Foto di un ghiacciaio. Credito:Kenichiro Tani
Quando le calotte glaciali si sciolgono, al livello del mare accade qualcosa di strano e altamente controintuitivo.
Funziona fondamentalmente come un'altalena. Nell'area vicina allo scioglimento di queste masse di ghiaccio glaciale, il livello degli oceani si abbassa. Eppure a migliaia di miglia di distanza, in realtà si alzano. Succede in gran parte a causa della perdita di un'attrazione gravitazionale verso la calotta glaciale, causando la dispersione dell'acqua. I modelli sono diventati noti come impronte digitali del livello del mare poiché ogni ghiacciaio o calotta glaciale che si scioglie ha un impatto unico sul livello del mare. Gli elementi del concetto, che stanno alla base della comprensione del fatto che il livello globale del mare non si alza in modo uniforme, esistono da oltre un secolo e la moderna scienza del livello del mare è stata costruita attorno ad esso. Ma c'è stato a lungo un intoppo alla teoria ampiamente accettata. Un'impronta digitale al livello del mare non è mai stata rilevata in modo definitivo dai ricercatori.
Un team di scienziati, guidato dall'allieva di Harvard Sophie Coulson e con il geofisico di Harvard Jerry X. Mitrovica, crede di aver rilevato il primo. I risultati sono descritti in un nuovo studio pubblicato giovedì su Scienza . Il lavoro convalida quasi un secolo di scienza del livello del mare e aiuta a consolidare la fiducia nei modelli che prevedono il futuro innalzamento del livello del mare.
"Le proiezioni a livello dell'oceano, la pianificazione urbana e costiera, tutto questo, è stato costruito sull'idea delle impronte digitali", ha affermato Mitrovica, professore di scienze presso il Dipartimento di Scienze della Terra e Planetarie di Frank B. Baird Jr.. "Ecco perché le impronte digitali sono così importanti. Ti permettono di stimare come sarà la geometria dei cambiamenti del livello del mare... quindi ora abbiamo molta più fiducia in come si evolveranno i cambiamenti del livello del mare... Se la fisica delle impronte digitali non lo fosse t corretto, allora dovremmo ripensare a tutte le moderne ricerche sul livello del mare."
Le impronte digitali del livello del mare sono state notoriamente difficili da rilevare a causa delle principali fluttuazioni del livello degli oceani causate dal cambiamento delle maree, delle correnti e dei venti. Ciò che lo rende un tale enigma è che i ricercatori stanno cercando di rilevare i movimenti di livello millimetrico dell'acqua e collegarli allo scioglimento dei ghiacciai a migliaia di chilometri di distanza.
Mitrovica ha paragonato la ricerca a quella della particella subatomica, il bosone di Higgs.
"Quasi tutti i fisici pensavano che l'Higgs esistesse, ma è stato comunque un risultato trasformativo quando è stato fermamente rilevato", ha detto Mitrovica. "Nella fisica del livello del mare, quasi tutti presumevano che le impronte digitali esistessero, ma non erano mai state rilevate a un livello di confidenza comparabile."
Il nuovo studio utilizza i dati satellitari appena rilasciati da un'agenzia europea di monitoraggio marino che acquisisce oltre 30 anni di osservazioni in prossimità della calotta glaciale della Groenlandia e gran parte dell'oceano vicino al centro della Groenlandia per catturare l'altalena a livello degli oceani dall'impronta digitale .
I dati satellitari hanno attirato l'attenzione di Mitrovica e del collega David Sandwell dello Scripps Institute of Oceanography. In genere, le registrazioni satellitari di questa regione si erano estese solo fino all'estremità meridionale della Groenlandia, ma in questa nuova versione i dati hanno raggiunto dieci gradi di latitudine in più, consentendo loro di vedere un potenziale accenno all'altalena causata dall'impronta digitale.
Mitrovica si rivolse rapidamente a Coulson, un ex dottore di ricerca. studente nel laboratorio di Mitrovica e ora borsista post-dottorato presso il Los Alamos National Laboratory, per verificare se questo fosse davvero il segnale delle impronte digitali che gli scienziati a livello del mare inseguivano da decenni.
"Era la persona migliore per... modellare accuratamente l'aspetto dell'impronta digitale data la nostra comprensione di come la calotta glaciale della Groenlandia ha perso massa, e ha potuto stabilire se quella previsione corrispondeva all'osservazione satellitare", ha affermato Mitrovica.
Coulson, esperta nella modellazione del cambiamento del livello del mare e della deformazione crostale associata allo scioglimento delle calotte glaciali e dei ghiacciai, era in visita a una famiglia nel Regno Unito quando i set di dati hanno raggiunto la sua casella di posta. Ha immediatamente riconosciuto il potenziale, ha detto.
Coulson ha raccolto rapidamente tre decenni delle migliori osservazioni che è riuscita a trovare sul cambiamento dell'altezza del ghiaccio all'interno della calotta glaciale della Groenlandia, nonché ricostruzioni del cambiamento dell'altezza dei ghiacciai nell'Artico canadese e in Islanda. Ha combinato questi diversi set di dati per creare previsioni del cambiamento del livello del mare nella regione dal 1993 al 2019, che ha poi confrontato con i nuovi dati satellitari. La vestibilità era perfetta. Una corrispondenza uno a uno che ha mostrato con più del 99,9% di confidenza che l'andamento del cambiamento del livello del mare rivelato dai satelliti è un'impronta digitale dello scioglimento della calotta glaciale.
"Sono rimasto completamente sbalordito, eccolo lì:un'impronta digitale al livello del mare, prova della loro esistenza", ha detto Coulson. "Questo è stato un momento davvero, davvero emozionante per tutti noi. Ci sono pochissimi momenti nella scienza che forniscono una chiarezza così semplice e straordinaria sui complessi processi terrestri."
"Questo lavoro, guidato in modo così straordinario da Sophie, è uno dei momenti salienti della mia carriera, un fine libro a tutto il lavoro teorico e computazionale che abbiamo costruito con una comunità di colleghi internazionali", ha aggiunto Mitrovica, il cui gruppo è stato il primo a presentare modelli e previsioni di come dovrebbero apparire le impronte digitali sul livello del mare.
La ricerca scientifica di solito impiega anni per sviluppare i risultati e poi essere redatta in un documento, ma qui i ricercatori sono stati in grado di agire rapidamente. In totale, il processo ha richiesto solo pochi mesi da quando hanno visto i dati satellitari a quando hanno inviato il pezzo.
Questo perché la maggior parte del lavoro sulle gambe era già stato fatto. Gran parte della teoria, della tecnologia e dei metodi erano già stati tutti ben sviluppati e avanzati da quando Mitrovica e il suo team hanno presentato il loro lavoro sulle impronte digitali del livello del mare circa 20 anni fa, calcoli che sono stati ampiamente accettati e sono stati presi in considerazione in quasi tutti i modelli di previsione del livello del mare alzati.
"Si trattava di scienza ad alto rischio e alta ricompensa e nessuno si aspettava un rilevamento così rapido. Abbiamo beneficiato in modo incredibile dei gruppi che ci sostenevano, in particolare la Star-Friedman Challenge", ha affermato Mitrovica.
Ora che è stata rilevata la prima impronta digitale sul livello del mare, la domanda con le maggiori implicazioni globali è ora:dove porta tutto questo.
"Verranno altri rilevamenti", ha detto Mitrovica. "Presto la piena potenza della fisica delle impronte digitali sarà disponibile per proiettare i cambiamenti del livello del mare nel prossimo decennio, secolo e oltre". + Esplora ulteriormente
