Un nuovo studio condotto dall'UCLA rafforza l'importanza della collaborazione nella valutazione degli effetti del cambiamento climatico.

La ricerca, pubblicato oggi sulla rivista Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , offre nuove informazioni su fattori precedentemente sconosciuti che influenzano lo scioglimento della calotta glaciale della Groenlandia, e potrebbe in definitiva aiutare gli scienziati a prevedere in modo più accurato come il fenomeno potrebbe causare l'innalzamento del livello del mare.

La Groenlandia è la più grande calotta glaciale in fase di scioglimento in termini di deflusso dell'acqua di fusione che contribuisce all'innalzamento del livello del mare e almeno la metà dell'innalzamento del livello del mare dalla Groenlandia deriva dallo scioglimento del ghiaccio, disse Laurence C. Smith, un professore di geografia dell'UCLA. (È anche più della quantità causata dal distacco del ghiaccio, quando grandi blocchi di ghiaccio si separano dalla calotta glaciale, formare iceberg, che alla fine si sciolgono nel mare.)

Dal 2012, una squadra guidata da Smith ha visitato più volte la calotta glaciale della Groenlandia, utilizzando i satelliti, droni e sofisticati sensori per tracciare le portate dei fiumi di acqua di disgelo in cima ai ghiacciai, e per mappare i loro bacini idrografici, che comprendono le superfici tra i fiumi.

Nel 2015, Smith e un gruppo di studenti laureati e collaboratori dell'UCLA si sono concentrati su uno spartiacque di 27 miglia quadrate, e hanno scoperto un processo importante che era stato precedentemente escluso dai calcoli del modello climatico. Parte dell'acqua di disgelo dei laghi e dei fiumi in cima ai ghiacciai della regione, che terminano in grandi doline chiamate "moulins" e scendono attraverso il ghiacciaio, viene immagazzinato e intrappolato in cima al ghiacciaio all'interno di una bassa densità, poroso "ghiaccio marcio".

"Il nostro è il primo sforzo indipendente di raccolta dati per misurare direttamente i tassi di deflusso dell'acqua di fusione dalla parte superiore del ghiaccio, " ha detto Smith. La ricerca del team è stata finanziata dalla NASA. "Ricercatori, compresi noi, hanno tentato di raccogliere informazioni utilizzando flussi dal bordo del ghiaccio, ma quelle misurazioni sono problematiche per testare i modelli climatici".

Il team di Smith ha trovato una discrepanza tra i suoi dati e i calcoli del deflusso dell'acqua di fusione da cinque modelli climatici. Le stime di quei modelli erano dal 21 al 58% superiori a quelle misurate dal team di Smith sul ghiaccio.

Così Smith ha invitato gli scienziati che hanno creato quei modelli a collaborare con lui. Insieme, hanno controllato le statistiche in tempo reale delle stazioni meteorologiche sul ghiaccio per confermare che i dati nei modelli climatici fossero corretti e hanno scoperto che i calcoli dei modelli erano accurati. Il che significava che il viaggio dell'acqua di fusione sulla superficie del ghiaccio era più complesso di quanto immaginato in precedenza:gli scienziati hanno riconosciuto che prima che l'acqua passi attraverso il ghiaccio tramite mulini, può mettere in comune, sedersi a tempo indeterminato o ricongelare in ghiaccio poroso in superficie, ha detto Smith.

"Dopo aver eliminato tutte le altre possibilità, abbiamo dedotto che il disaccordo nei nostri dati è dovuto alla luce solare che penetra nel ghiaccio, causando lo scioglimento del sottosuolo e lo stoccaggio dell'acqua di fusione, " ha detto Dirk van As, coautore dello studio e ricercatore senior presso il Geological Survey of Denmark and Groenlandia. "E ora sappiamo che questo sta accadendo nei tratti più alti della zona di ghiaccio nudo che copre vaste regioni della calotta glaciale.

"Ora sappiamo che il calcolo della ritenzione dell'acqua di fusione nel ghiaccio poroso dovrebbe essere incluso in qualche modo, " Egli ha detto.

Per misurare la portata del fiume sul ghiaccio, Smith e il suo team hanno adattato una tecnica normalmente utilizzata a terra. Lavorare su turni, hanno raccolto dati ogni ora, intorno all'orologio, per tre giorni a luglio 2015, sfidando il freddo, vento e 20 ore al giorno di sole cocente. I ricercatori hanno utilizzato dispositivi di sicurezza per ancorarsi al ghiaccio e proteggersi dall'acqua in rapido movimento che scorre in pericolosi mulinelli, dove l'acqua di superficie precipita all'interno della calotta glaciale.

Tra le molte sfide logistiche c'era la determinazione di come impostare l'attrezzatura per misurare il flusso del fiume in modo che i ricercatori non dovessero essere posizionati su entrambi i lati di un fiume.

"A meno che tu non abbia un elicottero, non puoi posizionare persone su entrambi i lati di un grande fiume in cima al ghiaccio, "ha detto Lincoln Pitcher, uno studente di dottorato in geografia dell'UCLA, che ha scoperto un modo per mantenere i sensori in posizione dopo tentativi ed errori su terra e ghiaccio. Avevano bisogno di trovare un sistema stabile e forte che rimanesse sul posto anche se la superficie del ghiaccio intorno a loro si stava sciogliendo.

Coautore dello studio, Asa Rennermalm, professore di geografia alla Rutgers University-New Brunswick faceva parte del team sul campo.

"Abbiamo usato un dispositivo chiamato Acoustic Doppler Current Profiler, che traccia la scarica in base al suono, " ha detto. "L'abbiamo attaccato a una piattaforma galleggiante, e poi attaccato alle corde, che erano attaccati a pali su entrambi i lati del fiume di ghiaccio. Abbiamo spostato la piattaforma avanti e indietro attraverso il fiume ogni ora per 72 ore. Nessuno l'ha mai fatto prima sulla calotta glaciale della Groenlandia".

Van As ha affermato che il progetto ha dimostrato che combinando le competenze di più discipline, tra cui la meteorologia, oceanografia e idrologia (lo studio delle proprietà e del movimento dell'acqua sulla terra) sono essenziali per comprendere appieno come i ghiacciai e le calotte glaciali rispondono al sistema climatico.

"È importante che gli idrologi come Larry portino le loro vaste conoscenze nel campo della glaciologia, utilizzando approcci nuovi per la nostra disciplina, " Egli ha detto.

Generalmente, i glaciologi non sono abituati a pensare a bacini idrografici in cima al ghiaccio, ha detto Smith. Le irregolarità che tali bacini idrografici impartiscono ai tempi e alla quantità di acqua di fusione che penetra nel ghiaccio non sono attualmente considerate nei modelli geofisici di "dinamica del ghiaccio, " intendendo la velocità e il modello spaziale del ghiaccio glaciale scorrevole mentre si muove verso il mare.

"Stiamo prendendo il campo molto maturo dell'idrologia della superficie terrestre, che si occupa del flusso dei fiumi e degli spartiacque a terra, e applicandolo sulla calotta di ghiaccio, che è stato tipicamente il dominio scientifico della geofisica del ghiaccio solido, " ha detto. "Dobbiamo prendere in prestito dall'idrologia perché la superficie del ghiaccio sta diventando sempre più un fenomeno idrologico. E possiamo prendere questi strumenti da un'altra disciplina e applicarli e ottenere effettivamente una svolta concettuale".

Smith e il suo team ora stanno lavorando a uno studio basato sui dati di un viaggio del 2016 in Groenlandia, quando hanno trascorso una settimana a seguire i bacini idrografici e a scavare nel ghiaccio marcio.

Guidato dallo studente laureato UCLA Matthew Cooper, i ricercatori stanno cercando di spiegare meglio come il ghiaccio marcio intrappola l'acqua. Hanno tracciato il ghiaccio marcio a una profondità di quasi 3 piedi sotto la superficie, una scoperta che potrebbe aiutare gli scienziati che sviluppano modelli climatici a capire meglio come le calotte glaciali stanno perdendo massa.

Parte della missione di Smith in Groenlandia è dare potere a una nuova generazione di idrologi desiderosi di unirsi in prima linea nel monitoraggio del cambiamento climatico globale.

"Il cambiamento climatico non è più una notizia remota per me, " disse Kang Yang, un ex borsista postdottorato dell'UCLA, che faceva parte del team sul campo per questo studio. Ora professore all'Università cinese di Nanchino, Yang continuerà a lavorare con Smith sulla mappatura dei fiumi sulla calotta glaciale della Groenlandia.