La scienza della glaciazione offre una potente lente attraverso la quale possiamo capire come il ghiaccio ha scolpito la Terra’ la sua superficie su milioni di anni. Dalle creste frastagliate delle cime alpine alle valli ampie e curve delle pianure continentali, le impronte digitali dell'attività glaciale passata sono incise permanentemente nel paesaggio.

Cos'è il Glaciation?

Il glaciazione si riferisce al processo con cui grandi estese della Terra e n. 8217; la superficie è coperta da glaciali ice— le masse persistenti di neve compatta che fluiscono sotto il loro peso. Queste masse di ghiaccio possono assumere la forma di ghiacciai della valle confinati dalla topografia di montagna o da ghiacciai continentali che ricoprono intere regioni.

Le cause del glaciazione

Il glaciazione non avviene per caso, ma è guidato da una combinazione di fattori naturali che riducono le temperature globali e permettono alla neve di persistere anno dopo anno, costruendo strati di ghiaccio spessi.

Variazioni orbitali (Cicli di Milano)

I cambiamenti nella Earth’s orbita e inclinazione assiale alterano la distribuzione e l'intensità della radiazione solare che raggiunge il pianeta. Questi cicli di Milankovitch—eccentricità, obliquity e precession#8212;operano su scale temporali di migliaia di migliaia di migliaia di anni.

Livelli di anidride carbonica atmosferica

Le concentrazioni inferiori dei gas serra, in particolare l'anidride carbonica, riducono la capacità di mantenere il calore. I dati del nucleo di ghiaccio mostrano che durante i periodi glaciali, CO[2]] livelli di ghiaccio sono scesi a circa 180 parti per milione, rispetto ai livelli pre-industriali di circa 280 ppm. Questo calo amplifica l'effetto di raffreddamento da cambiamenti orbitali, creando condizioni favorevoli per lamie di espansione del ghiaccio.

Elevazione tettonica e Circolazione Oceanica

Quando i continenti si scontrano e le catene montuose si innalzano, creano regioni ad alta quota dove si accumula la neve. L'alzata dell'Himalaya e delle Ande, per esempio, è legata al raffreddamento dei climi globali negli ultimi 50 milioni di anni. Inoltre, l'apertura o la chiusura dei gateway oceanici (l'Isthmus di Panama o il Drake Passage) sostengono la crescita dell'umidità attuale.

Tipi di ghiacciai

I ghiacciai vengono in molte forme, ognuna delle quali è caratterizzata dalla sua impostazione geografica e dalle condizioni locali. Riconoscendo questi tipi aiuta gli scienziati a modellare come il ghiaccio si muove e come risponderà al cambiamento climatico.

Fogli di ghiaccio continentali

I ghiacciai più grandi della Terra sono i ghiacciai continentali che coprono l'Antartide e la Groenlandia. Questi immensi corpi di ghiaccio possono essere più di tre chilometri di spessore e contengono la stragrande maggioranza del pianeta’s acqua fresca.Le lastre di ghiaccio si diffondono fuori da una cupola centrale, che scorre sotto il loro peso e raggiungono l'oceano attraverso i ghiacciai di uscita.

Valle (Alpina) ghiacciai

I ghiacciai della valle hanno origine in cirque di alta montagna e scorrono lungo le valli fluviali esistenti, ampliando e approfondindole in caratteristici profili a forma di U. Esempi includono i famosi ghiacciai delle Alpi, dell'Himalaya e delle Montagne Rocciose. Questi ghiacciai sono più piccoli e più reattivi alle variazioni climatiche a breve termine rispetto ai ghiacciai continentali.

Ghiacciai del Piemonte

Quando un ghiacciaio della valle emerge su una pianura bassa, si diffonde in un ampio lobo a forma di ventola chiamato ghiacciaio del Piedmont. L'esempio più famoso è il ghiacciaio Malaspina in Alaska, che copre circa 3.900 chilometri quadrati. I ghiacciai piemontesi formano dove il ghiaccio non è più confinato dalle pareti della valle e può scorrere liberamente.

Ghiacciai d'acqua di marea

I ghiacciai si distinguono direttamente nell'oceano, dove calvono iceberg nel mare. I ghiacciai Tidewater si trovano in Alaska, Groenlandia e Antartide. La loro dinamica è complessa perché interagiscono con correnti oceaniche e ghiaccio marino, e il loro ritiro può accelerare rapidamente quando una soglia, come la linea di messa a terra, è attraversata.

Erosione glaciale e formazione del paesaggio

Mentre i ghiacciai si muovono, si comportano come un raspo gigante, che si allontana dalla roccia sottostante, creando una suite di forme di terra distintive che persistono molto tempo dopo che il ghiaccio si è sciolto.

Valli dismesse

A differenza delle valli a forma di V scolpite dai fiumi, le valli glaciali sono ampie e pianeggianti con pareti ripide e spesso verticali, che risultano dal ghiacciaio& n. 8217; la capacità di erodere sia il fondo che i lati della valle contemporaneamente.

Cirques, Arêtes e Horns

Le cirche sono depressioni a forma di ciotola, formate da erosione glaciale alla testa di una valle. Quando due cirque si erodono l'un l'altro, lasciano una cresta affilata chiamata arête. Se tre o più cirques erodono intorno ad un unico picco, il risultato è un picco piramidale noto come corno e n. 8212; il Cervino è l'esempio più iconico.

Fiordi

I fiordi sono profondi e stretti insenature costiere formate quando una valle glaciale è inondata dal mare dopo i ritiri dei ghiacciai. Sono comuni in Norvegia, Cile, Nuova Zelanda e Canada. I fiordi hanno spesso un soffio poco profondo all'ingresso, che è una cresta sommersa di roccia o moraina che limita lo scambio d'acqua con l'oceano aperto. La profondità di un fiordo può superare un chilometro, come visto in Norvegia.

Caratteristiche della deposizione glaciale

I ghiacciai non solo erosi, ma anche trasportano e depositano enormi quantità di sedimenti; quando il ghiaccio si scioglie, lascia dietro un'eredità di forme di terra depositarie che registrano la storia del ghiacciaio’.

Moraines

Le morene sono creste o cumuli di detriti rocciosi non assortiti (till) depositati direttamente dal ghiaccio glaciale. Si formano ai lati (moraine laterali), al centro (moraine mediali), o al termine (moraine terminali) di un ghiacciaio.

Drumlins

I tamburi sono delle colline a forma di goccia, razionalizzate, fino a quella forma sotto il ghiaccio in movimento. I loro punti di forma allungati in direzione del flusso di ghiaccio, con la fine ripida che si affaccia sulla direzione del ghiaccio proviene da. I tamburi spesso si verificano in cluster, chiamati “swarms,” e sono indicatori preziosi della direzione del flusso di paleo-ice.

Eskers

Gli eskers sono coste a vento di sabbia e ghiaia che si formano in gallerie all'interno o sotto il ghiacciaio. Come acqua di fusione fluita attraverso questi tunnel, deposita sedimenti che sono rimasti dietro dopo il ghiaccio fuso. Gli eskers possono allungarsi per chilometri e sono spesso utilizzati come fonti di aggregazione per la costruzione.

Pianure e laghi di Kettle

L'acqua di fusione proveniente da un ghiacciaio porta dei sedimenti fini che si diffondono attraverso una pianura ampia e dolcemente sloping chiamata pianura di fuoriuscita. Quando i blocchi di ghiaccio diventano sepolti in questo sedimento e poi si sciolgono, lasciano depressioni che si riempiono di acqua, formano laghi di bollitore.

L'età del ghiaccio e la paleoclimatologia

La Terra ha vissuto diverse grandi ere glaciali, tra cui l'Huronian (2,4 miliardi di anni fa), il Criogenico (720-635 milioni di anni fa), il Karo (360-260 milioni di anni fa), e il più recente, l'Età del Ghiaccio Quaternario, che ha cominciato circa 2,6 milioni di anni fa. Il Quaternario è caratterizzato da ripetuti cicli glaciali-interglaciali.

I paleoclimatologi studiano queste glaciazioni passate utilizzando una varietà di proxy: i nuclei di ghiaccio che intrappolano le bolle d'aria antiche, i nuclei sedimentari dai pavimenti oceanici, e la composizione isotopica delle conchiglie foraminifera. I dati di questi record permettono agli scienziati di ricostruire le temperature passate, CO2] livelli e modelli di precipitazioni.

Moderni ghiacciai e cambiamenti climatici

Oggi i ghiacciai di tutto il mondo stanno rispondendo alle crescenti temperature globali con tassi di ritiro senza precedenti e perdita di massa.

Ritiro glaciale e Risorsa di livello del mare

I ghiacciai alpini delle Ande, dell'Himalaya, delle Alpi e dell'Alaska hanno perso un volume significativo dalla metà del XX secolo. La fusione dei ghiacciai e dei ghiacciai ha contribuito circa il 21 per cento dell'aumento globale del livello del mare osservato tra il 1993 e il 2017, secondo l'IPCC. Se le tendenze attuali continuano, molti ghiacciai più piccoli potrebbero scomparire interamente entro decenni, interessando le forniture idriche locali e aumentando ulteriormente i livelli del mare.

Risorse d'acqua dolce

I ghiacciai agiscono come serbatoi naturali, immagazzinando le precipitazioni invernali come ghiaccio e rilasciandolo come acqua di fusione durante periodi caldi e secchi. Centinaia di milioni di persone in Asia meridionale, Sud America e Asia centrale dipendono dai fiumi a base di ghiacciai per acqua potabile, irrigazione e idroelettrica.

Ecosistema e modifiche Geohazard

Quando la diga naturale di un lago glaciale fallisce, le inondazioni catastrofiche (jökulhlaups) possono verificarsi, le comunità a valle devastanti. Gli ecosistemi che si basano su acqua di fusione fredda, ricca di sedimenti sono anche interrotti, che interessano il pesce, gli invertebrati e la vegetazione ripariana.

Metodi in Glaciologia

La moderna glaciologia combina il lavoro sul campo, il telerilevamento e la modellazione numerica per comprendere le dinamiche del ghiaccio e prevedere i cambiamenti futuri.

Misure di campo

I glaciatori esercitano i core di ghiaccio, installano le stazioni GPS per tracciare il flusso di ghiaccio e misurano l'equilibrio di massa scavando i pozzi di neve e utilizzando le reti di posta in gioco. Questi dati di base sono essenziali per calibrare modelli e convalidare osservazioni satellitari.

Sensazione remota

Satellites come NASA’s ICESat-2, ESA’s CryoSat-2, e la serie Landsat monitora i cambiamenti nell'elevazione del ghiacciaio, la velocità del flusso e l'area dallo spazio. Radar e altimetria laser possono rilevare i cambiamenti di elevazione della superficie a entro centimetri, rivelando se un ghiacciaio sta guadagnando o perdendo massa.

Modelli numerici

I modelli di clima e di ghiaccio simulano le interazioni tra ghiaccio, atmosfera e oceano, che vengono utilizzati per proiettare il futuro livello del mare in aumento sotto diversi scenari di emissioni. Questi modelli incorporano fisica complessa, tra cui deformazione del ghiaccio, scivolamento basale e dinamiche di calcolo. Tuttavia, le incertezze rimangono, in particolare per quanto riguarda il comportamento dei ghiacciai di sterminazione marina e degli scaffali del ghiaccio.

Conclusioni

La scienza della glaciazione rivela una Terra dinamica dove il ghiaccio è stato un fattore fondamentale dei paesaggi e un autista del cambiamento climatico. Dall'intaglio delle valli profonde alla deposizione dei suoli fertili, i processi glaciali hanno creato gli ambienti in cui molti del mondo’ gli ecosistemi e le società umane stanno ora prosperando. In un'era di rapido cambiamento climatico, la comprensione della glaciazione non è solo un esercizio accademico; la gestione è essenziale per prevedere l'aumento del livello di mare.