Un nastro trasportatore di ghiaccio marino addolcisce l'Oceano meridionale
Negli ultimi decenni il ghiaccio marino intorno all'Antartide è andato sempre più alla deriva verso nord. Questo fenomeno è stato accompagnato da un'espansione del ghiaccio marino e da una diminuzione della salinità dell'acqua marina ai margini del ghiaccio, con conseguenze ancora inesplorate per il clima globale e gli ecosistemi antartici.
Le misurazioni a lungo termine della salinità nell'Oceano Meridionale mostrano che essa è diminuita negli ultimi decenni. In nessun altro oceano la salinità è cambiata così tanto come in questo. Finora le ricerche non avevano una spiegazione completa per questo fenomeno.
In uno studio appena pubblicato sulla rivista scientifica "Nature", ricercatori oceanici dell'ETH di Zurigo, del GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel e dell'Università di Amburgo rivelano ora il motivo di questa "rinfrescata" dell'Oceano Meridionale.
Nel loro studio, gli scienziati dimostrano per la prima volta che l'aumento della formazione del ghiaccio marino lungo la costa dell'Antartide e il suo scioglimento al margine del ghiaccio marino sono i principali responsabili dei cambiamenti nella salinità e nella distribuzione del sale nell'Oceano meridionale.
I ghiacci dell'Antartide stanno migrando
Sembra un paradosso: mentre il ghiaccio marino nell'Artico si sta riducendo rapidamente, nell'Antartico si sta espandendo maggiormente, nonostante il riscaldamento globale. Da diversi decenni i ricercatori osservano che la massima copertura di ghiaccio dell'Oceano Meridionale si estende più a nord rispetto a 30 anni fa. Una delle ragioni principali di questa espansione è l'aumento del trasporto, che spinge il ghiaccio marino più a nord come su un nastro trasportatore. I ricercatori hanno ora dimostrato che questo processo ha anche conseguenze sulla salinità dell'acqua marina: Il ghiaccio marino antartico si forma e si scioglie ogni anno. Al suo apice, copre un'area di 18 milioni di chilometri quadrati, pari alle dimensioni degli Stati Uniti e del Canada. Quando si congela, il sale precipita e rimane nel mare. Questo rende l'acqua più salata. Quando il ghiaccio si scioglie, l'acqua dolce entra nell'oceano, riducendo il suo contenuto di sale.
La maggior parte del ghiaccio si forma vicino alla costa. Forti venti e correnti oceaniche spingono poi il ghiaccio per più di 1000 chilometri verso nord, in apertura. Il limite settentrionale del ghiaccio marino si trova a circa 60 gradi di latitudine sud. Il ghiaccio inizia a sciogliersi in primavera, rilasciando acqua dolce in apertura.
L'acqua di fusione fredda diventa acqua intermedia
L'acqua di fusione fredda che ora scorre nell'oceano raffredda l'acqua marina e allo stesso tempo la rende più dolce. Queste masse d'acqua affondano quindi sotto le acque superficiali più calde sotto la spinta dei venti e di altri fattori e formano la cosiddetta acqua intermedia antartica, una massa d'acqua con un contenuto salino relativamente basso. Questa si trova a una profondità compresa tra i 600 e i 1500 metri e si estende verso nord a forma di lingua. La punta della lingua si estende fino all'equatore e, nell'Atlantico orientale, addirittura fino alla costa iberica.
"Il nostro lavoro dimostra che la bassa salinità dell'acqua intermedia antartica può essere spiegata in larga misura dall'acqua di fusione dei ghiacci marini", afferma Matthias Münnich, docente di oceanografia fisica all'ETH di Zurigo, che ha svolto un ruolo chiave nello studio.
Marcato aumento dell'apporto di acqua dolce
"L'apporto di acqua dolce nelle acque intermedie antartiche attraverso il ghiaccio marino, ma anche quello nelle acque superficiali, è aumentato significativamente negli ultimi decenni. Per la prima volta siamo riusciti a stimare questi processi. Il motivo è probabilmente l'aumento dei venti da nord in questo periodo", spiega il primo autore dello studio, Alexander Haumann, dottorando del gruppo di fisica ambientale all'ETH di Zurigo.
Secondo i calcoli del ricercatore e dei suoi colleghi, il trasporto di acqua dolce attraverso il ghiaccio marino è aumentato fino al 20% tra il 1982 e il 2008. Durante questo periodo, la salinità dell'acqua marina nella zona di fusione è diminuita continuamente, fino a 0,02 grammi per chilogrammo di acqua marina ogni dieci anni. "Questo dato è coerente con i dati delle misurazioni a lungo termine", afferma Nicolas Gruber, professore di fisica ambientale all'ETH di Zurigo.
"Le ricerche hanno osservato da tempo che la salinità dell'acqua intermedia antartica è in forte diminuzione", spiega l'esperto. Tuttavia, gli scienziati pensavano che ciò fosse dovuto all'aumento delle precipitazioni nell'Oceano Meridionale. Tuttavia, le variazioni delle precipitazioni ricostruite con modelli computerizzati erano troppo piccole per spiegare i cambiamenti osservati nella salinità"."Il professore dell'ETH è quindi sicuro: "? l'aumento del trasporto di acqua dolce verso nord attraverso il ghiaccio marino che è responsabile di gran parte di questo cambiamento".
Incisione nel clima globale
Tuttavia, il ghiaccio marino non influenza solo la salinità dell'acqua, ma anche la sua stratificazione. L'acqua a basso contenuto di sale è più leggera di quella ad alto contenuto di sale e galleggia in alto. Se le acque superficiali diventano più "dolci" e quindi più leggere, l'acqua salata più pesante proveniente dalle profondità è meno in grado di raggiungere la superficie. La stratificazione delle masse d'acqua diventa complessivamente più stabile. Questo a sua volta influenza come e se le diverse masse d'acqua scambiano gas serra come la CO? e calore tra loro e con l'atmosfera. "Con una stratificazione più stabile, l'Oceano Meridionale potrebbe teoricamente assorbire più anidride carbonica perché le acque profonde ricche di CO? non raggiungono più la superficie, dove rilasciano la CO?", spiega Gruber. Per quanto riguarda il calore, sarebbe il contrario. Un oceano stabile e stratificato assorbirebbe meno calore.
Per molto tempo i ricercatori hanno pensato che lo scambio di calore e anidride carbonica fosse controllato principalmente dalle variazioni dei forti venti in questa regione. Lo studio del gruppo di Gruber dimostra ora che il sistema è molto più complicato. I cambiamenti nel ghiaccio marino intorno all'Antartide potrebbero giocare un ruolo molto più importante di quanto ipotizzato in precedenza.
"Finora abbiamo prestato molta più attenzione al ghiaccio marino nell'Artico perché sta diminuendo drasticamente. Tuttavia, i cambiamenti nell'Antartico potrebbero essere molto più significativi per il nostro clima a lungo termine, in quanto hanno un impatto importante sul calore della Terra e sul bilancio del carbonio", afferma Haumann.
Non è chiaro se i venti da nord siano aumentati a causa dei cambiamenti climatici provocati dall'uomo o se si tratti di fluttuazioni naturali. "Se questi cambiamenti fossero davvero causati dall'uomo, sarebbe una conseguenza drammatica dell'influenza umana sul clima e sull'ecosistema in uno degli angoli più remoti e probabilmente meno toccati del nostro pianeta fino ad oggi".
L'Oceano Meridionale ha finora agito come regolatore del clima e serbatoio di carbonio: i modelli climatici mostrano che questo oceano ha assorbito circa tre quarti del calore aggiuntivo. L'Oceano Meridionale ha inoltre assorbito la metà della quantità totale di CO? assorbita dagli oceani del mondo.
Ricerca polare svizzera
Insieme all'EPFL, all'Istituto federale di ricerca per la foresta, la neve e il paesaggio (WSL) e all'Università di Berna, l'ETH di Zurigo ha fondato lo Swiss Polar Institute (SPI) nell'aprile 2016. Il consorzio ha come obiettivo la ricerca sulle regioni polari e su altri habitat estremi. Il primo progetto dell'SPI è ambizioso: un progetto internazionale di pagina esternaSpedizione La crociera in Antartide con 55 ricercatori provenienti da 30 Paesi circumnavigherà l'intero Antartico alla fine di dicembre 2016. A bordo ci sarà anche il ricercatore climatico Alexander Haumann del gruppo del professor Nicolas Gruber dell'ETH. L'obiettivo della spedizione è quello di registrare e quantificare l'impatto dei cambiamenti climatici e l'impatto ambientale dell'Oceano Meridionale.
Letteratura di riferimento
Haumann FA, Gruber N, Münnich M, Frenger I, Kern S. Sea-ice transport driving Southern Ocean salinity and its recent trends. Nature, 31 agosto 2016: pagina esterna10.1038/nature19101