I resoconti della calotta glaciale dell'Antartico occidentale in rapido scioglimento si riferiscono spesso a quanto lo scioglimento potrebbe aggiungere ai livelli globali del mare, come se l'acqua di disgelo sollevasse l'oceano in modo uniforme, come un lavandino che si riempie. La realtà è ben diversa. L'acqua dell'Antartide occidentale finirà per alzare il livello del mare più a Los Angeles e Miami che a Rio de Janeiro, Per esempio, anche se il Brasile è migliaia di miglia più vicino all'Antartide rispetto agli Stati Uniti.

Come lo sappiamo? Gli scienziati hanno osservato per la prima volta questo modello oceanico utilizzando i dati della missione satellitare Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) della NASA, conclusasi lo scorso ottobre dopo 15 anni di attività. Quando la missione GRACE Follow-On (GRACE-FO) della NASA/Centro di ricerca tedesco per le geoscienze sarà lanciata dalla base aerea di Vandenberg nella California centrale il mese prossimo, assumerà il compito di monitorare lo scioglimento dei ghiacci polari. Ciò offrirà agli scienziati una rinnovata opportunità di comprendere alcuni dei numerosi processi che portano a diversi tassi di innalzamento del livello del mare su diverse coste. Poiché il deflusso delle calotte glaciali e dei ghiacciai in scioglimento rappresenta attualmente circa i due terzi dell'innalzamento globale del livello del mare, la comprensione di questi processi legati allo scioglimento è un elemento fondamentale per comprendere il cambiamento del livello del mare su scala regionale.

L'attrazione gravitazionale di una calotta glaciale attira l'acqua di mare dagli oceani vicini e la fa accumulare lungo le coste. Quando la calotta glaciale si scioglie e perde massa, l'attrazione gravitazionale è ridotta, causando l'abbassamento del livello del mare nelle vicinanze. Allo stesso tempo, l'ulteriore disgelo nell'oceano provoca l'innalzamento del livello del mare, ma si allontana più lontano dalla fonte di fusione. L'abbassamento del livello del mare vicino alla calotta glaciale e l'innalzamento del livello del mare più lontano sono collegati come le estremità che salgono e scendono di un'altalena. Poiché ogni calotta glaciale e ghiacciaio ha una posizione e una dimensione uniche, ognuno crea un diverso modello di altalena, individuale come un'impronta digitale.

Gli scienziati avevano teorizzato che esistessero questi modelli di impronte digitali, ma li ha rilevati solo osservativamente per la prima volta nel settembre 2017 utilizzando i dati GRACE.

Le impronte digitali dalla Groenlandia e dall'Antartide raggiungono l'equatore, in modo che le masse terrestri a bassa e media latitudine siano interessate dallo scioglimento di entrambe le regioni. Queste coste possono essere maggiormente colpite dalla perdita di ghiaccio nell'emisfero opposto. New York, Per esempio, sperimenta un aumento del livello del mare leggermente maggiore dallo scioglimento dei ghiacci in Antartide che dalla Groenlandia. O per un esempio estremo, Si stima che la perdita di ghiaccio della Groenlandia contribuisca 12 volte di più all'innalzamento del livello del mare a Cape Town, Sud Africa, di quanto non lo sia per l'innalzamento dei mari a Londra, anche se Londra ha 8 anni, 000 miglia più vicino alla Groenlandia.

Come funziona GRACE-FO

GRAZIA-FO, come GRAZIA, è progettato per misurare i cambiamenti mensili nell'attrazione gravitazionale che risultano dai cambiamenti nella massa sulla Terra al di sotto dei satelliti in orbita. Più del 99 percento dell'attrazione gravitazionale media della Terra non cambia da un mese all'altro, perché è dovuto alla Terra solida stessa, alla sua superficie e al suo interno. Acqua, però, si muove continuamente quasi ovunque:cade la pioggia, le correnti oceaniche scorrono, il ghiaccio si scioglie e così via. Mentre i due satelliti GRACE-FO orbitano attorno alla Terra, uno segue da vicino l'altro, queste masse in movimento alterano l'attrazione gravitazionale al di sotto dei due satelliti, cambiando leggermente la distanza tra loro. La registrazione di questi cambiamenti viene analizzata per creare mappe mensili delle variazioni e della ridistribuzione della massa terrestre vicino alla superficie.

Impronte sotto la superficie terrestre

Un altro effetto del cambiamento di massa dovuto allo scioglimento del ghiaccio coinvolge non solo la recente perdita di ghiaccio, ma lo scioglimento su scala continentale che si è concluso intorno al 6, 000 anni fa. Quell'antico evento ha ancora ripercussioni sul livello del mare sulle coste odierne.

Frank Webb del Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California, lo scienziato del progetto per GRACE-FO, ha usato l'analogia del memory foam per descrivere questo effetto. "Quando ti sdrai su un letto di memory foam, ci sprofondi dentro. Quando ti alzi, si rimbalza, lentamente. Potrebbe esserci un leggero rigonfiamento intorno a dove eri sdraiato." Allo stesso modo, una calotta di ghiaccio preme sullo strato viscoso del mantello terrestre, circa 50 miglia sotto la superficie. Nel corso dei millenni, il ghiaccio pesante spinge lo strato superficiale nel mantello, e il materiale del mantello fuoriesce altrove. Quando una calotta di ghiaccio si scioglie, il mantello rifluisce in senso inverso, in un processo che si svolge per millenni dopo che il ghiaccio è scomparso.

La placca tettonica nordamericana sta ancora rimbalzando dalla perdita di massa alla fine dell'ultima era glaciale. A quel tempo, il Canada e la Groenlandia odierni furono sepolti sotto uno spesso ghiaccio, mentre la maggior parte di quelli che oggi sono gli Stati Uniti rimasero liberi dal ghiaccio. Il mantello scorreva via da sotto il Canada e si gonfiava sotto gli Stati Uniti. Oggi, mentre il flusso si muove nella direzione opposta, il lato americano della placca nordamericana sta affondando molto lentamente, e il Canada sta crescendo.

Anche se non si verificassero altri cambiamenti negli oceani di oggi, questi movimenti su e giù della Terra solida farebbero cambiare i livelli del mare sulla costa orientale degli Stati Uniti di oggi. Così com'è, aggiungono o contrastano altre influenze sul livello del mare.

La linea di fondo

Da quando la missione originale GRACE è stata lanciata nel 2002, le sue misurazioni hanno dimostrato che la Groenlandia perde in media circa 280 gigatonnellate di ghiaccio all'anno, e le perdite antartiche sono a un ritmo di quasi 120 gigatonnellate all'anno. (Un gigaton d'acqua ne riempirebbe circa 400, 000 piscine olimpioniche.) I dati hanno anche mostrato che il tasso di perdita è accelerato dal 2003 al 2013 di circa 25 gigatonnellate all'anno in Groenlandia, e 11 gigatonnellate all'anno ogni anno in Antartide. Sebbene permangano notevoli incertezze, le misurazioni di GRACE negli ultimi 15 anni lasciano scienziati e pianificatori preoccupati che l'innalzamento del livello del mare sarà misurato in piedi anziché in pollici entro la fine del secolo.

Combinato, questi altri effetti dei cambiamenti gravitazionali quando il ghiaccio si scioglie in Groenlandia e in Antartide possono aggiungere o sottrarre dal 25 al 50 percento di un cambiamento regionale del livello del mare causato dal solo scioglimento del ghiaccio.

Rimangono domande su tutti questi processi. Per esempio, quanta variazione naturale c'è nel tasso di perdita di ghiaccio che stiamo attualmente osservando? In che modo la perdita di ghiaccio in alcune regioni interagisce con i modelli climatici naturali come El Niño? Mentre 15 anni di alta qualità, i dati globali e quasi ininterrotti di GRACE hanno già prodotto una pletora di scoperte, il record di dati più lungo di GRACE-FO è essenziale per estrapolare il segnale dell'evoluzione del clima a lungo termine dagli effetti a breve termine di questi modelli climatici ricorrenti.