L’Artide sotto osservazione: la missione ARCSIX

L’Artide si sta riscaldando a ritmi sostenuti, superiori al resto del pianeta, con impatto che si estende su scala globale. Per chiarirne le dinamiche, la NASA ha avviato la missione ARCSIX, con il contributo di ricercatori italiani

di Ingrid Hunstad, Filippo Calì Quaglia, Giovanni Muscari

L’Artide si sta riscaldando a un ritmo impressionante: quasi quattro volte più velocemente della media globale. Una trasformazione che non resta confinata al Polo Nord, ma che si riverbera sul clima di tutto il pianeta.

Negli ultimi 43 anni la regione artica si è riscaldata quasi quattro volte più velocemente della media globale, con una drastica riduzione del ghiaccio marino: la sua estensione estiva è diminuita di oltre il 40% dal 1979 e il suo spessore si è ridotto del 70% dagli anni ’80.

Lo strato di ghiaccio marino che copre l’Oceano Artico raggiunge il suo massimo spessore ed estensione d’inverno, durante la lunga notte polare. Quando la radiazione solare ritorna in primavera, il ghiaccio si assottiglia, si frammenta e fonde. Questo processo, di per sé naturale, è fortemente amplificato dal cambiamento climatico.

Sebbene l’Artide sia una regione remota, il destino di questa parte del nostro pianeta ha un impatto significativo sull’intero pianeta. Il ghiaccio marino, infatti, influisce sul clima globale raffreddando l’aria sovrastante e riflettendo la radiazione solare.

Perché l’Artide si sta riscaldando così rapidamente?

L’amplificazione artica è un processo complesso e interconnesso che coinvolge diverse componenti del sistema climatico terrestre: l’atmosfera e le nubi, la superficie terrestre e l’oceano. L’interazione di questi elementi con la radiazione solare porta a meccanismi di feedback positivo, ovvero a cicli che si autoalimentano e amplificano il riscaldamento osservato in Artide. Due tra i più importanti sono:

• Albedo e ghiaccio marino: Il ghiaccio marino ha un’elevata capacità di riflettere la radiazione solare (alta albedo). Con la sua riduzione il mare – più scuro – assorbe più energia, accelerando il riscaldamento dell’acqua e fondendo ancora più ghiaccio.
• Nuvole e radiazione solare: Le nuvole possono riflettere la radiazione solare nello spazio, raffreddando l’atmosfera, ma possono anche trattenere il calore irradiato dalla superficie terrestre. Un aumento delle nubi a bassa quota nell’Artico sta contribuendo a un maggiore riscaldamento, limitando la formazione di nuovo ghiaccio in inverno e accelerandone la scomparsa in estate.

Questi processi, richiedono uno studio accurato per migliorare le previsioni sul futuro climatico del pianeta. In particolare la limitata conoscenza dell’interazione tra il ghiaccio marino,  nubi e  radiazione solare è una delle principali fonti di incertezza nella comprensione del clima artico. Inoltre le osservazioni da satellite, che dovrebbero aiutarci a ridurre queste incertezze, non sempre sono in grado di distinguere una nube dalla superficie ghiacciata sottostante. È  necessario quindi cercare tecniche alternative per raccogliere i dati e ridurre l’incertezza nei modelli climatici e affinare le proiezioni sul futuro del pianeta.

Il progetto NASA ARCSIX

In questo quadro la NASA ha lanciato la missione ARCSIX (Arctic Radiation-Cloud-Aerosol-Surface Interaction Experiment). Scopo della missione è quello di migliorare la comprensione delle complesse interazioni tra nuvole, aerosol e ghiaccio marino in Artide. In questo quadro il progetto ha previsto di effettuare misure utilizzando 3 aerei dedicati, un P-3 Orion, un Gulfstream III e un Learjet 35.

Nella primavera ed estate 2024 sono state effettuate due campagne di misura in cui gli aerei hanno volato a nord della Groenlandia e dell’isola di Ellesmere per effettuare misure di numerosi parametri atmosferici da sopra, sotto e dentro le nuvole. Le campagne di misura hanno fatto  base presso la Pituffik Space Base (PSB) statunitense, sulla costa nord-occidentale della Groenlandia. Durante le due campagne di misura il team di ARCSIX, composto da circa ottanta persone tra personale scientifico e personale tecnico a supporto degli aerei, ha operato incessantemente dalla base di Pituffik. In contemporanea con le misure da aereo, numerosi strumenti a terra e una rete di boe marine hanno effettuato ulteriori misure a supporto delle missioni aeree.

Il progetto è guidato dall’Università del Colorado a Boulder (USA) e vanta la partecipazione di un vasto network internazionale di università, centri di ricerca e agenzie federali statunitensi e la collaborazione di alcune università ed istituti di ricerca europei come INGV, ENEA, Università Sapienza e Università di Valencia.

Il contributo italiano alla missione in Artide

Un contributo importante ad ARCSIX è arrivato dalle misure effettuate a terra presso il Thule High Arctic Atmospheric Observatory (THAAO). Questa infrastruttura di ricerca internazionale è situata proprio presso la base militare di Pituffik ed è gestita dal National Science Foundation (un’agenzia federale indipendente che supporta la ricerca americana) insieme all’INGV e all’ENEA, che da più di 30 anni svolgono attività di ricerca presso la PSB. Il THAAO è dotato di strumentazione all’avanguardia nello studio dell’atmosfera e del clima in aree polari, con una predominante partecipazione scientifica italiana.

Qui, INGV, ENEA, Università Sapienza e Università di Valencia hanno collaborato per raccogliere dati indispensabili da integrare con le osservazioni aeree. Le misure da terra hanno fornito sia osservazioni simultanee, nelle medesime condizioni atmosferiche, alle misure degli strumenti installati sugli aerei, sia misure supplementari a supporto delle previsioni meteorologiche fondamentali per decidere il piano di volo degli aerei.

Perché questi studi sono cruciali?

L’Artide, sebbene possa sembrare una regione remota, è strettamente connessa al resto del pianeta. Il suo destino è inestricabilmente legato al nostro. I ghiacciai , infatti, giocano un ruolo cruciale nella regolazione del clima globale: la loro fusione non solo contribuisce all’innalzamento del livello del mare, mettendo a rischio numerose città costiere in tutto il mondo, ma altera anche le correnti oceaniche e influenza i pattern meteorologici a livello globale. Comprendere i processi che governano il clima artico è quindi fondamentale per prevedere e affrontare le sfide del cambiamento climatico che ci attendono.

I dati raccolti durante ARCSIX, estremamente preziosi e rari per la contemporaneità delle misure a terra e in volo, saranno analizzati nei prossimi mesi per affinare i modelli climatici e comprendere meglio il ruolo di nuvole e ghiaccio marino nel sistema climatico terrestre.

Grazie alla collaborazione internazionale, la scienza sta facendo passi avanti fondamentali per affrontare le sfide del cambiamento climatico.