Torino, 14 marzo 2008
Oggi il dottor Massimo Frezzotti, ricercatore dell'ENEA di Roma, è intervenuto alla terza conferenza dal titolo completo "Il progetto EPICA: passato, presente e futuro del clima dai ghiacci polari" nell'ambito della mostra sui cambiamenti climatici al Museo di Scienze Naturali di Torino intitolata “I tempi stanno cambiando”. Alla conferenza il pubblico è intervenuto numeroso ed ha posto moltissime domande al termine della conferenza. Come al solito, riporto qui di seguito un breve riassunto degli argomenti trattati.
L'argomento principale della conferenza è stata la descrizione delle campagne sperimentali svoltesi in Antartide che vanno sotto il nome di progetto EPICA (European Project for Ice Coring in Antarctica). Frezzotti ha illustrato in particolare il risultato ottenuto dal gruppo di ricercatori relativo ad un duomo (cioè una sorta di enorme panettone di ghiaccio spesso oltre tre chilometri) che si trova presso la base italo-francese Concordia. Il carotaggio di oltre 3 chilometri di ghiacci, effettuato prelevando carote di trecento metri alla volta, ha consentito di determinare il contenuto di biossido di carbonio e di altri gas ed aerosol atmosferici, nonché altre caratteristiche del ghiaccio, come il rapporto isotopico tra 16O e 18O (cioè l’abbondanza relativa dell’isotopo dell’ossigeno con più neutroni), tramite il quale si può risalire alla temperatura media globale. Le datazioni delle carote di ghiaccio hanno consentito di risalire indietro nel tempo fino ad oltre 800.000 anni, e questo esperimento è quello che è, al momento attuale, permette la ricostruzione storica più lunga al mondo.
Frezzotti ha descritto, inoltre, anche gli altri esperimenti di carotaggio svolti in Antartide da altri gruppi, così come anche alcuni esperimenti di carotaggio che si sono invece svolti in ambiente artico o, meglio, in Groenlandia. Preliminarmente, Frezzotti ha chiarito perché i carotaggi si effettuano su principalmente presso le calotte glaciali artiche ed antartiche e non, per esempio, sui ghiacciai delle montagne più alte del mondo. Egli ha infatti evidenziato come i ghiacciai alpini e, in generale, montani sono generalmente soggetti a temperature che, d'estate, possono salire oltre il punto di fusione dei ghiacci, causando fusioni parziali del ghiaccio e della neve. L’acqua di percolazione può quindi infiltrarsi (per percolazione) all'interno dei ghiacci contaminando, per così dire, i ghiacci più profondi. In questo modo, risulta impossibile associare a un determinato spessore di ghiaccio le caratteristiche dell'epoca in cui il ghiaccio si è formato, proprio a causa di questo effetto di contaminazione. Le calotte artiche ed antartiche, invece, sono (e sono sempre state in passato, fin dalla loro formazione) sempre sottoposte a temperature molto inferiori al punto di fusione del ghiaccio, per cui, generalmente, non si sono verificati fenomeni di fusione parziale che hanno contaminato gli strati inferiori. Questo è sicuramente vero per i siti all'interno del continente antartico, dove, tra l'altro, la sommità dei ghiacci si trova a quote molto alte, come nel caso del sito di Dome C, situato ad oltre tre chilometri di altezza sul livello del mare, e della Groenlandia. La stessa cosa non può dirsi, invece, per i siti costieri della Groenlandia e della penisola antartica (il lembo di Antartide che si protende verso l’America del Sud), in cui i ghiacci stanno fondendo.
Frezzotti ha poi evidenziato quali tipi di misure si possono effettuare sui sedimenti glaciali, facendo notare come il ghiaccio sia in grado di intrappolare al suo interno porzioni di atmosfera. Pertanto, analizzando l'aria rimasta intrappolata nelle carote di ghiaccio, è possibile ricostruire praticamente lo stato dell'atmosfera presente nel momento in cui è rimasta inglobata nel ghiaccio stesso. In realtà, c'è una piccola incertezza, e si riferisce al fatto che, dal momento in cui avviene la precipitazione nevosa al momento in cui il ghiaccio sigilla l'atmosfera al suo interno, possono passare diversi anni (fino ad un centinaio); questo periodo rappresenta quindi l'incertezza temporale relativa alla datazione.
Il ricercatore dell'Enea si è
poi soffermato sui valori di temperatura di biossido di carbonio emersi
dall'analisi dei sedimenti glaciali. Inizialmente, ha commentato i dati
di Dome C, evidenziando l'intervallo di variabilità dei valori
di entrambi i parametri (temperatura e biossido di carbonio) negli
ultimi ottocento mila anni. In particolare, Frezzotti ha evidenziato
come le concentrazioni di biossido di carbonio hanno oscillato sempre
tra un valore minimo di circa 180 ppmv (parti per milione in volume: in
pratica significa che, su un milione di molecole, 180 erano di CO2),
in occasione delle di periodi più freddi, glaciali, ad un valore
massimo di circa 300 ppmv, raggiunto invece in occasione dei periodi
interglaciali. Anche la concentrazione di metano durante
i cicli glaciali/interglaciali ha oscillato entro una banda definita
(400-750 ppbv). Entrambi risultano direttamente proporzionali alla
temperatura. I tenori attuali di CO2 (385 ppmv) e CH4
(1780 ppbv) non sono mai stati raggiunti nei precedenti 650.000 anni,
né mai si è prodotto un aumento così rapido come quello prodottosi
negli ultimi 3 secoli (~100 ppm e ~1000 ppb, rispettivamente). Frezzotti
ha anche sottolineato come, paragonando i dati provenienti dalle
diverse esperimenti di carotaggio svoltisi in Antartide, i periodi in
comune presentino grosso modo gli stessi andamenti temporali dei
parametri summenzionati, cosa che non fa che confermare che i risultati
ottenuti sembrano avere carattere generale e non dipendere dal singolo
esperimento. Frezzotti ha infine fatto notare come i cicli
climatici confermano le ciclicità di
Milankovitch riscontrate nelle carote oceaniche.
Per quanto riguarda, invece, i carotaggi in Groenlandia, Frezzotti ha dapprima sottolineato come Artide ed Antartide siano in realtà due luoghi molto diversi tra loro, in quanto l'Antartide è un continente completamente ricoperto da ghiacci e circondato da un oceano, mentre l'Artide è praticamente l'opposto, cioè un oceano circondato da terre. L'oceano artico è ricoperto da ghiaccio marino formatosi per congelamento dell'acqua di mare stessa, e le uniche calotte glaciali presenti in Artide sono quella della Groenlandia più quelle di alcuni piccoli territori che si affacciano sul Mar glaciale artico. Frezzotti ha inoltre fatto presente come il contenuto di ghiaccio totale attualmente presente in Groenlandia sia di gran lunga inferiore rispetto a quello antartico. Le caratteristiche del ghiaccio della Groenlandia sono anch'esse diverse da quelle dei ghiacci antartici in quanto in Groenlandia piove (molto) di più rispetto a quanto non avviene in Antartide. Per esempio, a Dome C, presso la base Concordia, la precipitazione media annua, espressa in neve fusa, è di circa 3 mm di acqua all’anno: è una quantità inferiore a quella che si registra nei principali deserti del mondo, il che fa vedere come, in realtà, il polo Sud sia un vero e proprio deserto di ghiaccio. Inoltre, la Groenlandia non si trova esattamente al polo Nord, ma a latitudini un po' inferiori, dove le precipitazioni sono maggiori. Per questo motivo, anche se lo spessore delle carote di ghiaccio estratte in Groenlandia è paragonabile a quello di quelle antartiche, in Groenlandia non è possibile risalire indietro nel tempo per centinaia di migliaia di anni come in Antartide, ma soltanto per qualche decina di migliaia di anni. Tuttavia, il vantaggio è che le calotte glaciali della Groenlandia consentono un dettaglio temporale molto maggiore rispetto a quelle dell'Antartide, in quanto lo spessore di neve corrispondente nei singoli anni è maggiore.
Frezzotti ha quindi concluso il suo
intervento paragonando i risultati dei carotaggi antartici (esperimenti
Dome C e Vostok) con quelli relativi alla Groenlandia (esperimenti
GRIP). Il paragone ha mostrato che, negli ultimi 20.000 anni, le
fluttuazioni di temperatura registrate in Groenlandia (circa 20°C)
sono state molto più marcate rispetto a quelle antartiche (circa
8°C), e non in fase: quando in Antartide la temperatura cresceva,
in Groenlandia invece si osservava un minimo. Questo fatto, che
è successo più volte, è spiegato dai climatologi
come l’effetto della deviazione del ramo settentrionale della
circolazione termoalina (la corrente del Golfo del Messico) che, nei
periodi più freddi, si chiudeva al largo di Gibilterra
anziché nei pressi della Groenlandia. In questo modo, tale
corrente non trasportava calore verso il circolo polare artico, il cui
clima quindi diventava molto più freddo, ed il
“gioco” delle correnti faceva sì che venisse ad
aumentare il trasporto di calore verso l’Antartide, la cui
temperatura quindi diventava superiore alla norma.
Università di Bologna) il prossimo 28 marzo, sempre alle 17.45, al museo.
Le figure che seguono sono state tratte dalla presentazione di Frezzotti.
 Schematizzazione di un "duomo" di ghiaccio (dome): nel tempo la neve si accumula e si compatta trasformandosi in ghiaccio. Il ghiaccio è un fluido molto denso che lentamente "scorre" allargandosi verso il basso. Per effettuare un carotaggio che sia significativo è necessario porsi in un punto in cui le linee di flusso siano verticali (AA') e non oblique (BB' o CC'). In ogni caso, a causa della deformazione degli strati, al crescere della profondità gli strati diventano sempre più sottili (perchè vengono dilatati) e la risoluzione temporale diminuisce. |
 Processo di compattazione del ghiaccio. Nel corso del tempo, la neve si trasforma lentamente in ghiaccio sigillando al suo interno la composizione dell'atmosfera al momento della formazione del ghiaccio stesso (le bolle in figura, a sinistra, sono in falsi colori). La densità della neve, inizialmente dell'ordine di 100 kgm-3, cresce lentamente fino al valore tipico del ghiaccio di circa 830 kgm-3. |
 Siti in cui sono state estratte carote glaciali in Antartide ed in Groenlandia. |
 Esempio di carota glaciale. Come si vede, il ghiaccio si presenta vitreo e trasparente, ed è in realtà acqua distillata congelata con qualche traccia di aerosol. Le carote vengono poi tagliate in laboratorio (ovviamente a temperature abbondantemente sotto 0°C) ed ogni "fetta" viene successivamente studiata. |
 Schema del campo del progetto EPICA, nei pressi della base italo-francese Concordia. |
 Andamento di alcuni parametri tratti dalla carota di Vostok, che ha permesso di ricostruire quella che era la serie più lunga (circa 400.000 anni) prima di EPICA. Dall'alto sono graficati: le polveri (in scala inversa), l'abbondanza isotopica del deuterio, la concentrazione di biossido di carbonio, di metano ed il livello del mare. |
 Ricostruzione della temperatura a partire dai valori di abbondanza isotopica di ossigeno pesante (18O) in Groenlandia negli ultimi 80.000 anni (perforazione GRIP). Si nota la maggiore instabilità climatica alla scala del millennio durante l’ultima glaciazione. Vi è evidenza di frequenti e ampie variazioni climatiche di breve durata (differenze di temperatura tra 8°C e 16 °C, note come "eventi di Dansgaard-Oeschger"). Le transizioni climatiche sono brusche (durata di pochi decenni). |
 Correlazione tra Artide ed Antartide mediante il segnale del metano. Le bande brune indicano le fasi fredde (dette stadiali) in Groenlandia e corrispondono a picchi caldi in Antartide. Le variazioni climatiche alla scala del millennio nelle regioni polari sono connesse nei due emisferi, ma sfasate (in opposizione di fase: questo fenomeno è detto altalena bipolare). L’ampiezza degli eventi caldi (interstadiali) in Antartide è molto minore che in Groenlandia e dipende linearmente dalla durata del coincidente evento freddo (stadiale) in Groenlandia. |
 Differenze tra ghiacciai alpini (temperati) e polari. |