I modelli delle calotte glaciali sono uno strumento essenziale per fare previsioni sul futuro delle calotte glaciali della Groenlandia e dell'Antartico. Tuttavia, questi modelli hanno ancora una serie di punti deboli. In un confronto di modelli internazionali, 14 gruppi di ricerca hanno alimentato i loro modelli di calotta glaciale con gli stessi dati atmosferici e oceanici, e calcolò quali importi aggiuntivi di innalzamento del livello del mare avrebbero contribuito la Groenlandia e l'Antartico entro l'anno 2100. Per la Groenlandia, i risultati sono coerenti:se i livelli di emissioni di gas serra rimangono altrettanto elevati, l'isola alla fine perderà così tanto ghiaccio da aggiungere 9 centimetri all'innalzamento globale del livello del mare. Quando si tratta di Antartide, però, i risultati dei modelli variano notevolmente. Alcuni prevedono un ulteriore innalzamento del livello del mare fino a 30 centimetri; altri chiedono che l'aumento sia significativamente inferiore. I risultati del confronto saranno pubblicati oggi in un numero speciale della rivista online The criosfera .

Oggi, in molti settori scientifici e industriali, le simulazioni al computer sono uno strumento di ricerca standard. Però, rispetto agli specialisti della meccanica dei fluidi o agli ingegneri meccanici, i modellisti di lastre di ghiaccio hanno difficoltà a sviluppare modelli computerizzati realistici del loro soggetto di ricerca, per due ragioni. Per una cosa, se hanno bisogno di misurare o confermare parametri importanti utilizzando una calotta di ghiaccio reale, naturalmente non possono riprodurre nessuno dei processi rappresentati nelle loro simulazioni al computer in laboratorio. Per un altro, mancano ancora alcuni parametri chiave. Ad esempio, non sappiamo ancora praticamente nulla su come la superficie terrestre in Groenlandia e nell'Antartico influenzi lo scorrimento e il flusso delle masse di ghiaccio, o quanto è calda l'acqua sotto le lingue di ghiaccio galleggianti nell'Antartico. Se i modellisti di lastre di ghiaccio devono controllare la qualità del loro modello, la loro unica opzione è confrontarla direttamente con altri modelli.

Sei anni fa, esperti di 36 istituti di ricerca hanno iniziato un ampio confronto delle loro simulazioni per le calotte glaciali della Groenlandia e dell'Antartico, e calcolato (per due diversi scenari climatici) la misura in cui lo scioglimento delle calotte influenzerebbe l'innalzamento globale del livello del mare dal 2015 al 2100. I modelli della calotta glaciale sono stati forniti con dati atmosferici e oceanici prodotti da modelli climatici selezionati del Modello accoppiato Progetto di intercomparazione Fase 5 (CMIP5), vale a dire, quei modelli climatici utilizzati per preparare il quinto rapporto di valutazione dell'IPCC.

I modelli della Groenlandia sottovalutano gli effetti del cambiamento climatico

Quando si tratta del futuro della calotta glaciale della Groenlandia, tutti i modelli sono d'accordo:continuerà a perdere massa, contribuendo all'innalzamento globale del livello del mare. Se il mondo diventa più caldo di 4,3 gradi Celsius entro il 2100 (scenario RCP8.5), questi modelli di lastre di ghiaccio proiettano un ulteriore innalzamento del livello del mare di ca. 9 centimetri. Se il riscaldamento è meno grave (scenario RCP2.6), l'aumento aggiuntivo sarà di ca. 3,2 centimetri.

"I 14 modelli di calotta glaciale confrontati corrispondono alle nostre ultime osservazioni, che indicano che la calotta glaciale della Groenlandia sta perdendo sempre più ghiaccio, soprattutto ai margini, " dice il dottor Martin Rückamp, un glaciologo e modellatore di lastre di ghiaccio dell'Istituto Alfred Wegener, Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) di Bremerhaven che ha partecipato allo studio. "Ma visto più in generale, le perdite di massa previste dai modelli per il periodo dal 2015 ad oggi sono molto inferiori alle perdite effettivamente osservate. Per dirla semplicemente:i modelli di calotta glaciale per la Groenlandia sottovalutano gli attuali cambiamenti nella calotta glaciale dovuti ai cambiamenti climatici".

In un mondo più caldo, le masse di ghiaccio nell'Antartide orientale cresceranno

Per quanto riguarda l'Antartico, i risultati dei modelli sono molto più vari. Se le emissioni di gas serra rimangono costantemente elevate (RCP8.5), prevedono che l'Antartico contribuirà ovunque da -7,8 a 30,0 centimetri all'innalzamento globale del livello del mare. Cosa indica il simbolo meno:alcuni modelli prevedono un calo significativo del contributo dell'Antartico all'innalzamento del livello del mare, anche se l'area e il volume di ghiaccio nell'Antartico si riducono. "Queste simulazioni mostrano che, in un mondo più caldo, ci sarebbero così tante nevicate nell'Antartide orientale che il nuovo ghiaccio formatosi avrebbe superato il ghiaccio perso a causa dell'acqua di mare calda nell'Antartide occidentale, " spiega il modellatore di lastre di ghiaccio AWI Dr. Thomas Kleiner, che ha anche partecipato allo studio.

Per l'Antartide occidentale, i modelli prevedono perdite di ghiaccio che produrrebbero un ulteriore innalzamento del livello del mare fino a 18,0 centimetri entro il 2100. Tuttavia, se riuscissimo a raggiungere gli obiettivi dell'Accordo di Parigi e a limitare il riscaldamento globale ben al di sotto dei 2 gradi Celsius (RCP2.6), le perdite di ghiaccio nell'Antartico sarebbero significativamente inferiori, producendo un ulteriore innalzamento del livello del mare compreso tra -1,4 e 15,5 centimetri.

Come devono essere interpretati questi risultati? "Negli ultimi 40 anni, abbiamo osservato una chiara tendenza al ribasso in Antartide. La calotta glaciale sta perdendo sempre più ghiaccio, soprattutto nell'Antartide occidentale, dove i nostri modelli prevedevano anche grandi perdite di ghiaccio. Detto ciò, l'accelerazione dei ghiacciai simulata nei modelli è stata molto meno pronunciata di quanto effettivamente osservato, "dice la prof.ssa Angelika Humbert, coautore dello studio e capo del gruppo Ice Modeling dell'AWI. Inoltre, gli esperti vedono indicazioni che i modelli sovrastimano la futura crescita del ghiaccio nell'Antartide orientale. "Se i nostri sospetti si rivelassero veri, significherà anche che i modelli sottostimano quanto l'Antartide nel suo insieme contribuirà al futuro innalzamento del livello del mare, "sottolinea.

Più fiducia, ma le incertezze restano

Rispetto agli studi precedenti, il progetto ISMIP6 ha compiuto notevoli progressi. "Lo spettro dei risultati prodotti dai modelli è ora ridotto. Di conseguenza, possiamo avere più fiducia nelle loro proiezioni, " dice Thomas Kleiner. Allo stesso tempo, però, il confronto ha rivelato alcune debolezze concettuali. Un esempio:per le simulazioni antartiche, gli effetti dell'oceano sulle piattaforme di ghiaccio e sui ghiacciai non sono stati rappresentati utilizzando approcci complessi per ogni lingua di ghiaccio. Anziché, i modelli si basavano su formule massicciamente semplificate, che ha introdotto una notevole incertezza. "Di conseguenza, i modelli non erano in grado di riflettere i diversi tassi di fusione sul lato inferiore delle piattaforme di ghiaccio, o per simulare l'accelerazione effettivamente osservata dei ghiacciai, che personalmente trovo abbastanza preoccupante, "dice Angelika Humbert.

Un'ulteriore lacuna riscontrata nelle simulazioni antartiche:come veniva rappresentata la precipitazione. Per proiezioni precise, questo aspetto avrebbe dovuto essere calcolato utilizzando un modello climatico regionale ad alta risoluzione. Ma nell'interesse della fattibilità, sono stati utilizzati dati atmosferici relativamente a bassa risoluzione provenienti da modelli globali. Nella prossima tornata di confronti, tutte queste debolezze devono essere eliminate. Secondo Angelika Humbert:"Il nostro obiettivo sarà quindi quello di produrre simulazioni dello sviluppo delle calotte glaciali che siano il più realistiche possibile. Per farlo, è necessario selezionare tempi di simulazione che consentano di confrontare i risultati dei modelli con i dati osservativi effettivi." In queste condizioni, i modellatori del ghiaccio potrebbero quindi seguire lo stesso approccio degli specialisti della meccanica dei fluidi e utilizzare i dati di monitoraggio del mondo reale per convalidare le loro simulazioni al computer.