Climate responses to Antarctic meltwater depend on the timing of meltwater release

Le calotte glaciali dell'Antartide non sono solo paesaggi ghiacciati; sono enormi serbatoi di acqua dolce intrappolata in forma solida. Mentre il pianeta si riscalda, questo ghiaccio inizia a sciogliersi, riversando acqua dolce nell'oceano circostante, l'Oceano Meridionale. Gli scienziati sanno da tempo che l'aggiunta di acqua dolce all'oceano salato modifica il modo in cui l'acqua si muove e come il calore viene distribuito in tutto il globo. Quando l'acqua dolce si posiziona sopra l'oceano, agisce come un coperchio, impedendo il rimescolamento tra l'acqua calda profonda e quella superficiale fredda. Ciò può raffreddare l'aria superficiale e alterare le potenti correnti oceaniche che regolano il clima terrestre. Per questo motivo, i ricercatori hanno trascorso decenni cercando di prevedere esattamente quanto lo scioglimento del ghiaccio cambierà il nostro clima e il livello del mare nei secoli a venire.

Un nuovo studio guidato da David Chandler e dal suo team del Centro di Ricerca Norvegese offre una nuova prospettiva su questo problema, sfidando gli scenari drammatici spesso visti nelle ricerche precedenti. Il team ha utilizzato un sofisticato modello computerizzato del sistema climatico terrestre per simulare cosa accade quando il ghiaccio antartico si scioglie ai ritmi più probabili in un mondo che si riscalda. Hanno scoperto che, se il ghiaccio si scioglie a un ritmo costante e probabile, la risposta climatica globale è sorprendentemente debole. La superficie dell'oceano non si raffredda significativamente e le principali correnti globali rimangono ampiamente invariate. Tuttavia, un pericolo nascosto è ancora presente: l'acqua situata in profondità sotto la superficie intorno all'Antartide si sta riscaldando, un processo che potrebbe alla fine destabilizzare le calotte glaciali dal basso.

I ricercatori sono giunti a queste conclusioni eseguendo una serie di simulazioni dettagliate utilizzando il Modello del Sistema Terrestre Norvegese. Si sono concentrati su uno scenario futuro specifico in cui le emissioni di gas serra rimangono elevate, un percorso noto come SSP5-8.5. Nel loro esperimento primario, hanno fornito al modello flussi di acqua dolce derivanti dalle proiezioni più probabili della perdita di ghiaccio antartico. Queste proiezioni sono state attentamente calibrate rispetto ai dati storici per garantire che riflettessero la realtà piuttosto che possibilità estreme e improbabili. I risultati sono stati sorprendenti. In queste simulazioni, l'acqua dolce extra proveniente dallo scioglimento del ghiaccio ha avuto pochissimo effetto sulla temperatura della superficie oceanica o sulla forza delle correnti oceaniche globali. Le temperature superficiali nell'emisfero australe e persino in zone lontane come l'Artico sono rimaste quasi identiche a una simulazione di controllo in cui non si verificava alcun scioglimento extra.

Questo risultato contrasta nettamente con molti studi precedenti che prevedevano un grave raffreddamento globale e importanti interruzioni nella circolazione oceanica. Gli autori spiegano che la differenza risiede nella tempistica dello scioglimento. Nella loro simulazione più realistica, il tasso di scioglimento della calotta glaciale aumenta lentamente nel tempo. Fondamentalmente, questo aumento avviene dopo che l'Oceano Meridionale ha già iniziato a ricevere più acqua dolce da una fonte diversa: l'aumento delle precipitazioni e delle nevicate. Man mano che il clima si riscalda, l'atmosfera trattiene più umidità, portando a precipitazioni più intense sull'Oceano Meridionale. Questo aumento naturale di acqua dolce proveniente dal cielo crea un "coperchio" sull'oceano che è già in atto prima che la calotta glaciale inizi a riversare la propria acqua di fusione. Poiché l'oceano è già addolcito dalla pioggia, l'acqua di fusione aggiuntiva proveniente dal ghiaccio non causa un cambiamento improvviso e drammatico nel sistema. La risposta climatica è attenuata perché il sistema si sta già adattando alle nuove condizioni.

Per testare quanto fossero sensibili i risultati a questa tempistica, i ricercatori hanno eseguito un secondo esperimento. In questa versione, hanno anticipato l'apporto di acqua di fusione di quarant'anni, rendendo il ghiaccio più veloce e precoce rispetto alle proiezioni più probabili. Questo scenario imita gli esiti estremi e meno probabili in cui la calotta glaciale collassa rapidamente. In questo caso, i risultati sono cambiati drasticamente. L'afflusso precoce e rapido di acqua dolce è arrivato prima dell'aumento naturale delle precipitazioni, e il modello ha prodotto il forte raffreddamento globale e i cambiamenti nella circolazione visti negli studi precedenti. Ciò ha confermato che l'impatto dello scioglimento del ghiaccio dipende interamente da quando avviene rispetto al cambiamento climatico. Se il ghiaccio si scioglie lentamente e costantemente, l'oceano assorbe il cambiamento con poco fermento globale. Se il ghiaccio si scioglie rapidamente e precocemente, le conseguenze sono gravi.

Nonostante la mancanza di cambiamenti superficiali drammatici nello scenario più probabile, lo studio ha identificato una minaccia critica e persistente che si annida sotto le onde. Le simulazioni hanno mostrato che l'acqua in profondità sotto la superficie, appena al largo delle coste dell'Antartide, ha iniziato a riscaldarsi. Mentre la divergenza dalla simulazione di controllo è iniziata in settori specifici come il Weddell e l'Amery negli anni 2060, questo riscaldamento è stato posticipato alla fine del XXI o all'inizio del XXII secolo nella maggior parte dei settori, incluso il Mare di Amundsen. Questa acqua profonda è significativa perché scorre sotto le piattaforme di ghiaccio galleggianti che trattengono le massicce calotte glaciali sulla terraferma. Mentre quest'acqua si riscalda, scioglie il ghiaccio dal basso, causando l'assottigliamento e il potenziale collasso delle piattaforme di ghiaccio. Lo studio ha rilevato che questo riscaldamento subsuperficiale è un risultato robusto, che appare anche quando il clima superficiale rimane calmo.

I ricercatori hanno valutato il rischio che questo riscaldamento pone alla stabilità della calotta glaciale. Hanno esaminato due regioni principali: il Mare di Amundsen in Antartide Occidentale e i bacini di Wilkes-Aurora in Antartide Orientale. Nel Mare di Amundsen, le simulazioni suggeriscono che la temperatura dell'acqua raggiungerà un punto in cui la calotta glaciale potrebbe superare un punto di non ritorno, portando a un ritiro irreversibile, entro gli anni 2110 nello scenario più probabile con l'aggiunta di acqua di fusione (rispetto agli anni 2130 senza di essa). L'aggiunta di acqua di fusione dalla calotta glaciale stessa accelera questo processo, anticipando di alcuni decenni quella soglia pericolosa. Nei bacini di Wilkes-Aurora, il rischio è minore, ma la tendenza al riscaldamento spinge comunque il sistema verso uno stato ad alto rischio entro l'anno 2300.

Lo studio ha anche affrontato i limiti del proprio approccio. Il modello computerizzato utilizzato non possedeva una calotta glaciale completamente interattiva che potesse rispondere al riscaldamento dell'acqua in tempo reale. Invece, la calotta era fissa e l'acqua di fusione veniva aggiunta come una forza esterna. Gli autori sostengono che, sebbene ciò trascuri alcune complesse dinamiche di feedback, i risultati sono comunque affidabili per comprendere le tendenze globali fino all'anno 2100. Hanno osservato che il riscaldamento dell'acqua profonda è guidato principalmente dal riscaldamento generale del pianeta, con l'aggiunta di acqua di fusione che agisce come un amplificatore secondario. Hanno inoltre sottolineato che il loro modello aggiungeva l'acqua di fusione alla superficie dell'oceano, mentre nella realtà lo scioglimento delle piattaforme di ghiaccio avviene più in profondità. Questa differenza potrebbe significare che le loro simulazioni sovrastimano leggermente il riscaldamento, ma la tendenza generale del riscaldamento delle acque profonde rimane un chiaro avvertimento.

In definitiva, questa ricerca suggerisce che il sistema climatico globale è più resiliente allo scioglimento lento e costante del ghiaccio antartico di quanto temuto in precedenza. I drammatici raffreddamenti superficiali e i blocchi della circolazione globale previsti da alcuni modelli potrebbero verificarsi solo se il ghiaccio si sciogliesse a un ritmo che è improbabile che accada. Tuttavia, la storia non è di sicurezza. Il riscaldamento silenzioso e persistente dell'oceano profondo intorno all'Antartide pone una minaccia diretta alla stabilità della calotta glaciale. Questo riscaldamento subsuperficiale crea un ciclo di feedback in cui l'acqua più calda scioglie più ghiaccio, il quale rilascia a sua volta più acqua dolce, che a sua volta intrappola più calore e riscalda ulteriormente l'acqua. Sebbene il clima globale possa non cambiare drasticamente nel breve termine, la stabilità della calotta glaciale antartica viene erosa dal basso, preparando il terreno per un significativo innalzamento del livello del mare nei secoli a venire. Lo studio conclude che, sebbene non si debba temere un improvviso congelamento globale, dobbiamo rimanere profondamente preoccupati per il riscaldamento lento e costante dell'oceano profondo che minaccia di sbloccare le calotte glaciali del futuro.