Un'indagine volta a risolvere alcune delle incertezze nelle fonti e nelle quantità di inquinanti che raggiungono l'Antartide ha prodotto una nuova tecnica sperimentale per identificare e caratterizzare l'aria recentemente influenzata dalla terra che raggiunge l'Antartide.

Lo studio, che è stato pubblicato nel Giornale di ricerca geofisica :Atmosfere, è stata intrapresa in collaborazione con il Korea Polar Research Institute, Università di Bologna, e l'Istituto nazionale brasiliano di ricerca spaziale, ed è stato finanziato in parte dalla Fondazione Australia-Corea.

La ricerca antartica offre opportunità per comprendere i cambiamenti a lungo termine nel clima globale e acquisire una migliore comprensione della circolazione atmosferica su scala emisferica e globale.

Lo studio si è basato su misurazioni del radon raccolte utilizzando rilevatori di radon a doppio filtro a doppio flusso-loop, realizzato e installato da ANSTO, che si trovavano in due stazioni coreane in Antartide. I rilevatori sono considerati i migliori al mondo.

Il radon fornisce prove inequivocabili delle influenze terrestri sulle masse d'aria nelle ultime due o tre settimane.

"I nostri colleghi dell'Istituto coreano di ricerca polare volevano saperne di più sull'inquinamento che raggiunge l'Antartide, " ha detto l'autore principale Dr. Scott Chambers (in basso a destra).

"Cercavano i tipi di inquinamento che arrivano lì, da dove viene, come viene diluito durante il viaggio e quanto si perde attraverso la miscelazione e la diffusione."

Il Korea Polar Research Institute gestisce due basi dove misurano le concentrazioni di radon, gas in tracce, e aerosol, la nuova stazione Jang Bogo a Terra Nova Bay a una latitudine di 75 gradi sud, e alla stazione di King Sejong sull'isola di King George a 62 gradi sud.

Le concentrazioni di radon dalla stazione di Jang Bogo erano soggette a venti catabatici (alimentati dalla subsidenza troposferica), così come le emissioni delle montagne transantartiche e dei vulcani vicini, mentre le concentrazioni di radon dalla stazione di King Sejong erano più caratteristiche delle condizioni marine "di base".

Questa differenza ha portato Chambers ei suoi colleghi a indagare ulteriormente per garantire l'efficacia dell'uso del radon come tracciante atmosferico della recente influenza terrestre.

"Ero curioso di sapere quanta variabilità ci fosse negli inquinanti antropogenici che raggiungevano l'Antartide attraverso diverse parti dell'atmosfera".

Il trasporto atmosferico dell'inquinamento in Antartide avviene in due strati:lo strato limite marino e la troposfera; ciascuno dei quali è influenzato da processi diversi.

Gli eventi meteorologici sinottici trasportano molto inquinamento all'interno dello strato limite, che si estende da uno a un chilometro e mezzo sulla terraferma e da 400 a 600 metri sull'oceano.

Eventi convettivi e fronti freddi, d'altra parte, può sollevare inquinanti da vicino alla superficie nella troposfera, dove possono essere trasportati da altri meccanismi. In casi estremi l'inquinamento può raggiungere anche la stratosfera.

La maggior parte dell'inquinamento che raggiunge l'Antartide all'interno dello strato limite marino o della troposfera proviene dalle regioni dell'emisfero meridionale. Però, una piccola percentuale di inquinanti dell'emisfero settentrionale raggiunge anche l'Antartide in seguito al trasporto all'interno della stratosfera.

Le letture del radon in Antartide possono essere complicate da flussi catabatici causati dalle influenze combinate delle basse temperature superficiali e dell'elevata elevazione della massa continentale e della calotta glaciale.

stazione Jang Bogo, nella baia di Terranova, è situato in una località costiera dove è soggetto a flussi catabatici. Vicino a questo sito l'elevazione del terreno cambia dal livello del mare a oltre 3, 000 metri su una distanza inferiore a 100 chilometri.

Sul lato sottovento della catena montuosa, una corrente d'aria molto fredda, che si è raffreddato sull'altopiano ghiacciato dell'interno dell'Antartide orientale, vola giù.

"Se stai aspirando aria dalla piattaforma antartica, deve essere sostituito da qualche parte e viene dalla troposfera o dalla stratosfera, " ha detto Chambers.

"Stavo osservando gli eventi di vento discendente e ho notato che i flussi catabatici in particolare, periodi ventosi che si verificano tra la mezzanotte e l'alba, sono entrambi molto più freddi e più secchi dell'aria che è stata forzata sinotticamente sul continente antartico".

Chambers ha ipotizzato che se si misura in località costiere dell'Antartide orientale, dove l'interno ha un'alta elevazione, le osservazioni dell'umidità possono essere utilizzate per separare lo strato limite e le masse d'aria troposferiche, e le osservazioni del radon possono quindi essere utilizzate per "ordinare" queste categorie in base al tempo trascorso dall'ultimo contatto con la terra, dove risiede la maggior parte delle fonti di inquinamento.

"Le informazioni meteorologiche possono distinguere tra i meccanismi di trasporto dell'inquinamento, e le osservazioni del radon possono essere utilizzate per classificare ogni particella d'aria con un "potenziale di inquinamento" - il tempo trascorso dall'ultimo contatto con la terra".

"Anche se non tutta l'aria che è stata a lungo sull'oceano sarà pulita, studi precedenti hanno dimostrato che l'aria che è stata lontana dalla terra più a lungo con (concentrazioni di radon più basse), fornisce le migliori stime delle condizioni di "base" (aria pulita) per le indagini globali sui gas serra."

"Questa nuova capacità sperimentale di identificare semplicemente gli eventi di subsidenza troposferica, e successivamente caratterizzare la loro estensione del recente contatto terrestre, fornisce informazioni cruciali sui meccanismi di trasporto atmosferico e sulle tempistiche dell'emisfero australe.

La fedeltà dei modelli climatici globali determina l'accuratezza delle nostre previsioni climatiche. È quindi molto importante migliorare continuamente i parametri che descrivono il sistema e determinarne il trasporto e la miscelazione.

Il costo e il significativo onere logistico associati all'esecuzione di misurazioni in Antartide e nel remoto Oceano Antartico limitano il numero di osservazioni che possono essere effettuate in questa importante parte del mondo.

È anche importante lasciare la regione il più incontaminata possibile. Dobbiamo lavorare in modo più intelligente, non più difficile, con il numero limitato di stazioni di osservazione disponibili per assicurarci di ottenere il massimo valore possibile da esse. I traccianti radioattivi naturali come il Radon-222 sono una parte importante del toolkit necessario per questo compito, e con questo ANSTO sta attualmente aprendo la strada, " ha detto Chambers.

Mentre lo studio iniziale di Chambers era focalizzato solo sulle misurazioni del radon, da allora ha dimostrato che la tecnica di analisi può essere applicata per caratterizzare le concentrazioni di altri gas, come il metano, CO2, ozono o mercurio, separatamente all'interno della troposfera antartica e dello strato limite marino.

"Colleghi provenienti da Europa e Stati Uniti hanno offerto set di dati perché sono interessati a valutare l'influenza dei diversi processi di trasporto e a limitare meglio il ciclo chimico nell'Antartide costiera e nell'altopiano antartico".