Aggiornamento permafrost (20 marzo 2021)
Si definisce Permafrost il terreno (suolo o roccia, comprendenti anche il ghiaccio e il materiale organico in essi contenuti) che rimane per almeno due anni consecutivi ad una temperatura pari o inferiore a 0°C(Van Everdingen, 1998). Non è necessariamente congelato, perché il punto di congelamento dell’acqua al suo interno può essere inferiore a 0°C, ad esempio in presenza di sali disciolti. Il contenuto di acqua di un suolo interessato da permafrost (allo stato solido o liquido) è molto variabile e può anche essere nullo; tuttavia generalmente il permafrost contiene ghiaccio in varie forme e aggregazioni e talora il ghiaccio può rappresentare la componente prevalente in termini di volume (Muller, 1943; van Everdingen, 1976).I tipici profili termici invernali ed estivi di un terreno interessato da permafrost sono illustrati nella figura che andrò a postare sotto . Si definisce “strato attivo” la porzione superficiale che subisce fusione e ricongelamento. La sua porzione inferiore è definita “tavola del permafrost”, e può essere collocata a varia profondità (tipicamente pochi decimetri nelle zone artiche, 2-5 m nelle aree alpine prossime al limite del permafrost discontinuo). Sotto la tavola del permafrost la temperatura è perennemente inferiore a 0°C. Il punto dove la variazione annuale della temperatura è inferiore a 0.1°C è detto
“Depth of Zero Annual Amplitude” (ZAA) e si colloca tra 10 e 20 m di profondità, a seconda delle condizioni climatiche e della conducibilità termica del suolo. Sotto la ZAA la temperatura aumenta per effetto del calore geotermico fino a superare nuovamente gli 0°C in corrispondenza della cosiddetta “base del permafrost”. Lo spessore del terreno compreso tra la tavola e la base del permafrost va da pochi metri a più di un migliaio di metri nelle aree polari.
A seconda della distribuzione spaziale, si parla di permafrost “continuo”, “discontinuo” o “sporadico”. Generalmente il primo è presente dove la temperatura media annua dell’aria (MAAT) è inferiore a -8°C, il secondo con MAAT comprese tra -8 e -1°C, il terzo può essere presente anche
con temperature superiori a -1°C. E’ da sottolineare il fatto che questa classificazione, nata per definire il permafrost delle alte latitudini, poco si adatta per il permafrost alpino dove prevalgono condizionamenti climatici locali. Il limite inferiore teorico del permafrost discontinuo sul versante
meridionale dell’arco alpino (basato sulla MAAT di -1°C) si colloca mediamente attorno a 2600- 2700 m (Haeberli, 1985), anche se recenti studi hanno evidenziato come il limite reale sia localmente inferiore, anche in modo sensibile (Baroni et al., 2004; Seppi et al., 2003), evidenziando ancora una volta il carattere di discontinuità e l’importanza delle condizioni locali.
(Profilo termico verticale estivo e invernale di un terreno interessato da permafrost e terminologia)
Il grafico che andrò a mostrare di seguito mostra la temperatura media presente nei seguenti settori :(Nord-Ovest e Sud-Est della Groenlandia, rispettivamente ad una profondità di 20 cm e di 1 m).
Le temperature indicate sulla mappa non vengono osservate, ma sono un prodotto derivante da un modello previsionale. Cliccando sui cerchi, si può visualizzare le condizioni termiche del permafrost osservate nelle tre città di Sisimiut, Kangerlussuaq e Ilulissat nella Groenlandia occidentale. Le temperature sono continuamente monitorate negli impianti di perforazione dei tre siti e i dati vengono scaricati durante le visite alle stazioni che di solito avvengono una volta all’anno.
Nella figura, la temperatura minima è indicata dal colore (blu) e massima dal colore rosso, mentre la temperatura media è indicata tramite il colore(verde) (dal 1° agosto al 31 luglio).
La profondità alla quale la temperatura massima del terreno (curva rossa) è di 0°C indica la profondità massima in cui si verifica il disgelo in quell’anno, e quindi la parte superiore del permafrost. Al di sopra di questo livello, c’è uno strato che in inverno subisce un processo di congelamento e di scongelamento nel periodo estivo. Questo strato è chiamato “strato attivo”.
Le temperature rilevate nella parte più profonda del permafrost sono relativamente più alte nei siti meridionali della groenlandia ossia quelli di (Sisimiut e Kangerlussuaq) e più fredde in quelli settentrionali (Ilulissat).
Le temperature in prossimità della superficie hanno un andamento molto più variabile nella stazione interna di Kangerlussuaq, con il suo clima continentale, rispetto a Sisimiut, che si trova vicino alla costa.
La figura a sinistra mostra la temperatura del suolo misurata a diverse profondità sotto la superficie nella città groenlandese di Ilulissat, un cosiddetto profilo di temperatura. La figura è attiva e si può scorrere tra i profili di temperatura misurati in date diverse utilizzando il cursore in basso. La curva nera rappresenta il profilo di temperatura alla data indicata, mentre le curve grigio chiaro mostrano i profili di temperatura alle date precedenti per il confronto. Osservando la variazione temporale della temperatura del suolo, si può vedere come la parte superiore del suolo si scongela in estate e si congela in inverno. Questo strato, che scongela e congela con le stagioni, è chiamato strato attivo.
La variazione termica del suolo è controllata principalmente dalla variazione della temperatura dell’aria, ma è anche influenzata dalle precipitazioni (specialmente la neve), dalle caratteristiche della superficie del suolo (ad esempio la vegetazione, il colore, ecc.) e dalla radiazione solare, così come dalle proprietà termiche e dal contenuto di acqua/ghiaccio del suolo.
La seconda figura mostra una cosiddetta curva a tromba. Qui, le curve rosse rappresentano la temperatura più alta misurata ad ogni profondità in un anno. Allo stesso modo, la curva blu rappresenta la temperatura più fredda misurata ad ogni profondità del sensore e la curva verde la temperatura media su un anno. Dalla curva di tromba, è possibile ottenere lo spessore dello strato attivo (la profondità massima di disgelo) e la temperatura del permafrost. La parte del terreno considerata come permafrost ha un colore di sfondo azzurro nella figura.
La figura a sinistra mostra la temperatura del suolo misurata a diverse profondità sotto la superficie nella città groenlandese di Sisimiut, un cosiddetto profilo di temperatura. La figura è attiva ed è possibile scorrere tra i profili di temperatura misurati in date diverse utilizzando il cursore in basso. La curva nera rappresenta il profilo di temperatura alla data indicata, mentre le curve grigio chiaro mostrano i profili di temperatura alle date precedenti per il confronto. Osservando la variazione temporale della temperatura del suolo, si può vedere come la parte superiore del suolo si scongela in estate e si congela in inverno. Questo strato, che scongela e congela con le stagioni, è chiamato strato attivo.
La variazione termica del suolo è controllata principalmente dalla variazione della temperatura dell’aria, ma è anche influenzata dalle precipitazioni (specialmente la neve), dalle caratteristiche della superficie del suolo (ad esempio la vegetazione, il colore, ecc.) e dalla radiazione solare, così come dalle proprietà termiche e dal contenuto di acqua/ghiaccio del suolo.
La seconda figura mostra una cosiddetta curva a tromba. Qui, le curve rosse rappresentano la temperatura più alta misurata ad ogni profondità in un anno. Allo stesso modo, la curva blu rappresenta la temperatura più fredda misurata ad ogni profondità del sensore e la curva verde la temperatura media su un anno. Dalla curva di tromba, si può ottenere lo spessore dello strato attivo (la profondità massima di disgelo) e la temperatura del permafrost. La parte del terreno considerata come permafrost ha un colore di sfondo azzurro nella figura.
La figura a sinistra mostra la temperatura del suolo misurata a diverse profondità sotto la superficie del suolo dalla città della Groenlandia Kangerlussuaq, un cosiddetto profilo di temperatura. La figura è attiva, e utilizzando il cursore sotto, è possibile sfogliare i profili di temperatura misurati in diverse date. La curva nera rappresenta il profilo di temperatura nella data indicata, mentre le curve grigio chiaro mostrano i profili di temperatura nelle date precedenti per il confronto. Osservando la variazione temporale della temperatura del terreno, si può vedere come la parte superiore del terreno si scongela in estate e si congela in inverno. Questo strato, che scongela e congela con le stagioni, è chiamato strato attivo.
La variazione termica del suolo è principalmente guidata dalla variazione della temperatura dell’aria, ma è anche influenzata dalle precipitazioni (specialmente la neve), le proprietà della superficie del suolo (per esempio la vegetazione, il colore, ecc.) e l’insolazione, così come le proprietà termiche del suolo e il contenuto di acqua/ghiaccio.
Nell’altra figura, viene mostrata una cosiddetta curva a tromba. Qui le curve rosse rappresentano la temperatura massima misurata ad ogni profondità nel corso di un anno. La curva blu mostra allo stesso modo la temperatura più fredda misurata ad ogni profondità del sensore e la curva verde la temperatura media in un anno. Dalla curva a tromba, è possibile determinare lo spessore dello strato attivo (la profondità massima di disgelo) e la temperatura del permafrost. La parte del terreno considerata permafrost ha un colore di sfondo azzurro nella figura.
