L'assistente professore di VIMS Elizabeth Shadwick (con in mano una corda gialla) aiuta a distribuire il suo ormeggio nelle gelide acque dell'Oceano Antartico dal RV Laurence M Gould. Credito:VIMS.
Gli oceani della Terra hanno assorbito circa un terzo dell'anidride carbonica aggiunta all'atmosfera dall'uomo attraverso l'uso di combustibili fossili e altre attività. Questa è una buona notizia per chi è interessato al riscaldamento delle serre, ma cattive notizie per la vita marina che è sensibile alla crescente acidità che la CO2 in più porta nelle acque oceaniche.
Dott.ssa Elizabeth Shadwick, un assistente professore presso il Virginia Institute of Marine Science di William &Mary, ha ora dispiegato un ormeggio ad alta tecnologia sotto le acque stagionalmente coperte di ghiaccio intorno all'Antartide per comprendere meglio l'acidificazione degli oceani nelle regioni polari, soprattutto durante i mesi invernali poco studiati. I fondi per il suo lavoro provengono dall'Office of Polar Programs della National Science Foundation.
Ad oggi, la conoscenza dei livelli di CO2 nell'Oceano Antartico intorno all'Antartide si basa quasi esclusivamente sui dati raccolti dalle navi di ricerca e dalle navi di rifornimento durante la breve finestra estiva di acqua senza ghiaccio. L'ormeggio di Shadwick estenderà questo record per tutto l'anno, proprio durante il lungo inverno polare.
L'attracco, una linea ancorata al fondale in circa 1, 600 piedi d'acqua e tenuti verticalmente da galleggianti delle dimensioni di un pallone da spiaggia, termina a circa 60 piedi sotto la superficie del mare, ben al di sotto della scia di ghiaccio marino invernale. Include sensori all'avanguardia in grado di misurare le concentrazioni di anidride carbonica disciolta ogni tre ore durante i sei mesi di utilizzo dell'ormeggio. Altri sensori misureranno il pH, temperatura, salinità, e ossigeno disciolto. Tutti i dati sono memorizzati in schede di memoria impermeabili fino al recupero dell'ormeggio.
"I sensori autonomi ci permetteranno di monitorare l'intero ciclo annuale di anidride carbonica nelle acque costiere dell'Antartide, per la prima volta, ", afferma Shadwick. Lei e il tecnico marittimo del VIMS Olivia De Meo hanno in programma di recuperare l'ormeggio appena dispiegato all'inizio di maggio, nel tardo autunno in Antartide, quando dispiegheranno anche un secondo ormeggio identico da recuperare nel dicembre successivo.
Il dispiegamento e il recupero avvengono dalla nave da ricerca statunitense Laurence M. Gould. Il recupero prevede l'utilizzo delle coordinate GPS memorizzate per riposizionare l'ormeggio, che non è visibile in superficie, quindi liberarlo dal suo legame sul fondo marino eseguendo il ping di un meccanismo di rilascio con un segnale acustico. L'ormeggio può quindi galleggiare in superficie, dove i membri dell'equipaggio lo agganciano con un rampino e lo issano a bordo.
L'assistente professore Elizabeth Shadwick (R) del Virginia Institute of Marine Science con il tecnico marino Olivia De Meo a bordo del RV Laurence M Gould in viaggio verso il dispiegamento del loro ormeggio nell'Oceano Antartico. Credito:VIMS.
Acidificazione nell'Oceano Meridionale
Poiché l'Oceano Antartico svolge un ruolo così importante nel ciclo globale del carbonio, immagazzinando quasi la metà delle emissioni indotte dall'uomo che sono state assorbite dall'acqua di mare, i dati dagli ormeggi di Shadwick dovrebbero portare a una migliore comprensione del cambiamento climatico globale e a una migliore capacità di prevedere i suoi impatti a livello mondiale.
"Da osservazioni in luoghi come Hawaii e Bermuda, sappiamo che la superficie dell'oceano sta seguendo l'aumento della CO2 atmosferica " dice Shadwick. "Ciò che è meno chiaro è se anche i mari polari stiano seguendo questo aumento, poiché sono fuori contatto con l'atmosfera per diversi mesi ogni anno quando è presente il ghiaccio".
I modelli basati sulle misurazioni a bordo delle navi delle recenti estati antartiche suggeriscono che l'aumento delle concentrazioni di CO2 porterà a grossi problemi per la vita marina locale a partire dal 2070, quando la conseguente diminuzione del pH potrebbe avere un impatto sugli animali che formano gusci o scheletri di minerali di carbonato di calcio. Shadwick e altri scienziati sono particolarmente preoccupati per gli impatti sugli organismi microscopici sul fondo della rete alimentare polare, e come tali impatti potrebbero propagarsi fino a colpire i pesci, pinguini, foche, e balene.
Comprendere le condizioni invernali, dice Shadwick, è importante perché a differenza dell'estate, quando la fotosintesi delle alghe marine rimuove la CO2 dall'acqua e aumenta il pH, in inverno la CO2 viene rilasciata attraverso la respirazione o il decadimento delle fioriture algali, portando a condizioni con pH naturalmente basso.
"Utilizzando scarse osservazioni delle condizioni invernali, "dice Shadwick, "i nostri modelli prevedono che l'Oceano Antartico diventerà sottosaturato rispetto al carbonato entro il 2030, circa 30 anni prima delle proiezioni basate su condizioni che rappresentano una media annuale, e fino a 70 anni prima di quelli basati sulle sole osservazioni estive." La sottosaturazione di carbonato significa che i minerali di carbonato di calcio sono più costosi dal punto di vista energetico da produrre per gli animali; i gusci di carbonato possono persino iniziare a dissolversi nell'acqua di mare con un pH basso.
Shadwick avverte, però, che queste proiezioni potrebbero cambiare in base a una serie di meccanismi di feedback che rimangono poco compresi. Questi includono il riscaldamento continuo; rinfrescamento dovuto all'aumento dello scioglimento del ghiaccio marino e dei ghiacciai terrestri; maggiore produttività biologica a causa di una stagione in acque libere più lunga, maggiore apporto di nutrienti, o entrambi; e intrusioni di acqua ricca di carbonio sulla piattaforma continentale da acque più profonde vicine.
Per comprendere meglio questi potenziali feedback, Shadwick e i suoi collaboratori analizzeranno i dati di ormeggio alla luce di un'intera serie di altre misurazioni biologiche e fisiche dalle acque circostanti. L'ormeggio si trova all'interno dell'area di studio del programma Palmer Antarctic Long-Term Ecological Research, che, come suggerisce il nome, è stato istituito per monitorare i cambiamenti di anno in anno e di decennio in decennio negli ecosistemi della penisola antartica occidentale vicino alla stazione di ricerca Palmer degli Stati Uniti. Gli scienziati di PAL-LTER raccolgono dati nell'area dal 1991. Il progetto di Shadwick è stato anche approvato dal Southern Ocean Observing System (SOOS).
