Ocean memory amplifies Antarctica's sea-level contribution after climate overshoot

Le calotte glaciali dell'Antartide non sono blocchi statici di acqua congelata; sono fiumi di ghiaccio dinamici e lenti che interagiscono costantemente con l'aria sovrastante e l'oceano sottostante. Per secoli, gli scienziati hanno compreso che quando l'atmosfera si riscalda, il ghiaccio si scioglie. Tuttavia, una forza più sottile e potente agisce sotto i bordi galleggianti di queste calotte glaciali: l'oceano. L'acqua marina calda può sciogliere il ghiaccio dal basso, assottigliando le piattaforme galleggianti che trattengono i massicci ghiacciai sulla terraferma. Quando queste piattaforme si indeboliscono o si frammentano, i ghiacciai retrostanti accelerano, riversando più ghiaccio nel mare e innalzando i livelli globali dell'acqua. Questo processo è governato da un concetto noto come "memoria dell'oceano". Proprio come una tazza di caffè caldo impiega molto tempo per raffreddarsi anche dopo che la temperatura della stanza è scesa, l'oceano profondo trattiene il calore per decenni o secoli dopo che l'aria sovrastante ha iniziato a raffreddarsi. Questo calore persistente significa che l'oceano può continuare a erodere il ghiaccio molto tempo dopo che l'atmosfera ha iniziato a riprendersi.

Questo ritardo crea un'incertezza critica per il futuro del livello del mare. Se il mondo riesce a ridurre le emissioni di gas serra e a raffreddare l'atmosfera, le calotte glaciali smetteranno immediatamente di perdere massa o continueranno a rimpicciolirsi perché l'oceano rimane caldo? Un nuovo studio guidato da ricercatori dell'Università della Tasmania e partner internazionali esplora questa domanda utilizzando simulazioni informatiche avanzate. Si sono posti una domanda specifica e urgente: se il pianeta supera temporaneamente i limiti di temperatura stabiliti dall'Accordo di Parigi prima di raffreddarsi, quanto deve durare questo periodo di calore intenso per causare danni irreversibili? Più importante ancora, la velocità con cui l'oceano si raffredda conta più della velocità con cui l'aria si raffredda? I ricercatori hanno scoperto che la durata dell'esposizione al calore è importante, ma il tempismo del recupero dell'oceano è il vero elemento determinante. Anche se l'aria si raffredda rapidamente, un oceano che si raffredda lentamente può continuare a guidare la perdita di ghiaccio per generazioni, amplificando l'innalzamento del livello del mare ben oltre quanto suggerito dall'atmosfera da sola.

Per investigare su questo, il team ha utilizzato un potente modello informatico dell'intera calotta glaciale antartica, un gemello digitale che simula come il ghiaccio fluisce, si scioglie e reagisce a condizioni mutevoli. Hanno iniziato con uno scenario di base in cui il pianeta segue un percorso di basse emissioni, mantenendo il riscaldamento relativamente modesto. Poi, hanno creato diversi scenari di "overshoot" (superamento). In queste simulazioni, il clima è stato forzato a seguire un percorso ad alte emissioni per un periodo stabilito — 20, 50, 75 o 100 anni — prima di tornare bruscamente al percorso a basse emissioni. Ciò ha permesso loro di testare come la durata dell'esposizione al calore influenzasse il futuro della calotta glaciale. Hanno anche eseguito un set separato di esperimenti per vedere cosa sarebbe successo se l'aria si fosse raffreddata rapidamente mentre l'oceano rimaneva caldo per molto più tempo, imitando la possibilità del mondo reale che l'oceano profondo impieghi secoli per smaltire il suo calore.

I risultati hanno rivelato una netta differenza tra periodi di calore brevi e lunghi. Quando la forzante ad alte emissioni durava solo 20 o 50 anni, la perdita extra di ghiaccio rispetto al percorso a basse emissioni era relativamente piccola, aggiungendo meno di 3 millimetri al livello globale del mare entro il 2300. Tuttavia, man mano che la durata del calore aumentava, il danno cresceva in modo non lineare. Dopo 75 anni di forzante elevata, il contributo extra è balzato a 8,6 millimetri. Dopo 100 anni, è salito a 21,5 millimetri. Ciò suggerisce che accorciare il tempo in cui il pianeta trascorre in uno stato di calore elevato offre un beneficio significativo, ma la relazione non è una semplice linea retta; più a lungo persiste il calore, più gravi diventano le conseguenze. Lo studio ha anche mostrato che la posizione della perdita di ghiaccio cambia nel tempo. Negli scenari più brevi, la calotta glaciale dell'Antartide orientale è stata la principale contributrice alla perdita extra, ma negli scenari più lunghi, la calotta glaciale dell'Antartide occidentale è diventata la fonte dominante di fusione, una regione nota per la sua vulnerabilità a un rapido collasso.

La scoperta più sorprendente è emersa quando i ricercatori hanno separato il recupero dell'aria dal recupero dell'oceano. In uno scenario, hanno lasciato che l'atmosfera si raffreddasse dopo 50 anni di calore, ma hanno mantenuto la forzante oceanica elevata per altri 50 anni. In questo caso, il contributo extra al livello del mare è schizzato a 44,1 millimetri entro il 2300, quasi il doppio rispetto a quanto visto quando sia l'aria che l'oceano si raffreddavano insieme dopo 50 anni. Ciò è accaduto a causa di un delicato equilibrio tra neve e fusione. Quando l'atmosfera si raffredda, solitamente porta maggiori nevicate, che possono aiutare a sostituire il ghiaccio perduto. Tuttavia, se l'oceano rimane caldo, continua a sciogliere il ghiaccio dal basso, indebolendo le piattaforme e accelerando il flusso dei ghiacciai. Lo studio ha scoperto che la continua fusione oceanica ha finito per sopraffare i benefici dell'aumento delle nevicate. Infatti, quando l'oceano è rimasto caldo mentre l'aria si raffreddava, la calotta glaciale ha perso più massa di quanto avrebbe fatto se l'alto calore fosse persistito sia nell'aria che nell'oceano simultaneamente. Questo perché l'aria più fredda ha ridotto le nevicate che avrebbero invece potuto compensare la perdita guidata dall'oceano.

I ricercatori hanno anche testato come diverse ipotesi sul comportamento della calotta glaciale e sui dati climatici influenzassero tali esiti. Hanno provato a utilizzare diversi modelli climatici e diversi modi per calcolare la velocità con cui il ghiaccio scivola sul letto roccioso. Sebbene i numeri esatti variassero a seconda di queste impostazioni, il modello principale rimaneva invariato: un recupero ritardato dell'oceano portava sempre a un maggiore innalzamento del livello del mare. Che utilizzassero un modello climatico standard o uno che prevedeva maggiori nevicate, il messaggio rimaneva coerente. Se l'oceano rimane caldo mentre l'aria si raffredda, la calotta glaciale continua a perdere massa a un ritmo accelerato. Ciò conferma che la "memoria" dell'oceano è un fattore dominante per il futuro delle calotte glaciali.

Queste simulazioni non prevedono un futuro specifico, ma evidenziano un rischio critico nella nostra attuale traiettoria climatica. Lo studio suggerisce che semplicemente abbassare le temperature globali non è sufficiente per fermare le calotte glaciali dal contribuire all'innalzamento del livello del mare se l'oceano rimane caldo. Il recupero della calotta glaciale dipende fortemente da quanto velocemente l'oceano smaltisce il suo calore. Se l'oceano impiega decenni o secoli per raffreddarsi, il ghiaccio continuerà a ritirarsi, spinto dal calore persistente sotto le piattaforme. Ciò significa che i benefici della riduzione delle emissioni potrebbero essere parzialmente vanificati se il recupero dell'oceano è lento. Le scoperte sottolineano che la lotta contro l'innalzamento del livello del mare non riguarda solo quanto diventa caldo il pianeta, ma anche quanto a lungo il calore persiste nell'oceano profondo. Per i decisori politici e i pianificatori, questo aggiunge un nuovo livello di complessità: il tempismo del recupero climatico conta quanto la temperatura massima stessa. Lo studio conclude che, sebbene accorciare la durata delle alte emissioni sia uno strumento potente per limitare l'innalzamento del livello del mare, il suo successo dipende interamente da quanto velocemente l'oceano segue a ruota. Senza un rapido raffreddamento dell'oceano, la calotta glaciale continuerà a pagare il prezzo del riscaldamento passato per i secoli a venire.