Qual è lo stato di salute dei ghiacciai alpini? ci aiuta la radar glaciologia

Grazie alle proprietà elettromagnetiche isolanti del ghiaccio è possibile indagare i ghiacciai con tecniche radar per studiarne lo stato di salute in relazione ai cambiamenti climatici.

di Achille Zirizzotti, Stefano Urbini e Cesidio Bianchi

I cambiamenti climatici non sono più solo un argomento di discussione per climatologi, ma un dato di fatto che ognuno di noi oggi comincia a sperimentare nella propria vita quotidiana. Stagioni straordinariamente anomale ed eventi metereologici estremi come alluvioni, mareggiate, bombe d’acqua, valanghe, incendi e siccità sono ormai notizie quotidiane nei nostri telegiornali. D’altra parte i cambiamenti climatici sono responsabili anche della mancanza d’acqua che aggraverà sempre di più la situazione di siccità dei paesi più poveri causando sempre maggiori conflitti sociali.

Uno dei fattori che più incide nel progressivo stravolgimento del clima terrestre è sicuramente l’immissione in atmosfera di grandi quantità di gas serra e in particolare di CO2. La concentrazione di gas serra ha raggiunto livelli mai toccati nella storia recente (ultimi milioni di anni) del nostro pianeta, come dimostrano molti studi recenti.

Tra gli ambienti naturali più colpiti da questi cambiamenti risultano le calotte glaciali ma soprattutto i ghiacciai alpini che, negli ultimi decenni, hanno subito arretramenti costanti. La semplice comparazione di testimonianze fotografiche ed eventi drammatici come il crollo del ghiacciaio della Marmolada dell’estate del 2022 sono testimonianze di quello che sta avvenendo. Lo studio e il monitoraggio dei parametri dell’atmosfera, idrosfera e criosfera, che continuamente vengono effettuati anche dal nostro istituto, sono di fondamentale importanza per comprendere il fenomeno.

L’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia porta avanti, sin dal 1997, il monitoraggio dei ghiacciai in Italia ed in Antartide attraverso misure di radar glaciologia, in collaborazione con il Programma Nazionale di Ricerca in Antartide (PNRA), l’Istituto di Scienze Polari del CNR e l’Università Ca’ Foscari di Venezia.

Cosa è la radar glaciologia?

Grazie alle sue proprietà fisiche, il ghiaccio è quasi trasparente alle onde radio di frequenza non elevata (minori del GHz). Le onde radio quindi possono attraversare chilometri di ghiaccio senza subire una grande attenuazione. Questo permette di  ottenere una “radiografia”  del ghiacciaio utilizzando le tecniche radar (vedi anche questo post sui radar utilizzati nella geofisica).

Il principio di funzionamento del RADAR, è piuttosto semplice. Si utilizza un trasmettitore e ricevitore di onde elettromagnetiche. Un impulso viene emesso dal trasmettitore  e viaggia nello spazio (aria) alla velocità della luce. Quando incontra sul suo cammino un oggetto caratterizzato da proprietà elettromagnetiche diverse viene riflesso e torna, sia pure attenuato, al ricevitore del radar. La misura del tempo intercorso tra l’emissione e la ricezione dell’impulso permette di calcolare la distanza tra il sistema radar e l’oggetto riflettente. Nel caso di un ghiacciaio, l’impulso elettromagnetico può venire riflesso da diverse superfici: dalla superficie di separazione tra aria e ghiaccio, da stratificazioni interne o dalla superficie di separazione tra ghiaccio e fondo roccioso.

Nel contesto di indagine dello stato dei ghiacciai alpini, la misurazione radar avviene da aeromobile o da terra. Ciascuna misura fornisce il valore dello spessore del ghiaccio nel punto di indagine, fornendo informazioni spessore del ghiacciaio analizzato.

Misure sui ghiacciai alpini

Data la loro collocazione geografica e il limitato spessore, i ghiacciai alpini sono i luoghi dove il riscaldamento globale produce cambiamenti morfologici più evidenti. Non esiste altro luogo dove, nell’arco temporale  di una-due generazioni, l’impatto del riscaldamento globale sulla morfologia del luogo sia stato così evidente. La comparazione di foto dei nostri ghiacciai all’inizio del novecento con quelle attuali rende perfettamente l’idea di quanto tale cambiamento sia drammaticamente profondo.

Recentemente il problema della fragilità delle rocce nelle Alpi ha attirato l’attenzione di media internazionali, tra i quali la CNN, che hanno a lungo parlato delle Alpi e dei rapidi cambiamenti che stanno subendo. Anche l’ente di monitoraggio GLAMOS ha dichiarato recentemente che i ghiacciai alpini hanno registrato il più alto tasso di fusione da quando sono iniziate le registrazioni più di un secolo fa. Da recenti studi risulta che le Alpi abbiano perso il 6% del loro volume residuo solo nel 2022, quasi il doppio del 2003, considerato un anno record. La fusione è stata così estrema che in alcuni siti sono riemerse rocce nude rimaste sepolte per millenni. Sono stati recuperati corpi, persino un aereo, persi sulle Alpi decenni fa. Alcuni piccoli ghiacciai sono quasi scomparsi. 

Gli scenari climatici in atto erano stati previsti nel futuro, certamente non nell’immediato come sembra stia succedendo. Recentemente i glaciologi impegnati in questi studi hanno dichiarato che è necessario rendersi conto del fatto che il futuro è già qui. 

L’attività INGV

In questo quadro il gruppo di radio-glaciologia dell’INGV è impegnato con il Comitato Glaciologico Italiano, con l’Istituto di Scienze Polari del CNR e l’Università Ca’ Foscari di Venezia nel monitoraggio di alcuni ghiacciai alpini italiani. La collaborazione è inquadrata nell’ambito del progetto Ice Memory.

Nei laboratori di elettronica INGV sono stati progettati e brevettati nel tempo diversi tipi di radar, destinati ad essere utilizzati nell’ambito di studi differenti. Il radar RES (Radio Echo Sounding) è quello che ha consentito di indagare i ghiacciai Italiani ma anche le calotte glaciali Antartiche.

Le campagne svolte fino ad oggi (maggio 2023) per il monitoraggio dei ghiacciai alpini sono state effettuate sul Forni, sullo Sforzellina, sul Careser (vedi fig.4), sul Miage, sul Gran Combin, sulla Marmolada e sul ghiacciaio appenninico del Calderone.

Questi ghiacciai si stanno ritirando rapidamente, sia per la forte riduzione dell’accumulo nevoso invernale che per l’elevato grado di fusione della stagione estiva causata dal riscaldamento globale. 

Studi recenti riportano un valore medio di riduzione annuale dei ghiacciai dell’arco alpino pari al 6%. Il che vuol dire che in meno di venti anni potrebbero scomparire buona parte dei ghiacciai che oggi conosciamo. 

Per fare un esempio più specifico, nell’anno 2019-2020 il ghiacciaio della Sforzellina ha registrato una riduzione annuale di spessore medio di circa 4.5 m.

Il nuovo portale dei dati IRES 

Tutte queste informazioni e tutti i dati raccolti nelle campagne di misura eseguiti dal gruppo Italiano di radar glaciologia sono state raccolti e pubblicati in un portale dedicato IRES (Italian Radio Echo Sounding). Qui, oltre a illustrare i dettagli delle tecniche e delle campagne di misura in Italia ed in Antartide, è anche possibile scaricare i dati raccolti messi a disposizione della comunità scientifica per ulteriori studi. 

IRES è un archivio GIS che contiene i dati di radio glaciologia acquisiti con tecniche RES, i percorsi dei voli e le misure da terra effettuati dal 1995 ad oggi sui ghiacciai Antartici e Alpini. 

Per rendere facilmente accessibili agli utenti i dati acquisiti sono state realizzate due mappe webGIS dell’ Italia e dell’ Antartide che consentono una veloce consultazione del database.

Riferimenti:

Misure sui ghiacciai Italiani: https://www.earth-prints.org/bitstream/2122/10793/1/7122-17902-1-PB.pdf 

IRES Data: https://ires.ingv.it