Telerilevamento per monitorare lo scioglimento dei ghiacciai

Quasi il 69% delle riserve idriche d’acqua dolce del pianeta sono immagazzinate nelle calotte di ghiaccio dei poli.

Il progressivo scioglimento dei ghiacciai comporta l’immissione di enormi quantità d’acqua dolce negli oceani di tutto il mondo, con il conseguente innalzamento dei livelli del mare in tutto il mondo, anche se con velocità e modalità differenti.

Monitorare con precisione la velocità dello scioglimento dei ghiacciai e di conseguenza il cambiamento della loro massa è fondamentale per comprendere i mutamenti a cui il nostro pianeta sta andando incontro e, con essi, anche i mutamenti delle disponibilità di acqua dolce nei prossimi decenni.

Ghiacciai e gravimetria

In passato la valutazione dei cambiamenti di massa dei ghiacciai sarebbe avvenuta grazie a spedizioni a terra durante le quali gli scienziati, lavorando su siti selezionati, avrebbero raccolto una quantità di dati sufficiente a realizzare delle stime più o meno accurate dell’intera massa dei ghiacciai di una certa area.

Naturalmente, anche la stima più precisa non può corrispondere perfettamente alla totalità dei dati raccolti in merito a un determinato ambito di analisi. Per questo motivo nel corso degli anni il metodo di rilevamento della massa dei ghiacciai si è evoluto e ha cominciato a utilizzare satelliti gravimetrici per sorvolare le zone in cui sorgono i maggiori ghiacciai del mondo.

Fino al 2017 erano in funzione i satelliti GRACE, che hanno operato per ben 15 anni, a partire dal 2002. L’anno successivo la coppia di satelliti GRACE è stata sostituita dai satelliti Gravity Recovery e Climate Experiment Follow On (GRACE – FO), lanciati in maniera congiunta dalla NASA e dal Centro di Ricerca Tedesco per le Geoscienze (GFZ).

I satelliti gravimetrici sfruttano la forza di attrazione gravitazionale generata dalle grandi masse per misurare la massa che stanno sorvolando in un determinato lasso di tempo.

I satelliti gravimetrici si muovono sempre in coppia: mentre orbita su una determinata massa terrestre, il satellite di testa viene trascinato in avanti più o meno velocemente rispetto alla velocità mantenuta mentre sorvolava uno spazio privo di grandi masse come, ad esempio, la superficie oceanica.

Misurando la differenza tra la velocità assunta dal satellite di testa in corrispondenza della massa di un ghiacciaio e la velocità media del satellite in assenza di grandi masse sulla superficie terrestre, è possibile calcolare l’attrazione gravitazionale esercitata dalla massa sul satellite e, dalla velocità esercitata, risalire alla precisa valutazione della massa del ghiacciaio.

Naturalmente il satellite di testa rallenta quando la massa che sta sorvolando è più piccola della massa che ha sorvolato in precedenza oppure quando è il satellite di coda a sorvolare una massa più grande, poiché è quest’ultimo a venire attratto dalla massa in grado di esercitare una maggiore attrazione gravitazionale.

Attraverso passaggi frequenti dei satelliti sulla superficie dei ghiacciai è possibile valutare i cambiamenti di massa dei ghiacciai nel corso di brevi o lunghi periodi di tempo, misurando quindi la velocità del loro discioglimento, la quantità d’acqua dolce immessa negli oceani e di conseguenza l’innalzamento del livello del mare.

Secondo le stime operate dagli scienziati negli ultimi anni, lo scioglimento di circa 1.000 gigatonnellate di ghiaccio terrestre comporta un innalzamento del mare di circa 2,8 millimetri.

Solo in Groenlandia e in Antartide lo scioglimento dei ghiacciai ha comportato l’innalzamento del livello del mare di ben 8 millimetri tra il 2002 e il 2016.

Naturalmente però i cambiamenti della superficie terrestre sono complessi e lo scioglimento dei ghiacciai non è l’unico fattore a influire su di essa. Lo scioglimento del ghiaccio infatti implica anche una ridistribuzione della massa totale della Terra, con cambiamenti diseguali in tutto il pianeta.

Complessivamente, utilizzando il sistema di satelliti gravimetrici GRACE gli scienziati hanno valutato che ci sia stato un cambiamento del livello del mare di 2,14 ± 0,12 mm all’anno tra il 2002 e il 2014 (sono disponibili anche i dati relativi al solo quinquennio 2003-2008), mentre la variazione del livello del mare in tutto il mondo è stata quantificata in circa 2,44 mm all’anno nell’Artico in quello stesso periodo di tempo.

Data la complessità del fenomeno del cambiamento del livello del mare, gli scienziati stanno utilizzando anche l’altimetria laser per realizzare modelli più precisi possibile e calibrare modelli migliori di quelli attuali per stimare il cambiamento del livello del mare in passato e utilizzarlo per prevedere il cambiamento del livello del mare in futuro in base al cambiamento della massa terrestre e allo scioglimento dei ghiacciai.

Conclusioni

Il cambiamento climatico sta agendo in maniera imponente sulla conformazione della massa e della superficie terrestre. Sviluppare tecnologie che siano in grado di fornirci dati sempre più accurati in merito a questi fenomeni è fondamentale per la realizzazione di modelli utili a prevedere, pianificare e possibilmente correggere il cambiamento climatico che si verificherà negli anni a venire. I satelliti gravimetrici e i sistemi GIS si stanno rivelando strumenti fondamentali a questo scopo.