Fogli di ghiaccio e livelli di mare in aumento: cosa tiene il futuro?

La fusione di fogli di ghiaccio è emersa come una delle conseguenze più pressanti di un pianeta riscaldante, guidando direttamente l'aumento del livello del mare a tassi che gli scienziati di allarme e i pianificatori costieri. Come le temperature globali continuano a salire, le immense masse di ghiaccio che coprono la Groenlandia e l'Antartide stanno perdendo il ghiaccio a un ritmo accelerante.

Il rapporto tra le calotte del ghiaccio e il livello del mare è semplice in linea di principio ma complesso nella pratica. Le lastre di ghiaccio immagazzinano vaste quantità di acqua dolce congelata. Quando perdono la massa attraverso la fusione della superficie, il calve di iceberg o la fusione del sottomarino, che l'acqua raggiunge l'oceano. Il risultato è un contributo diretto al livello globale del mare medio. Ma il processo è influenzato da fattori come le correnti dell'oceano, la circolazione atmosferica e la geologia e la geologia sottostante delle calori di ghiaccio.

La scienza dietro la fusione del foglio di ghiaccio

I ghiacciai su scala continentale sono ghiacciai che coprono migliaia di chilometri quadrati e contengono la maggior parte delle acque dolci della Terra. Due strati di ghiaccio dominano: il ghiacciaio della Groenlandia e il ghiacciaio Antartico. Insieme, tengono abbastanza acqua congelata per aumentare i livelli del mare globali di circa 65 metri se si dovesse sciogliere completamente.

Il principale motore del ghiaccio si scioglie è il riscaldamento dell'aria e delle temperature dell'oceano. Come le emissioni di gas serra traducono il calore nell'atmosfera, le temperature si alzano più rapidamente nelle regioni polari, un fenomeno noto come amplificazione polare.

  • La superficie di fusione:[ Le temperature dell'aria calda causano neve e ghiaccio sulla superficie dei fogli di ghiaccio per sciogliersi. L'acqua di melo può scorrere in crevasi e raggiungere la base del foglio di ghiaccio, lubrificare il letto e accelerare il flusso di ghiaccio verso l'oceano.
  • Calvetta:[] I ghiacciai che terminano nell'oceano, conosciuti come ghiacciai delle maree, periodicamente gettano grossi pezzi di ghiaccio nel mare. Questo processo, chiamato calving, può accelerare come ghiacciai sottili e ritirarsi in acqua più profonda.
  • Submarine melting:[ Le correnti oceaniche calde possono sciogliere i fronti sommersi dei ghiacciai e degli scaffali del ghiaccio, diradandole dal basso e rendendoli più vulnerabili alla rottura.
  • Il crollo dello scaffale dell'Ice:[] Gli scaffali del ghiaccio agiscono come contrafforti che rallentano il flusso del ghiaccio interno verso il mare. Quando indeboliscono o collassano, i ghiacciai dietro di loro possono accelerare drammaticamente.

Le missioni come GRACE e GRACE-FO (Gravity Recovery and Climate Experiment) misurano i cambiamenti nella massa di ghiaccio rilevando variazioni nel campo di gravità della Terra. Altri satelliti, tra cui ICESat e ICESat-2, utilizzano l'altimetria laser per misurare i cambiamenti nell'aumento della superficie di ghiaccio.

La carta del ghiaccio della Groenlandia

Il Greenland Ice Sheet copre circa 1,7 milioni di chilometri quadrati e contiene abbastanza acqua per aumentare i livelli del mare globale di circa 7,4 metri. Ha perso la massa dalla fine degli anni '90, con il tasso di perdita in aumento nel tempo. La fusione superficiale è il processo dominante in Groenlandia, in particolare lungo i margini della calotta di ghiaccio durante i mesi estivi.

I ghiacciai della Groenlandia, come Jakobshavn Isbræ, hanno accelerato anche a causa del riscaldamento dell'oceano. Questi ghiacciai spostano il ghiaccio dall'interno alla costa, dove vitelli nell'oceano.

La scheda di ghiaccio antartico

Il ghiacciaio antartico è la più grande massa di ghiaccio sulla Terra, che copre circa 14 milioni di chilometri quadrati e tiene abbastanza acqua per aumentare i livelli di mare globali di circa 58 metri. La risposta dell'Antartide al riscaldamento è più variabile rispetto a quella della Groenlandia.

L'Antartide occidentale è particolarmente vulnerabile perché gran parte del suo ghiaccio è messa sotto il livello del mare su un letto che pendia nell'entroterra. Questa configurazione rende suscettibile all'instabilità del ghiacciaio marino: come acqua calda dell'oceano fonde il ghiaccio sommerso, la linea di terra - dove il ghiaccio incontra il pavimento dell'oceano - si ritira, esponendo il ghiaccio più spesso per ulteriori scioglimenti.

Come la melodia di ghiaccio contribuisce al Rise del livello del mare

L'aumento del livello del mare non è causato esclusivamente da un calo del ghiaccio. Due fattori principali contribuiscono: l'espansione termica dell'acqua marina e l'aggiunta di acqua dal ghiaccio di fusione. L'espansione termica si verifica come l'acqua dell'oceano si riscalda e si espande, occupandosi di più spazio. Questo processo rappresenta attualmente circa un terzo dell'aumento del livello del mare osservato.

Quando i fogli di ghiaccio perdono la massa, l'acqua che rilasciano non distribuisce uniformemente attraverso l'oceano globale. Diversi fattori influenzano i cambiamenti del livello del mare locale:

  • Effetti gravitazionali:[ Le grandi lastre di ghiaccio esercitano una spinta gravitazionale sull'oceano circostante. Mentre perdono la massa, la loro attrazione gravitazionale si indebolisce, causando livelli di mare a cadere nelle vicinanze ma si allontanano più lontano.
  • Ribalto isostatico:[ Il terreno sotto le calotte di ghiaccio è depresso dal peso del ghiaccio. Quando il ghiaccio si scioglie, la terra sale lentamente oltre migliaia di anni, un processo chiamato regolazione isostatica glaciale.
  • Cambiamento della circolazione dell'oceano:[[] L'influenza di acqua dolce e fredda può alterare le correnti oceaniche, tra cui la Circolazione di rovesciamento sinergica atlantica (AMOC), che influenza il livello del mare lungo la costa orientale degli Stati Uniti e l'Europa.

In alcuni casi, alcune regioni avranno più livelli di crescita rispetto alla media globale, mentre altre possono vedere un cambiamento relativamente poco o addirittura una diminuzione locale del livello del mare.

Osservazioni e misure attuali

Secondo il Pannello intergovernativo sui Cambiamenti Climatici (IPCC), il livello globale medio del mare è aumentato di circa 0,2 metri tra il 1901 e il 2018. Il tasso di aumento è aumentato da circa 1,3 millimetri all'anno durante il XX secolo a circa 3,7 millimetri all'anno negli ultimi decenni. Questa accelerazione è guidata principalmente da una maggiore perdita di ghiaccio dalla Groenlandia e dall'Antartide.

Le misurazioni satellitari delle missioni GRACE e GRACE-FO mostrano che il Greenland Ice Sheet ha perso una media di circa 280 miliardi di tonnellate di ghiaccio all'anno tra il 2002 e il 2020, mentre l'Antartide ha perso circa 150 miliardi di tonnellate all'anno nello stesso periodo.

Questi cambiamenti sono coerenti con le tendenze di riscaldamento. L'Artide ha riscaldato a circa il doppio del tasso medio globale, e le temperature antartiche sono aumentate, in particolare nelle regioni dell'Antartico occidentale e della Penisola. Le temperature dell'oceano nelle aree chiave, come il Mare Amundsen fuori dall'Antartide occidentale, sono aumentate notevolmente, causando una maggiore fusione di ripiani e fronti dei ghiacciai.

Per informazioni più dettagliate sulle tendenze attuali del livello del mare, il NASA Sea Level Portal fornisce dati e visualizzazioni regolarmente aggiornati.

Impatti dei livelli del mare in aumento

I livelli più immediati e visibili sono sulle comunità costiere, dove i livelli più elevati del mare portano ad una più frequente e grave inondazione. Ciò che era una volta "una volta in un secolo" le ondate di tempeste possono ora verificarsi ogni pochi anni o anche ogni anno in alcune località. Questo tipo di inondazione, spesso chiamato "nuisance flooding" o "sunny day flooding roads,

Comunità costiere e infrastrutture

Le zone costiere a basso profilo ospitano centinaia di milioni di persone in tutto il mondo. Le principali città come Miami, Shanghai, Mumbai e Giacarta stanno già sperimentando gli effetti dei mari in aumento. Negli Stati Uniti, la proprietà costiera valutata nelle trilioni di dollari è a rischio. Strade, ponti, aeroporti, porti marittimi e impianti di trattamento delle acque reflue sono tutti vulnerabili all'inondazione e all'erosione.

Le misure di adattamento includono la costruzione di pareti marine, l'elevazione di strutture, il ripristino delle zone umide e la ricollocazione delle comunità, che sono costose e spesso politicamente complesse, e in alcuni casi il costo della protezione delle zone costiere può superare il valore della proprietà a rischio, portando a decisioni difficili su quali aree difendere e quali abbandonare.

Nazioni delle piccole isole

Le piccole isole in via di sviluppo affrontano minacce esistenziali derivanti dall'aumento dei livelli del mare. Nazioni come Kiribati, Tuvalu, Isole Marshall e Maldive hanno altitudini medie di pochi metri sul livello del mare. Come i mari si alzano, questi paesi affrontano la perdita di terra, la salinizzazione delle fonti di acqua dolce e il danno alle infrastrutture.

La perdita di intere nazioni a causa del cambiamento climatico solleva questioni legali, etiche e umanitarie profonde, e le questioni di sovranità, cittadinanza e conservazione culturale sono all'avanguardia nelle discussioni tra organizzazioni internazionali e comunità colpite.

Ecosistemi

Gli ecosistemi costieri sono anche sotto pressione per l'aumento dei mari. Le mangrovie, le paludi di sale e i letti di erba marina sono sensibili ai cambiamenti dei livelli di acqua e della salinità. Questi ecosistemi forniscono servizi critici, tra cui la stabilizzazione della costa, l'habitat per pesci e fauna, lo stoccaggio del carbonio e la protezione dalle tempeste.

I livelli di mare in aumento possono ridurre la luce disponibile per la fotosintesi e le temperature più elevate dell'acqua contribuiscono allo sbiancamento dei coralli. Le barriere sane proteggono le coste assorbendo l'energia dell'onda, quindi il loro declino comprime i rischi di inondazione e erosione costieri.

Proiezioni future

Il sesto rapporto di valutazione dell'IPCC (AR6), rilasciato nel 2021, fornisce una gamma di proiezioni basate su diversi scenari di emissione di gas serra. In uno scenario a basse emissioni (SSP1-2.6), il livello globale del mare medio è previsto per aumentare di circa 0,3 a 0,6 metri di distanza per 2100 metri.

Gli scienziati sono sempre più preoccupati per i processi che potrebbero portare a una rapida perdita di ghiaccio, in particolare nell'Antartide occidentale. Instabilità del ghiaccio marino e instabilità della scogliera del ghiaccio - dove alte scogliere di ghiaccio al crollo del margine oceanico sotto il loro peso - potrebbero accelerare la perdita di ghiaccio oltre le proiezioni del modello attuale. Alcuni studi suggeriscono che sotto scenari di alte emissioni, aumento del livello del mare potrebbe raggiungere 2 metri o più.

Oltre il 2100, il quadro diventa ancora più incerto ma anche più consequenziale. Anche se le emissioni sono stabilizzate, i fogli di ghiaccio continueranno a rispondere al riscaldamento già bloccato nel sistema climatico. Ad esempio, il ghiacciaio della Groenlandia può essere impegnato a lungo termine in declino se alcune soglie di temperatura sono attraversate.

Per una panoramica completa delle ultime proiezioni scientifiche, il IPCC AR6 Working Group I report[] è la fonte autorevole.

Fattori chiave che influenzano la perdita di ghiaccio futura

Diversi fattori determineranno la futura traiettoria del ghiaccio di fusione e aumento del livello del mare:

  1. Emissioni di gas serra:[ Il fattore più importante che controlla il riscaldamento futuro e la perdita di ghiaccio. Le emissioni più basse riducono il tasso di fusione delle calotte di ghiaccio, mentre le emissioni elevate continuate lo accelerano.
  2. Il riscaldamento degli oceani:[ Le correnti d'acqua calde che raggiungono gli scaffali del ghiaccio e i fronti dei ghiacciai sono un importante autista della perdita di ghiaccio. Le variazioni dei cicli eolici e della circolazione dell'oceano possono portare acqua più calda a contatto con il ghiaccio.
  3. Copertura e feedback albedo:[[] Le nuvole intrappolano il calore e influenzano la quantità di luce solare riflessa dalle superfici ghiacciate. Come i gelati e le superfici più scure sono esposti, meno luce solare si riflette, portando a un maggiore assorbimento del calore e a un ulteriore fusione.
  4. Ice dynamics:[]] Cambiamenti del flusso di ghiaccio, compreso il potenziale per l'instabilità del ghiaccio marino e il crollo della scogliera del ghiaccio, rappresentano la più grande fonte di incertezza nelle proiezioni del livello del mare.

Cosa si può fare

La mitigazione comporta la riduzione delle emissioni di gas serra per rallentare il tasso di riscaldamento e di perdita di ghiaccio. L'adattamento comporta la preparazione per l'aumento del livello del mare che è già inevitabile.

Mitigazione

Il modo più efficace per limitare l'aumento del livello del mare futuro è quello di ridurre le emissioni di anidride carbonica e di altri gas serra. Ciò richiede il passaggio via dai combustibili fossili, l'espansione dell'energia rinnovabile, il miglioramento dell'efficienza energetica, la protezione e il ripristino delle foreste e di altri lavandini di carbonio. L'accordo di Parigi, firmato da quasi 200 paesi, mira a limitare il riscaldamento globale a ben al di sotto dei livelli pre-industriali, con un'aspirazione di 1.5°C precedente.

Le tecnologie di rimozione del carbonio, come la cattura diretta dell'aria e il miglioramento delle condizioni atmosferiche, sono state esplorate come modi per rimuovere la CO2 dall'atmosfera. Tuttavia, queste tecnologie sono ancora in fase iniziale e affrontano sfide di scalabilità e di costo significative.

Adattamento

Anche sotto gli scenari di emissioni più ottimistiche, i livelli del mare continueranno ad aumentare per decenni a secoli. L'adattamento è quindi essenziale.

  • Le difese costiere:[] L'edificazione o l'alzamento di pareti marine, dighe e barriere di sovratensione possono proteggere aree densamente popolate.
  • Soluzioni basate sulla natura:[] Mangrovie di ripristino, paludi di sale e barriere coralline possono tamponare le coste contro le onde e l'erosione, fornendo al contempo habitat e stoccaggio di carbonio.
  • Ritiro gestito:[ In alcune aree, l'opzione più economica e sicura è quella di trasferire le persone e le infrastrutture lontano dalle coste vulnerabili. Questo approccio è politicamente stimolante ma è sempre più considerato dai governi e dalle comunità.
  • Strutture di rilievo e di protezione dalle inondazioni:[[] Esercizi, strade e utilità possono ridurre i danni causati dalle inondazioni. I codici di costruzione e la pianificazione del terreno possono incorporare le proiezioni future del livello del mare.
  • Sistemi di allarme rapido:[] Una migliore previsione e comunicazione può aiutare le comunità a prepararsi agli eventi di inondazione e ridurre la perdita di vita.

Per le comunità che già sperimentano impatti, le risorse come NOAA Climate.gov[] offrono una guida pratica e dati regionali sull'aumento del livello del mare e sui rischi di inondazione costiera.

Ricerca e Monitoraggio

Continuare gli investimenti in missioni satellitari, osservazioni sul campo e modellazione del computer contribuirà a ridurre l'incertezza e informare il processo decisionale.

Conclusioni

La fusione di strati di ghiaccio e l'aumento dei livelli del mare rappresentano una delle sfide più significative del cambiamento climatico a lungo termine. La scienza è chiara: le temperature di riscaldamento stanno causando la Groenlandia e l'Antartide a perdere ghiaccio ad un ritmo accelerante, e questa perdita sta spingendo i livelli del mare verso l'alto.

Le scelte fatte oggi sulle emissioni di gas serra daranno forma alla traiettoria del calo del livello del ghiaccio e del livello del mare per le generazioni future. L'azione immediata e sostenuta per ridurre le emissioni può rallentare il ritmo del cambiamento e limitare i peggiori risultati. Allo stesso tempo, sono necessarie misure di adattamento per proteggere le comunità e gli ecosistemi dai cambiamenti che sono già in corso.

Gli scienziati continuano a perfezionare la loro comprensione delle dinamiche del foglio di ghiaccio e migliorare le proiezioni, ma il messaggio essenziale è coerente: più il pianeta diventa più caldo, più il ghiaccio si scioglierà, e più alto sarà il mare. La domanda non è se i livelli del mare aumenteranno, ma quanto e quanto rapidamente — e se l'umanità agirà nel tempo per gestire le conseguenze.