Groenlandia, la fibra ottica svela le onde invisibili che sciolgono i ghiacciai

Vista del fiordo e della fronte di distacco del ghiacciaio Eqalorutsit Kangilliit Sermiat, nel sud della Groenlandia. Il cavo in fibra ottica è stato posato a poche centinaia di metri dalla parete di ghiaccio, a una profondità di 300 metri sul fondale marino. In primo piano si trova il dispositivo radar dell’Università di Zurigo che misura gli eventi di distacco e i movimenti del ghiaccio. Andreas Vieli, Università di Zurigo

Il distacco di grandi blocchi di ghiaccio dai ghiacciai accelera lo scioglimento della calotta artica in Groenlandia. Lo ha evidenziato per la prima volta un gruppo di ricerca internazionale grazie a una tecnologia a fibre ottiche impiegata anche nello studio dei ghiacciai svizzeri. 

La calotta glaciale in Groenlandia si scioglie sempre più velocemente. Dal 2002 ha perso in media circa 270 miliardi di tonnellate di ghiaccio all’annoCollegamento esterno, provocando un innalzamento del livello del mare di quasi due centimetri. 

Il distacco di grossi blocchi di ghiaccio è tra gli effetti più visibili della perdita di massa della calotta glaciale causata dal cambiamento climatico. È però anche un fenomeno che intensifica a sua volta lo scioglimento: il crollo di un iceberg nel mare riporta in superficie acqua più calda e questo intensifica ulteriormente il processo di fusione del ghiaccio. 

È la scoperta fatta da un gruppo di ricerca internazionale guidato dalle università di Zurigo e Washington, che per la prima volta ha misurato come la rottura del ghiaccio acceleri il ritiro della calotta artica in Groenlandia. Lo studio, parte del progetto GreenFjordCollegamento esterno dell’Istituto polare svizzero, è stato pubblicato il 13 agosto su NatureCollegamento esterno. 

“Abbiamo capito meglio il processo che avviene quando il ghiaccio cade nel mare: il ghiaccio non solo si stacca, ma aumenta anche lo scioglimento sotto la superficie dell’acqua”, afferma a Swissinfo Andreas Vieli, professore di glaciologia all’Università di Zurigo e coautore dello studio. 

Queste osservazioni consentono di migliorare le conoscenze sui ghiacci della Groenlandia, che si estendono su un’area grande circa 40 volte la Svizzera. È un sistema fragile il cui completo scioglimento avrebbe gravi conseguenze sulle correnti oceaniche, il clima globale e le zone costiere del pianeta. 

>> Lo scioglimento dei ghiacciai ha conseguenze planetarie: 

Onde alte quanto grattacieli riportano acqua calda in superficie 

Ricercatori e ricercatrici delle università di Zurigo e Washington hanno studiato gli effetti del crollo di iceberg sul ghiacciaio Eqalorutsit Kangilliit Sermiat, in un fiordo nel sud della Groenlandia. Dal ghiacciaio si staccano circa 3,6 km³ di ghiaccio all’anno, quasi tre volte il volume del ghiacciaio del Rodano, sulle Alpi svizzere. 

L’impatto del ghiaccio nel mare genera inizialmente delle onde superficiali, simili a degli tsunami, che agitano la parte superiore della colonna d’acqua. Successivamente, provoca però anche delle onde in profondità, invisibili all’occhio umano. Queste possono essere alte quanto dei grattacieli e trasportano acqua calda dai fondali verso la superficie, intensificando i processi di fusione ed erosione della fronte del ghiacciaio.

>> Guarda le immagini spettacolari del distacco di ghiaccio da un ghiacciaio in Groenlandia:

Dominik Gräff, ricercatore dell’Università di Washington e autore principale dello studio, paragona questo processo allo scioglimento dei cubetti di ghiaccio in una bevanda calda. Se non la si mescola, si forma uno strato d’acqua fredda attorno al cubetto, che lo isola dal liquido più caldo. Mescolandola, invece, questo strato viene perturbato e il cubetto si scioglie molto più rapidamente. 

Nel caso della calotta glaciale in Groenlandia, circa la metà della perdita di massa attuale avviene a causa della fusione sottomarina e del distacco di iceberg, afferma Andreas Vieli.  

Fibra ottica sul fondale della Groenlandia 

Per misurare quanto avviene in profondità, i responsabili della ricerca hanno posato un cavo di fibra ottica lungo dieci chilometri sul fondale marino. Utilizzando una tecnologia chiamata Distributed Acoustic Sensing (DAS) hanno potuto registrare le alterazioni della fibra – allungamento o compressione – causate dalle onde sottomarine. 

“Il cavo in fibra ottica ci ha permesso di misurare questo incredibile effetto moltiplicatore della rottura del ghiaccio, cosa che prima non era possibile”, afferma Gräff in un comunicatoCollegamento esterno dell’Università di Zurigo. 

Due ricercatrici calano il cavo in fibra ottica dalla bobina fino al fondale marino per effettuare le misurazioni. Dominik Gräff, Università di Washington

L’importanza dell’acqua marina e delle dinamiche di distacco degli iceberg è nota da tempo. Tuttavia, misurare questi processi direttamente sul posto presenta notevoli difficoltà, poiché l’elevato numero di iceberg nei fiordi comporta un rischio costante dovuto alla caduta di blocchi di ghiaccio. 

Inoltre, i metodi convenzionali di telerilevamento basati su satelliti non possono penetrare sotto la superficie dell’acqua, dove avvengono le interazioni tra ghiacciai e acqua marina, puntualizza Vieli. “Grazie al cavo di fibra ottica, è come se avessimo avuto un migliaio di sensori sotto la fronte del ghiacciaio”. 

Tecnologia usata sui ghiacciai svizzeri 

L’uso della fibra ottica per studiare i ghiacciai è una tecnica relativamente recente. Ricercatori e ricercatrici in Svizzera e in altri Stati montani come l’Alaska hanno iniziato a usarla per rilevare micro-vibrazioni nel ghiacciaio e potenziali segnali precursori di instabilità. 

“La fibra ottica ci permette di rilevare eventi sismici estremamente lievi, che altre tecnologie non riuscirebbero a misurare”, ha affermato a Swissinfo Thomas Hudson, sismologo del Politecnico federale di Zurigo. 

Nel 2023, Hudson ha installato 1,2 chilometri di cavi in fibra ottica sul ghiacciaio del Gorner, in Svizzera, rilevando migliaia di onde sismiche. Queste vibrazioni possono fornire indicazioni sui cambiamenti all’interno del ghiaccio. 

>> Progetti di ricerca con la fibra ottica in Svizzera aprono nuove possibilità nel monitoraggio dei ghiacciai e dei pericoli naturali:

Con la fibra ottica si ottengono anche informazioni sulla struttura e sulla composizione del ghiaccio. Il vantaggio rispetto a sensori sismici tradizionali, che sono collocati in punti specifici, è la possibilità di monitorare superfici molto più vaste grazie alla relativa facilità di installazione.

Questa tecnologia permetterebbe di monitorare interi ghiacciai, anche in zone difficilmente accessibili. 

A cura di Reto Gysi von Wartburg