Più di due mesi fa, La ricercatrice dell'EPFL Julia Schmale si è unita all'equipaggio della Polarstern, un rompighiaccio da ricerca tedesco che dal settembre dello scorso anno si muove lentamente attraverso le acque ghiacciate partendo dal nord della Siberia verso le Svalbard. La nave sta trasportando un team internazionale di scienziati in una spedizione di ricerca di un anno, lavorare in condizioni insolite e spesso difficili:tempo variabile, temperature che scendono fino a –40°C, oscurità interminabile che lascia il posto alla luce del giorno infinita, e ghiaccio a perdita d'occhio.

L'equipaggio sta svolgendo ricerche nell'ambito di un'importante spedizione intitolata Osservatorio multidisciplinare alla deriva per lo studio del clima artico, o MOSAiC in breve, che mira a ottenere informazioni fondamentali sulle condizioni nell'Artico, l'impatto del cambiamento climatico sulla regione e viceversa l'influenza della regione sul cambiamento climatico globale.

Schmale, uno scienziato atmosferico, sta guidando il team di ricerca atmosferica dell'osservatorio. Aveva programmato un ritorno in Svizzera a metà aprile, dove è stata recentemente nominata capo del nuovissimo laboratorio di ricerca sugli ambienti estremi dell'EPFL, ma la crisi COVID-19 significa che rimarrà a bordo fino all'inizio di giugno. Schmale non è estraneo agli ambienti polari, avendo preso parte all'Antarctic Circumnavigation Expedition (ACE) nel 2017. Il suo ruolo in questa ultima spedizione è quello di studiare come le molecole e le particelle sospese nell'aria influenzano le formazioni nuvolose nell'Artico. In questa intervista, ci parla in prima linea di vivere e lavorare in questo ambiente estremo, com'è uscire sul lastrone di ghiaccio, e gli obiettivi e i metodi della sua ricerca. L'intervista completa sarà presto letta sul sito EPFL Out There.

Com'è vivere e lavorare sul ghiaccio?

"Imprevedibile. Il paesaggio ghiacciato cambia frequentemente e nuove crepe, i cavi e le creste si formano durante la notte, spesso impedendoci di raggiungere i nostri siti di ricerca sul ghiaccio. A seconda della gravità dei cambiamenti, potremmo aver bisogno di andare in scouting per un nuovo percorso o riprogrammare qualunque attività avessimo programmato. A volte il ghiaccio diventa dinamico durante il giorno mentre siamo fuori. Quando ciò accade, o dobbiamo tenere d'occhio il nostro percorso di ritorno alla nave o veniamo richiamati dal ponte, dove il team di bordo coordina e monitora le attività sul ghiaccio. Prima di uscire, completiamo sempre un registro di viaggio che dettaglia chi sta andando dove, che attrezzatura stanno trasportando e, soprattutto, chi agisce come guardia dell'orso polare. La maggior parte di noi sono guardie di orsi polari qualificate, un ruolo che consiste nel mantenere una sorveglianza permanente mentre i nostri colleghi lavorano. Portiamo una pistola lanciarazzi per spaventare gli orsi, così come un fucile da usare se un animale ci si avvicina troppo in fretta. Il 23 aprile, abbiamo visto il primo orso sul nostro lastrone da quando siamo arrivati ​​all'inizio di marzo.

L'ambiente è semplicemente bellissimo. Era ancora buio quando siamo arrivati, con solo un filo di luce all'orizzonte. I siti di ricerca sul lastrone sembravano lontani, ma erano facili da raggiungere attraverso il ghiaccio piatto. Ora, con il sole alto 24 ore al giorno, tutto sembra molto più vicino. Ma muoversi è molto più difficile perché si sono formati molti cavi e crepe, specialmente tra la nave e il principale sito di ricerca del nostro team. Con temperature intorno ai –20°C, i cavi aperti si congelano in tempi relativamente brevi, circa 6 cm in un giorno. Qualche volta, le creste si formano quando aperte le porte si chiudono e possiamo finire circondati da ghiaccio che sale fino a 6 metri di altezza in appena un paio d'ore. All'occasione, possiamo sentire il ghiaccio muoversi e, se succede velocemente, possiamo anche vederlo. È anche affascinante vedere crescere i fiori di gelo. Li campioniamo per conoscere la loro biogeochimica.

E per quanto riguarda il tempo?

Abbiamo sperimentato l'intera gamma di condizioni meteorologiche artiche nel nostro tempo qui. Abbiamo avuto temperature basse persistenti di -40°C, il che rende il lavoro all'aperto molto impegnativo e rende inutilizzabili alcune delle attrezzature della nave. Marzo è stato particolarmente tempestoso, con vento forte e alcuni whiteout completi. Le condizioni si sono stabilizzate di recente, anche se. Abbiamo cieli sereni, sole e vento leggero, proprio come l'inverno sulle Alpi. Ora che siamo scesi sotto gli 84 ° N, le intrusioni di massa d'aria calda dall'Atlantico stanno spingendo le temperature fino a 0°C, portando fusione superficiale e pioggia.

Quali campioni stai raccogliendo e perché?

Sto studiando la misura in cui le emissioni naturali e umane modificano le nuvole artiche di basso livello. Queste nubi svolgono un ruolo fondamentale nel mantenimento degli equilibri energetici e di massa dell'Artico perché riflettono e assorbono le radiazioni, e perché contribuiscono alla copertura nevosa attraverso le precipitazioni. Generalmente, le nuvole si formano solo in presenza di nuclei di condensazione o particelle nucleanti di ghiaccio. Si tratta di un sottoinsieme di particelle di aerosol che possono provenire da fonti naturali come spruzzi marini, emissioni di fitoplancton o neve soffiata, ma anche da attività umane come la combustione di combustibili fossili, altre emissioni industriali e agricole.

Possiamo utilizzare la nostra strumentazione di bordo per caratterizzare le particelle di aerosol in termini di proprietà microfisiche e chimiche. Variabili come concentrazione numerica, distribuzione delle dimensioni delle particelle, igroscopicità, la composizione chimica e la fluorescenza ci aiutano a capire la loro origine, naturale o umana, e i loro potenziali effetti sulle nuvole. Il nostro obiettivo finale è capire fino a che punto i processi naturali rispetto a quelli creati dall'uomo contribuiscono alla formazione delle nuvole e al bilancio energetico nell'Artico, e come questo potrebbe cambiare man mano che il cosiddetto "Nuovo Artico" si evolve e le emissioni umane cambiano in futuro. In definitiva, queste informazioni possono essere utilizzate negli scenari di cambiamento climatico dell'Artico.

Che cosa hai imparato finora sull'aria artica?

Guardando i dati, Ottengo un'immagine quasi in tempo reale della composizione dell'atmosfera. Quando le masse d'aria provengono dal nord, dall'alto Artico, la popolazione di aerosol invecchia, che significa da diversi giorni a settimane, e consiste principalmente di acido solforico. Questo è un fenomeno invernale comune noto come foschia artica, quando le emissioni di anidride solforosa, per lo più dovute all'attività umana alle medie e alte latitudini, si accumulano durante l'inverno. La foschia ha iniziato a formarsi a novembre. Inizialmente, la concentrazione era di circa 50 particelle per centimetro cubo. Ora è salito a 200.

In condizioni di tempesta, la neve salata viene sollevata in aria dove forma particelle di aerosol. Il numero di particelle dipende da diversi fattori, compresa la microstruttura della neve, com'era agitato dal vento, e la sua rugosità superficiale. Poiché queste particelle costituiscono una quota significativa della popolazione complessiva di aerosol, probabilmente svolgono un ruolo importante nella formazione delle nuvole.

Quando le masse d'aria arrivano da sud, però, tutte queste variabili sono diverse. Le particelle sono state processate dalle nuvole, e differiscono per origine, dimensione e composizione chimica. La metà di aprile è il momento in cui si verificano le fioriture di fitoplancton nell'Atlantico. Queste fioriture emettono dimetil solfuro, che viene trasformato in acido metansolfonico, un tracciante che ora vediamo nelle particelle di aerosol. Abbiamo anche trovato alogeni, acido iodico e bromo, nella popolazione di aerosol. Questi sono di origine più locale, e sono collegati alla chimica della neve e ai raggi UV. E, Certo, vediamo anche particelle di scarico dalla nave, skidoo ed elicotteri. Portano una firma distintiva che li distingue dagli altri tipi di aerosol.

Hai osservato personalmente i cambiamenti nel clima artico?

Questa è una domanda difficile. Non ho un benchmark affidabile perché questa è la prima volta che, come molti altri membri della squadra, sono stato così a nord in questo periodo dell'anno. Generally speaking, we didn't anticipate observing so much mobile ice so early in the year. We expected to see a much more consolidated ice pack. But this might not necessarily be a sign of climate change. What was striking, però, was that precipitation fell as rain instead of snow when Atlantic air masses arrived in mid-April.

Is the COVID-19 crisis affecting life on an Arctic research vessel?

Sì, definitely. It's affecting us in two main ways. Primo, we're all hearing news from home about how the world has changed and what it means for our families, friends and colleagues. It's a real cause for concern and we talk about the pandemic a lot. Secondo, the outbreak has disrupted the crew changeover schedule. It's taken us several weeks to figure out our options, given the travel restrictions in force around the world. Despite the delays and uncertainty around when we'll return home, I'm happy to report that crew morale is high. We've grown together as a fantastic team of scientists who communicate openly and look out for each other. It's also made my job much easier, as one of the five science team leaders on board.

As someone who's used to spending long periods on boats, how are you coping with living under lockdown?

I'd hardly call this a lockdown. We have a lot more freedom than people back at home. We can still work, go out, hold social gatherings, exercise and eat together. Certo, we can't travel far from the ship and our activity options are limited. But you don't really notice those things when you're surrounded by such a fascinating environment, making friends and building new working relationships. All in all, it's been an immensely satisfying and rewarding experience."