Una delle regioni più dure e dinamiche della Terra è la zona di ghiaccio marginale, il luogo in cui le onde oceaniche incontrano il ghiaccio marino, che è formato dal congelamento della superficie dell'oceano.

Pubblicato oggi, un numero a tema della rivista Philosophical Transactions of the Royal Society A esamina i rapidi progressi compiuti dai ricercatori nell'ultimo decennio nella comprensione e nella modellazione di questo ambiente difficile.

Questa ricerca è vitale per noi per comprendere meglio le complesse interazioni dei sistemi climatici della Terra. Questo perché la zona di ghiaccio marginale gioca un ruolo nel congelamento e disgelo stagionale degli oceani.

Un posto difficile per studiare

Nell'Artico e nell'Antartico, le temperature oceaniche superficiali sono costantemente inferiori a -2℃, abbastanza fredde da congelare, formando uno strato di ghiaccio marino.

Alle latitudini più alte, più vicine ai poli, il ghiaccio marino forma un solido coperchio sull'oceano spesso diversi metri che riflette i raggi del sole, raffreddando la regione e guidando l'acqua fredda intorno agli oceani. Questo rende il ghiaccio marino un componente chiave del sistema climatico.

Ma alle latitudini più basse, quando l'oceano coperto di ghiaccio passa all'oceano aperto, il ghiaccio marino si forma in pezzi più piccoli e molto più mobili chiamati "banchi", separati dall'acqua o da un impasto di cristalli di ghiaccio.

Questa zona di ghiaccio marginale interagisce con l'atmosfera sopra e con l'oceano sotto in un modo molto diverso per coprire il ghiaccio più vicino ai poli.

È un ambiente impegnativo in cui lavorare per gli scienziati, con un viaggio nella zona di ghiaccio marginale intorno all'Antartide nel 2017 con venti a più di 90 km/he onde a più di 6,5 m di altezza. È anche difficile da osservare a distanza perché i banchi sono più piccoli di quelli che la maggior parte dei satelliti può vedere.

Schiacciato dalle onde

La zona di ghiaccio marginale interagisce anche con l'oceano aperto tramite onde superficiali, che viaggiano dalle acque aperte nella zona, impattando sul ghiaccio. Le onde possono avere un effetto distruttivo sulla copertura di ghiaccio, rompendo i banchi di grandi dimensioni e lasciandoli più suscettibili allo scioglimento durante l'estate.

Al contrario, durante l'inverno, le onde possono favorire la formazione di banchi "pancake", così chiamati perché sono sottili dischi di ghiaccio marino (li potete vedere nell'immagine sopra).

Ma l'energia delle onde stessa viene persa durante le interazioni con i banchi di ghiaccio, così che le onde diventano gradualmente più deboli man mano che viaggiano più in profondità nella zona di ghiaccio marginale. Ciò produce meccanismi di feedback onda-ghiaccio che guidano l'evoluzione del ghiaccio marino in un clima che cambia.

Ad esempio, una tendenza a temperature più calde indebolirà la copertura di ghiaccio, consentendo alle onde di viaggiare più in profondità negli oceani coperti di ghiaccio e provocando una maggiore rottura, che indebolisce ulteriormente la copertura di ghiaccio, e così via.

Gli scienziati che studiano le dinamiche delle zone di ghiaccio marginale mirano a migliorare la nostra comprensione del ruolo della zona nei cambiamenti drammatici e spesso sconcertanti che il ghiaccio marino mondiale sta subendo in risposta ai cambiamenti climatici.

Ad esempio, nell'Oceano Artico, la copertura del ghiaccio marino "è diminuita di circa la metà dagli anni '80". In Antartide, la copertura di ghiaccio marino ha recentemente avuto una delle sue estensioni più grandi e più piccole registrate, con la zona di ghiaccio marginale che è una fonte di variabilità di anno in anno.

I nostri progressi nella migliore comprensione di queste difficili regioni hanno ruotato attorno a grandi programmi di ricerca internazionali, gestiti dall'Office of Naval Research degli Stati Uniti e altri. Questi programmi coinvolgono scienziati della terra, geofisici, oceanografi, ingegneri e persino matematici applicati (come noi).

Recenti sforzi hanno prodotto tecniche di osservazione innovative, come un metodo per visualizzare in 3D la dinamica delle onde e dei lastroni nella zona marginale di ghiaccio a bordo di un rompighiaccio e acquisire le onde nel ghiaccio dalle immagini satellitari.

Hanno anche portato a nuovi modelli in grado di simulare l'interazione di onde e ghiaccio dal livello dei singoli banchi al comportamento generale di interi oceani. I progressi hanno motivato un esperimento di più mesi condotto dall'Australia nella zona di ghiaccio marginale dell'Antartide, sul nuovo rompighiaccio da 500 milioni di dollari RSV Nuyina, previsto per il prossimo anno.

La zona di ghiaccio marginale sarà in futuro una componente sempre più importante della copertura di ghiaccio marino mondiale, poiché le temperature aumenteranno e le onde diventeranno più estreme.

Nonostante i rapidi progressi, c'è ancora molta strada da fare prima che la comprensione dei processi di feedback nella zona glaciale marginale si traduca in migliori previsioni climatiche utilizzate, ad esempio, dall'International Panel on Climate Change Assessment Reports.

L'inclusione della zona glaciale marginale nei modelli climatici è stata descritta come il "Santo Graal" per il campo da una delle sue figure di spicco e la questione tematica indica legami più stretti con la più ampia comunità climatica come la prossima direzione principale per il campo. + Esplora ulteriormente

Ghiaccio, vento e mare

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.