di ghiaccio dei ghiacciai Denman e Thwaites rispettivamente nell’Antartide orientale e occidentale, alla ricerca di prove dirette che l’acqua dolce subglaciale si stia scaricando nell’oceano sottostante. le piattaforme di ghiaccio dei ghiacciai e contribuiscono al riscaldamento.

Oltre a Pelle e Greenbaum, lo studio è stato scritto da Christine Dow dell’Università di Waterloo, Adrian Jenkins della Northumbria University e Mathieu Morlighem del Dartmouth College.