Himalaya. Karakorum. dell'Hindu Kush. I nomi delle alte catene montuose dell'Asia evocano l'avventura a coloro che vivono lontano, ma per più di un miliardo di persone, questi sono i nomi della loro fonte d'acqua più affidabile.

La neve e i ghiacciai in queste montagne contengono il maggior volume di acqua dolce al di fuori delle calotte polari della Terra, portando gli idrologi a soprannominare questa regione il Terzo Polo. Un settimo della popolazione mondiale dipende dai fiumi che scorrono da queste montagne per l'acqua da bere e per irrigare i raccolti.

Rapidi cambiamenti nel clima della regione, però, stanno influenzando lo scioglimento dei ghiacciai e lo scioglimento delle nevi. Le persone nella regione stanno già modificando le loro pratiche di utilizzo del suolo in risposta al cambiamento dell'approvvigionamento idrico, e l'ecologia della regione si sta trasformando. È probabile che i cambiamenti futuri influenzeranno la sicurezza alimentare e idrica in India, Pakistan, Cina e altre nazioni.

La NASA sta tenendo d'occhio lo spazio su cambiamenti come questi in tutto il mondo per comprendere meglio il futuro del ciclo dell'acqua del nostro pianeta. In questa regione dove ci sono sfide estreme nella raccolta di osservazioni sul terreno, Il satellite della NASA e altre risorse possono produrre benefici sostanziali alla scienza del clima e ai decisori locali incaricati di gestire una risorsa già scarsa.

Il sondaggio più completo mai realizzato sulla neve, ghiaccio e acqua in queste montagne e come stanno cambiando è ora in corso. L'High Mountain Asia Team (HiMAT) della NASA, guidato da Anthony Arendt dell'Università di Washington a Seattle, è al suo terzo anno. Il progetto è composto da 13 gruppi di ricerca coordinati che studiano tre decenni di dati su questa regione in tre grandi aree:tempo e clima; ghiaccio e neve; e rischi e impatti a valle.

Tutte e tre queste aree tematiche stanno cambiando, a cominciare dal clima. Il riscaldamento dell'aria e le alterazioni dei modelli monsonici influenzano il ciclo dell'acqua regionale:quanta neve e pioggia cadono, e come e quando il manto nevoso ei ghiacciai si sciolgono. I cambiamenti nel ciclo dell'acqua aumentano o riducono il rischio di pericoli locali come frane e inondazioni, e hanno ampi impatti sull'allocazione dell'acqua e sulle colture che possono essere coltivate.

Rendere possibile la scienza impossibile

Per la maggior parte della storia umana, uno studio scientifico dettagliato di queste montagne era impossibile. Le montagne sono troppo alte e ripide, e il tempo troppo pericoloso. L'era dei satelliti ci ha dato la prima opportunità di osservare e misurare la neve e la copertura di ghiaccio in modo sicuro in luoghi dove nessun essere umano ha mai messo piede.

"La crescita esplosiva della tecnologia satellitare è stata incredibile per questa regione, "ha detto Jeffrey Kargel, uno scienziato senior presso il Planetary Science Institute di Tucson, Arizona, e leader di un team HiMAT che studia i laghi glaciali. "Possiamo fare cose ora che non potevamo fare dieci anni fa, e dieci anni fa abbiamo fatto cose che non avremmo potuto fare prima". Kargel ha anche accreditato i progressi nella tecnologia informatica che hanno permesso a molti più ricercatori di intraprendere grandi sforzi di elaborazione dei dati, necessarie per migliorare le previsioni del tempo su una topografia così complessa.

Il team HiMAT di Arendt ha il compito di integrare i molti, vari tipi di osservazioni satellitari e modelli numerici esistenti per creare una stima autorevole del bilancio idrico di questa regione e una serie di prodotti che i responsabili politici locali possono utilizzare nella pianificazione di un approvvigionamento idrico in evoluzione. Un certo numero di set di dati dai team HiMAT sono già stati caricati nel Distributed Active Archive Center della NASA presso il National Snow and Ice Data Center. Collettivamente, la suite di nuovi prodotti si chiama Glacier and Snow Melt (GMELT) Toolbox.

Pericoli della diga di detriti e altri impatti

C'è una certa urgenza nel completare la cassetta degli attrezzi, perché i cambiamenti nei modelli di fusione sembrano aumentare i rischi della regione, alcuni dei quali si trovano solo in questo tipo di terreno, come i "fallimenti" delle dighe di detriti sui laghi glaciali e l'impennata dei ghiacciai che bloccano l'accesso ai villaggi di montagna e ai pascoli. Negli ultimi decenni, città e infrastrutture come strade e ponti sono state spazzate via da questi eventi.

La squadra di Kargel sta studiando inondazioni catastrofiche dai laghi glaciali. Questi laghi iniziano come pozze di fusione sulle superfici dei ghiacciai, ma nelle giuste condizioni possono continuare a sciogliersi fino al livello del suolo, raccogliendosi dietro un precario mucchio di ghiaccio e detriti che originariamente era l'estremità anteriore del ghiacciaio. Un terremoto, la caduta di massi o semplicemente il peso crescente dell'acqua può violare la diga di detriti e creare un'inondazione improvvisa.

Laghi come questo erano quasi sconosciuti 50 o 60 anni fa, ma poiché la maggior parte dei ghiacciai asiatici di alta montagna si sono ritirati e ritirati, i laghi glaciali sono andati proliferando e crescendo. Il più grande misurato da Kargel, Barun inferiore in Nepal, è profondo 673 piedi (205 metri) con un volume di quasi 30 miliardi di galloni (112 milioni di metri cubi), o circa 45, 000 piscine olimpioniche piene. Il team di HiMAT ha mappato ogni lago glaciale più grande di circa 1, 100 piedi (330 metri) di diametro per tre diversi periodi di tempo:circa 1985, 2001 e 2015 per studiare come si sono evoluti i laghi.

Con l'aumento delle dimensioni e del numero dei laghi glaciali, lo stesso vale per la minaccia che rappresentano per la popolazione e le infrastrutture locali. Dalia Kirschbaum del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, guida un gruppo che sta utilizzando i dati satellitari per prevedere quali aree sono più suscettibili alle frane in alta montagna asiatica, che può quindi informare il posizionamento di nuove infrastrutture della regione.

Neve più scura, Scioglimento della neve più veloce

Un fattore critico nei futuri tassi di scioglimento di neve e ghiaccio è il ruolo della polvere, fuliggine e inquinamento che si depositano sulle superfici ghiacciate. La neve bianca e incontaminata riflette più del 90% della radiazione solare in arrivo nell'atmosfera. Ma quando la neve è ricoperta da particelle di fuliggine o polvere di colore più scuro, questo rivestimento assorbe più calore e la neve si scioglie più velocemente. La ricerca ha dimostrato che il motivo per cui la Piccola Era Glaciale è finita in Europa è stato il rivestimento di fuliggine depositato sulle Alpi dalla Rivoluzione Industriale. In Asia, negli ultimi 35 anni si è registrato un aumento significativo della quantità di fuliggine che si deposita sulla neve di montagna. Se queste catene montuose asiatiche reagiranno allo stesso modo delle Alpi secoli fa è una questione importante.

Diversi team HiMAT si sono concentrati su questo problema. Si-Chee Tsay della NASA Goddard sta usando i dati satellitari per ottenere una migliore comprensione delle proprietà della neve, Ghiaccio, e particelle di polvere e fuliggine in questa regione. Il suo gruppo sta anche lavorando in collaborazione con ricercatori regionali in Nepal per installare sensori a livello del suolo sui ghiacciai situati sul Monte Everest, Annapurna e Dhaulagiri, tra gli altri siti. Questi sensori consentiranno ai ricercatori di verificare l'accuratezza delle letture satellitari ottenute negli stessi siti.

Tom Painter dell'Università della California, Los Angeles, sta guidando un team che utilizza i dati satellitari del Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) della NASA e della NOAA/NASA Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) nel modello di ricerca e previsione meteorologica della comunità per quantificare le variazioni passate e possibili future nel manto nevoso e altri fattori come la fuliggine e la polvere cambiano. Un'altra squadra, guidato da Sarah Kapnick di NOAA, rappresenta polvere e fuliggine all'interno dei modelli climatici globali, migliorare la comprensione dei futuri cambiamenti regionali storici e previsti.

Le montagne più alte del mondo rappresentano sfide uniche nelle previsioni del tempo. Un team guidato da Summer Rupper dell'Università dello Utah a Salt Lake City ha affrontato una di queste sfide sviluppando un modello che distingue tra ghiaccio e neve che si sono depositati nella regione durante la stagione dei monsoni e quelli che sono venuti dalle tempeste invernali, in modo che gli scienziati possano studiare dove e quando è probabile che cada la neve durante l'anno.

Prime conclusioni

Nell'ultimo anno del sondaggio HiMAT, Arendt ha detto, la ricerca sta prendendo forma e gli articoli scientifici dei team stanno per essere pubblicati. Una delle conclusioni più allarmanti è che i ghiacciai saranno dal 35 al 75% più piccoli di volume entro il 2100 a causa del rapido scioglimento. Un articolo pubblicato il 19 giugno in Progressi scientifici dai membri del team HiMAT supporta questa conclusione con un'analisi di 40 anni di dati satellitari sui ghiacciai della catena himalayana. (I primi anni di dati che i ricercatori hanno utilizzato per questo studio provengono da satelliti spia declassificati.) Non solo tutti i ghiacciai della catena himalayana stanno perdendo ghiaccio, il tasso medio di perdita di ghiaccio è raddoppiato tra i primi 25 anni di dati satellitari, 1975-2000, e gli ultimi 16 anni, 2000-2016.

Se anche la pioggia e la neve cambieranno, e se i cambiamenti potrebbero aggravare o mitigare gli effetti della perdita di ghiaccio, non sono ancora chiare. Le precipitazioni variano già notevolmente da un intervallo all'altro in questa regione, a seconda del monsone e del flusso di tempeste invernali nella zona. Per esempio, le precipitazioni sono attualmente in aumento nella catena del Karakorum, dove i ghiacciai sono stabili o avanzano, ma in ogni altra gamma in questa regione, quasi tutti i ghiacciai si stanno ritirando. Se quell'anomalia continuerà, diventare più forte, o invertire mentre il clima continua a cambiare non è ancora chiaro. "Le dinamiche climatiche globali detteranno dove finiranno le tempeste e come intercettano le montagne, " Arendt ha detto. "Anche piccoli cambiamenti nel rilevamento delle tempeste possono creare una variabilità significativa".

Risultati come questi sono il motivo per cui i team HiMAT sono desiderosi di completare la loro cassetta degli attrezzi GMELT, ha notato Arendt. I nuovi prodotti offriranno ai decisori la migliore raccolta di conoscenze attualmente disponibili su come l'Asia di alta montagna è cambiata negli ultimi decenni, insieme a una nuova serie di risorse per aiutarli a pianificare il modo migliore per prepararsi al futuro di questa regione difficile da prevedere.