Un nuovo studio condotto dai ricercatori della Brown offre nuove informazioni sulle forze sopra e sotto la superficie dell’oceano che influenzano il modo in cui il ghiaccio marino si muove e si disperde nell’Oceano Artico, che si sta riscaldando a una velocità doppia rispetto alla media globale.
L’analisi approfondita rivela come le correnti di marea locali influenzino fortemente il movimento del ghiaccio lungo il suo viaggio e fornisce uno sguardo senza precedenti su come la composizione del fondale marino stia causando alcuni dei cambiamenti più bruschi.
I dati dello studio possono essere applicati per migliorare le complesse simulazioni al computer utilizzate per prevedere le condizioni del ghiaccio marino artico e, a lungo termine, i risultati possono aiutare a chiarire in che modo il cambiamento climatico sta alterando l’Artico e informare le future previsioni climatiche.
“Il ghiaccio sta chiaramente risentendo dell’influenza del fondo dell’oceano”, ha affermato Daniel Watkins, ricercatore post-dottorato presso Brown e autore principale del nuovo studio pubblicato su Lettere di ricerca geofisica. “Il paesaggio sul fondo dell’oceano, come i canyon e le piattaforme continentali, influenza le maree e altre correnti oceaniche. E mentre va alla deriva, il ghiaccio marino passa su molte diverse caratteristiche sottomarine. Vediamo bruschi cambiamenti nella dinamica del ghiaccio marino non appena arriva a quelle caratteristiche sottomarine.”
Utilizzando i dati del più grande sistema di boe di ghiaccio marino mai alla deriva, insieme a 20 anni di immagini satellitari, i ricercatori hanno esaminato il movimento del ghiaccio marino mentre si spostava dall’Oceano Artico attraverso un passaggio di acque profonde chiamato lo Stretto di Fram e infine nel Mare della Groenlandia. L’analisi ha rivelato l’impatto del fondale marino su alcuni dei cambiamenti più improvvisi che interessano il ghiaccio marino, come i notevoli aumenti di velocità o movimenti che costringono il ghiaccio a compattarsi o addirittura a rompersi.
“Quello che vediamo con questo set di dati è una transizione dall’Artico centrale, dove il ghiaccio si muove per lo più nel suo insieme e segue i modelli del vento, ad aree dove stiamo vedendo impatti molto più forti delle correnti oceaniche”, ha detto Watkins.
L’Artico è la parte del globo che si riscalda più rapidamente ed è noto da tempo che il ghiaccio marino nella regione svolge un ruolo importante nel clima del pianeta. Ad esempio, il ghiaccio agisce come una superficie riflettente che devia la quantità di luce solare assorbita dalla Terra. Man mano che scompare, viene assorbita più luce solare, portando a un pianeta più caldo. Molti scienziati si aspettano anche che con la scomparsa del ghiaccio artico, il tempo in tutto l’emisfero settentrionale ne risentirà, producendo periodi di freddo pungente, ondate di caldo punitivo e alluvioni disastrose.
Con lo studio, i ricercatori hanno voluto approfondire i cambiamenti in atto in questa parte della Terra di fondamentale importanza. Gran parte dei dati per lo studio sono stati raccolti durante la più grande spedizione polare della storia: il Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate.
Una ricerca completa rivela improvvisi aumenti della velocità del ghiaccio
Durante la spedizione, i team di ricercatori si sono alternati trascorrendo un anno alla deriva con il ghiaccio marino a bordo di un enorme rompighiaccio tedesco nell’Oceano Artico. Watkins è stato lì per due settimane nell’ottobre 2019 per aiutare a installare una rete di sensori autonomi attorno al campo base. Mentre era lì, Watkins ha coordinato i voli in elicottero verso zone remote di ghiaccio marino, ha lavorato con gli analisti per trovare siti adatti per strumenti e boe e li ha dispiegati sul ghiaccio.
Durante la spedizione durata un anno, sono state schierate un totale di 214 boe, di cui 51 durante il mandato di Watkins nella spedizione. Lo studio si basa sui dati GPS trasmessi da un set di 108 boe che si sono spostate dall’Artico centrale attraverso lo Stretto di Fram e nel Mare della Groenlandia.
L’attenzione principale si è concentrata su quelle che sono note come zone di ghiaccio marginali nel Mare di Groenlandia e nello stretto di Fram, che è la zona di transizione tra l’oceano aperto e privo di ghiaccio e la banchisa dell’Artico centrale.
Come parte della loro analisi, il gruppo ha anche analizzato le misurazioni satellitari prese dal 2003 al 2020 per inserire i dati raccolti dalle boe nel corso dell’anno alla deriva nel contesto storico. I dati satellitari hanno contribuito a confermare i bruschi cambiamenti nella velocità e nel movimento del ghiaccio che potevano essere spiegati solo dall’influenza del fondale marino sul ghiaccio marino.
Ad esempio, osservando i dati di un’area a nord-est delle Svalbard, in Norvegia, i ricercatori hanno notato che la velocità del ghiaccio è aumentata improvvisamente anche se il vento non era cambiato. Ciò significava che il ghiaccio veniva spinto dalle correnti oceaniche, quindi il team ha scavato più a fondo per scoprire dove ciò accade e come. Hanno scoperto che il ghiaccio marino accelera dove termina il Transpolar Drift Stream, una delle principali correnti dell’Oceano Artico, e la corrente in rapido movimento della Groenlandia orientale, che si forma a causa di una combinazione della rotazione terrestre e del bordo della piattaforma continentale su il fondale marino, inizia. L’analisi mostra come il ghiaccio marino risponde alle diverse correnti oceaniche e che il fondale marino svolge un ruolo.
“All’inizio di questo viaggio, non c’era quasi alcuna differenza nella velocità di deriva attraverso l’intero set di boe”, ha detto Watkins. “Poi c’è essenzialmente un giorno in cui il vento si è calmato e il ghiaccio si è imbattuto in quella corrente di confine ed è semplicemente decollato. È stato come un cambiamento da un giorno all’altro in ciò che stava spingendo il ghiaccio”.
Come prossimi passi, i ricercatori hanno in programma di lavorare con gli sviluppatori di modelli per aiutare a implementare i dati dello studio in previsioni su come si muoverà il ghiaccio e dove andrà a finire. Hanno anche in programma di sviluppare ulteriormente uno strumento di tracciamento dei banchi di ghiaccio per tracciare il movimento dei singoli pezzi di ghiaccio. Lo strumento aiuterebbe i ricercatori a vedere i dettagli del movimento del ghiaccio che sono invisibili agli approcci standard.
“Speriamo di comprendere i cambiamenti della fisica del ghiaccio in un Artico in riscaldamento e di usarli per migliorare i nostri modelli di quella fisica”, ha detto Watkins.
Insieme a Watkins, altri ricercatori coinvolti nello studio includevano Monica Martinez Wilhelmus, assistente professore di ingegneria e autrice senior dello studio, nonché Angela C. Bliss del Goddard Space Flight Center della NASA e Jennifer K. Hutchings della Oregon State University. . I finanziatori del lavoro includevano la NASA, il Dipartimento dell’Energia, l’Office of Naval Research e la National Science Foundation.
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