https://tc.copernicus.org/articles/17/2059/2023/

Astratto. Le piattaforme di ghiaccio antartiche forniscono supporto di controforza alla calotta glaciale, stabilizzando il flusso del ghiaccio terrestre e il suo contributo all’innalzamento globale del livello del mare. Negli ultimi cinquant’anni, le osservazioni satellitari hanno documentato il collasso, l’assottigliamento e il ritiro delle piattaforme di ghiaccio; tuttavia, esistono poche misure che riguardano il cambiamento dell’area delle piattaforme di ghiaccio su scala antartica. In questo studio, abbiamo impiegato i dati satellitari MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) per quantificare il cambiamento nella posizione del fronte di calving e nell’area di 34 piattaforme di ghiaccio in Antartide dal 2009 al 2019. Nell’ultimo decennio, una diminuzione nell’area della Penisola Antartica (6693 km²) e dell’Antartide Occidentale (5563 km²) è stata bilanciata dall’incremento di area nell’Antartide Orientale (3532 km²) e nelle ampie piattaforme di ghiaccio di Ross e Ronne-Filchner (14.028 km²). Il maggiore arretramento è stato registrato sulla piattaforma di ghiaccio Larsen C, dove si è verificata una perdita di 5917 km² di ghiaccio in occasione di un singolo evento di calving nel 2017, mentre l’incremento di area più significativo è stato osservato sulla piattaforma di ghiaccio Ronne nell’Antartide Orientale, dove un avanzamento progressivo nel corso dell’ultimo decennio (535 km² all’anno) ha portato a un guadagno di area di 5889 km² dal 2009 al 2019. Complessivamente, l’area delle piattaforme di ghiaccio antartiche ha registrato un aumento di 5305 km² dal 2009, con 18 piattaforme in ritirata e 16 piattaforme di maggiori dimensioni in espansione. Le nostre osservazioni indicano che le piattaforme di ghiaccio antartiche hanno accumulato 661 Gt di massa glaciale nell’ultimo decennio, mentre un approccio in condizioni di stato stazionario avrebbe stimato una perdita sostanziale di ghiaccio nello stesso periodo, evidenziando l’importanza di utilizzare osservazioni del flusso di calving variabili nel tempo per valutare i cambiamenti.

1 Introduzione

Le piattaforme di ghiaccio ricoprono i tre quarti della linea costiera antartica, offrendo supporto di controbilanciamento al ghiaccio terrestre e connettendo la calotta glaciale con l’Oceano Meridionale. Il fronte di calving rappresenta il limite verso il mare del margine della piattaforma di ghiaccio ed è il confine del margine costiero antartico. La posizione del fronte di calving (CFL) può subire cambiamenti gradualmente attraverso una crescita costante o un ritiro (Cook e Vaughan, 2010) o più bruscamente a causa di grandi eventi come il distacco di iceberg (Hogg e Gudmundsson, 2017) e il collasso delle piattaforme di ghiaccio (Rott et al., 1996; Rack e Rott, 2004; Padman et al., 2012). Mappare la posizione del fronte di calving che varia nel tempo sulle piattaforme di ghiaccio antartiche è fondamentale (i) per la stima del bilancio totale di acqua dolce delle piattaforme di ghiaccio, (ii) come indicatore di instabilità dinamica e quindi del contributo al livello del mare della calotta glaciale, (iii) come segnale delle condizioni strutturali in cambiamento delle piattaforme di ghiaccio, e (iv) come indicatore delle variazioni delle forzanti oceaniche e atmosferiche. Le osservazioni satellitari hanno dimostrato che una riduzione nell’area delle piattaforme di ghiaccio può portare all’assottigliamento e all’accelerazione dei ghiacciai a monte fino a 8 volte la loro velocità precedente (Rignot et al., 2004), incrementando il contributo alla variazione del livello del mare dovuto alla dinamica del ghiaccio dalla regione interessata. Alcune aree di ghiaccio galleggiante apportano una stabilità strutturale significativamente maggiore alla calotta glaciale, con il ghiaccio all’interno dell’arco compressivo o in contatto con un punto di ancoraggio che diventa instabile se perso (Holland et al., 2015). L’effetto del cambiamento nell’area delle piattaforme di ghiaccio non è sempre locale, con ricerche che indicano come le piattaforme di ghiaccio offrano un supporto di controbilanciamento a lunga distanza al ghiaccio terrestre, estendendosi per centinaia di chilometri (Fürst et al., 2016). Tuttavia, molti eventi di distacco di iceberg sono parte del ciclo naturale di evoluzione delle piattaforme di ghiaccio, con una regolare ricrescita e avanzamento del fronte di calving comunemente osservati dopo un evento di distacco (Hogg e Gudmundsson, 2017).

Negli ultimi 30 anni, le piattaforme di ghiaccio in tutta l’Antartide sono state osservate avanzare in modo costante, ritirarsi in seguito a eventi di calving di iceberg e collassare in modo catastrofico, come evidenziato nei casi delle piattaforme di ghiaccio Larsen A (Rott et al., 1996), Larsen B (Rack e Rott, 2004) e Wilkins (Padman et al., 2012) sulla Penisola Antartica. Monitorare il cambiamento nella posizione del fronte di calving è un parametro di input cruciale per i modelli di flusso del ghiaccio, in quanto viene utilizzato per informare gli studi sui processi di calving e sulle loro forze motrici (Trevers et al., 2019) ed è necessario per calcolare il cambio di massa della piattaforma di ghiaccio dovuto al calving, una componente del bilancio totale insieme alla fusione basale e all’apporto di massa in superficie (Rignot et al., 2013). Le misurazioni della posizione del fronte di calving delle piattaforme di ghiaccio sono state realizzate utilizzando una varietà di metodi, che includono osservazioni storiche basate su navi a partire dal 1842 sulla Piattaforma di Ghiaccio Ross (Jacobs et al., 1986; Keys et al., 1998), la delineazione manuale di immagini acquisite tramite fotografia aerea (Cook et al., 2005), satelliti ottici e radar ad apertura sintetica (SAR) (Cook e Vaughan, 2010; MacGregor et al., 2012), rilevamento automatico del fronte di ghiaccio (Baumhoer et al., 2019), e applicando tecniche di rilevamento dei bordi ai dati di elevazione altimetrica radar satellitare (Wuite et al., 2019). La risoluzione spaziale, l’accuratezza e la frequenza di queste tecniche complementari variano, e l’ampiezza temporale e spaziale delle misure del fronte di calving dipende in gran parte dal periodo di ripetizione e dalla copertura dei dati acquisiti e dall’intensità del lavoro manuale della tecnica di elaborazione impiegata. Sebbene i dati precedenti all’era satellitare (prima degli anni ’60) siano estremamente limitati, i record storici rappresentano un insieme di dati di riferimento fondamentale per comprendere le variazioni a lungo termine nella posizione del fronte di ghiaccio e la sua reazione alle forzanti ambientali. Data l’importanza di questo parametro glaciologico, sono state pubblicate diverse ricerche recenti che misurano il cambiamento nelle posizioni del fronte di calving delle piattaforme di ghiaccio antartiche, da valutazioni regionali a valutazioni su scala dell’intero continente (MacGregor et al., 2012; Lilien et al., 2018; Wuite et al., 2019; Baumhoer et al., 2018, 2019, 2021; Greene et al., 2022; Christie et al., 2022). In questo studio, espandiamo su questi lavori precedenti e forniamo un sondaggio circum-antartico mappando la posizione del fronte di calving annuale su 34 piattaforme di ghiaccio in Antartide dal 2009 al 2019, utilizzando immagini satellitari MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) (Scambos et al., 1996). I risultati offrono una valutazione completa della migrazione del fronte di ghiaccio in Antartide nell’ultimo decennio, ampliando i modelli storici di movimento del ghiaccio e consentendo la quantificazione precisa delle aree di crescita e ritiro (Fig. 1).

2 Dati e Metodi

Abbiamo misurato la posizione annuale del fronte di calving su 34 banchine di ghiaccio, coprendo l’80% della linea costiera antartica, nel periodo di 11 anni dal 2009 al 2019 (Fig. 1). Sono state utilizzate oltre 350 immagini ottiche multispettrali acquisite dall’istrumento MODIS a bordo dei satelliti NASA Terra e Aqua (Scambos et al., 1996; Tabella S1 nel supplemento). Le immagini ottenute durante l’estate australe, da metà gennaio alla fine di febbraio, sono state selezionate per l’intero decennio al fine di garantire un campionamento coerente e per evitare l’aliasing delle variazioni stagionali nella posizione del fronte di calving. Sono state selezionate preferibilmente immagini satellitari prive di nuvole, con l’oceano aperto visibile al fronte di calving, poiché la presenza di ghiaccio marino e melange di iceberg può diminuire la precisione con cui è possibile identificare visivamente la posizione del fronte di calving. Le immagini acquisite intorno a mezzogiorno sono state altresì privilegiate, dato che l’illuminazione in questo momento offre un contrasto migliore, permettendo un’identificazione più chiara del margine della piattaforma di ghiaccio. Il periodo di studio ha avuto inizio nel 2009 su 30 banchine di ghiaccio; tuttavia, per le banchine di ghiaccio Wordie, Baudouin, Nansen e Drygalski, immagini adeguate non sono state ottenute fino al 2011. Pertanto, quest’anno è stato adottato come la data di inizio più precoce per queste quattro regioni durante lo studio (Tabella 1).

Abbiamo realizzato una misurazione annuale della posizione del fronte glaciale su 34 banchine di ghiaccio in Antartide, delineando manualmente la localizzazione del fronte di calving nel punto in cui la superficie della banchina di ghiaccio transita visibilmente verso l’oceano aperto o il ghiaccio marino in ogni immagine satellitare (Cook et al., 2005; Cook e Vaughan, 2010).

Punti equidistanti sono stati posizionati ogni circa 1000 metri lungo il fronte del ghiaccio, impiegando una proiezione Stereografica Polare per normalizzare la scala delle distanze, la densità dei punti e la precisione del confine del fronte di calving su ogni banchina di ghiaccio. La localizzazione del fronte di calving delle banchine di ghiaccio è soggetta a continue evoluzioni, con la localizzazione misurata che rappresenta il momento temporale dell’immagine satellitare utilizzata; tuttavia, ai fini di questo studio, si presuppone che ciò rifletta la localizzazione annuale. L’accuratezza della posizione del fronte di calving è condizionata dalla precisione del georiferimento dell’immagine e dalla digitalizzazione del bordo. L’incertezza nella tecnica di misurazione è stata valutata delineando cinque volte il confine del fronte di calving, utilizzando l’immagine del 2017 della banchina di ghiaccio di Dotson, e successivamente misurando la varianza rispetto alla posizione media. I risultati indicano che la deviazione standard della misurazione del fronte di calving è di 254 metri, valore che consideriamo come la nostra incertezza di misurazione. Questo riflette la risoluzione spaziale delle immagini MODIS, aventi una dimensione di pixel di 250 × 250 metri. Le posizioni attuali del fronte di calving ottenute da questo studio sono state integrate con misurazioni storiche effettuate sulla Penisola Antartica per estendere il registro di cambiamento fino al 1947, includendo le banchine di ghiaccio Larsen A fino a C, George VI, Wilkins, Wordie, Bach e Stange (Cook e Vaughan, 2010). In definitiva, questo studio ha generato 366 misurazioni del fronte di calving tra il 2009 e il 2019 e ha sfruttato 53 misurazioni storiche sulla Penisola Antartica per fornire l’analisi più completa e dettagliata, sia temporalmente che spazialmente, del cambiamento nella posizione dei fronti di ghiaccio in Antartide.

L’area annuale di ciascuna piattaforma di ghiaccio è stata misurata dal 2009 al 2019 combinando le posizioni digitalizzate del fronte di calving con una posizione di riferimento della linea di galleggiamento, utilizzando il record di dati scientifici terrestri per l’utilizzo in ambienti di ricerca (MEaSUREs) Linea di Galleggiamento Antartica da Interferometria Radar Satellitare Differenziale, Versione 2 (Rignot et al., 2016), che indica il limite interno del confine della piattaforma di ghiaccio (Thomas et al., 1979). Le posizioni della linea di galleggiamento e del fronte di calving sono state trasformate in poligoni e successivamente intersecate per ciascun bacino di drenaggio antartico circondato da una piattaforma di ghiaccio, sottraendo le isole isolate e i nunataks dall’area, creando così un’area delimitata per ogni piattaforma di ghiaccio per ciascun anno di studio. Il cambio totale dell’area nel periodo di studio decennale è stato calcolato sottraendo l’osservazione dell’area della piattaforma di ghiaccio più recente (2019) da quella più vecchia (2009 o 2011; Tabella 1). Abbiamo calcolato il tasso medio annuale di calving dividendo il cambio totale dell’area per il numero di anni osservati e abbiamo calcolato il cambio percentuale dell’area dividendo il cambio totale dell’area per l’area del 2009 (Tabella 1). Per valutare il cambio di volume e massa di ghiaccio causato dall’evoluzione del fronte di calving, abbiamo estratto lo spessore del ghiaccio da Bedmap2 (Fretwell et al., 2013) attraverso la posizione del fronte di calving misurata più interna, che variava dal 2009 al 2019, a seconda della piattaforma di ghiaccio (Tabella 1). Abbiamo quindi calcolato uno spessore medio al fronte di calving per ciascuna piattaforma. Il cambio annuale di massa in ogni piattaforma di ghiaccio dovuto ai processi di calving è stato calcolato computando il cambio di volume nel ghiaccio distaccato e moltiplicando ciascuna area annuale per lo spessore medio del ghiaccio e la densità del ghiaccio (0.9166 Gt km⁻³). Il tasso medio di cambio del volume è stato calcolato dividendo il cambio di volume della piattaforma di ghiaccio variabile annualmente per il periodo di studio. Dato che l’accuratezza delle misurazioni dell’area delle piattaforme di ghiaccio dipende sia dalle variazioni nella larghezza che nella lunghezza della linea costiera, abbiamo arrotondato questo a una precisione di 1 km², in linea con la metodologia di studi precedenti (Cook e Vaughan, 2010), e per tenere conto degli errori nella delineazione del fronte di calving (254 m). Lo stesso metodo di calcolo dell’area, volume e cambio di massa del calving è stato applicato alle posizioni storiche del fronte di calving sulla Penisola Antartica.

la Figura 1 è una rappresentazione cartografica che documenta le variazioni di area delle piattaforme di ghiaccio antartiche nel periodo compreso tra il 2009 e il 2019, utilizzando una superficie di base fornita dai dati Bedmap2.

Dettagli specifici della figura includono:

  • Nomi delle Piattaforme di Ghiaccio: Ogni piattaforma di ghiaccio è etichettata con il proprio nome, fornendo un riferimento geografico per i cambiamenti osservati.
  • Cambiamento dell’Area delle Piattaforme di Ghiaccio: I cerchi colorati rappresentano quantitativamente il cambiamento netto di area delle piattaforme di ghiaccio nel decennio. Le aree perse sono indicate in rosso, mentre quelle guadagnate sono in blu. Questi colori consentono di identificare rapidamente se una piattaforma di ghiaccio ha subito una contrazione o un’espansione nel periodo di tempo studiato.
  • Scala di Cambiamento dell’Area: L’ampiezza dei cerchi è proporzionale alla quantità di cambiamento di area, con diverse gradazioni di dimensione che rappresentano intervalli di area (0 – 1000 km², 1000 – 2000 km², e così via). Questo fornisce una visualizzazione immediata dell’entità dei cambiamenti avvenuti su ciascuna piattaforma di ghiaccio.
  • Linea Costiera Antartica: La linea nera spessa illustra il profilo costiero dell’Antartide, combinando i dati del 2015 e del 2019. Questo contorno aggiornato riflette i cambiamenti più recenti nel confine terrestre del continente.
  • Divisione Regionale: La mappa distingue tra l’Antartide Occidentale e l’Antartide Orientale, permettendo di osservare differenze regionali nei pattern di cambiamento del ghiaccio.

Da un punto di vista scientifico, questa figura è di grande valore perché fornisce un riepilogo visuale dell’area di cambiamento delle piattaforme di ghiaccio, che è un indicatore chiave dell’impatto dei cambiamenti climatici sulla massa di ghiaccio antartica. Le piattaforme di ghiaccio fungono da dighe per i ghiacciai che scorrono verso il mare, e il loro assottigliamento o espansione può influenzare la velocità e la dinamica di flusso di questi ghiacciai, con implicazioni significative per il livello del mare globale.

I dati presentati possono essere utilizzati per modelli climatici e studi geofisici per meglio comprendere e prevedere i cambiamenti futuri nell’ambiente polare. Inoltre, la figura serve come punto di confronto per studi futuri che valuteranno i cambiamenti oltre il 2019, consentendo ai ricercatori di tracciare la traiettoria di questi cambiamenti nel tempo.

3 Risultati e Discussione

Questo studio fornisce un resoconto estensivo, sia in termini spaziali che temporali, delle variazioni nella posizione del fronte di calving e dell’area di 34 tra le maggiori piattaforme di ghiaccio antartiche, nel periodo dal 2009 al 2019 (Fig. 1; Tabella 1), con il monitoraggio esteso dal 2009 al 2021 per tre di queste piattaforme. Nel corso degli 11 anni dal 2009 al 2019, sono stati osservati sei distinti comportamenti del fronte di calving delle piattaforme di ghiaccio, caratterizzati da (a) eventi di calving di grande entità, (b) ritiro rapido del fronte di calving, (c) ritiro graduale del fronte di calving, (d) avanzamento con ritiri periodici, (e) avanzamento rapido del fronte di calving e (f) avanzamento costante del fronte di calving (Fig. S1 nel Supplemento). Le piattaforme di ghiaccio sono state classificate in queste sei categorie per descrivere le variazioni osservate, al fine di fornire una valutazione approfondita del comportamento delle piattaforme di ghiaccio in Antartide durante l’ultimo decennio.

la Tabella 1 fornisce un’analisi quantitativa dettagliata della variazione dell’area delle piattaforme di ghiaccio antartiche nel decennio compreso tra il 2009 e il 2019. Analizziamo i vari elementi della tabella più nel dettaglio:

  • Nome della Piattaforma di Ghiaccio: Elenca i nomi delle singole piattaforme di ghiaccio studiate. La presenza di parentesi attorno ad alcuni nomi indica piattaforme di ghiaccio che hanno subito eventi di calving di grande entità.
  • Date (Prima-Ultima) Osservate: Queste colonne indicano l’intervallo temporale delle misurazioni per ogni piattaforma di ghiaccio, fornendo un contesto temporale per l’analisi della variazione dell’area.
  • Anni Osservati: Il numero totale di anni durante i quali sono stati raccolti e osservati i dati per ciascuna piattaforma di ghiaccio.
  • Prima Area Registrata: L’area della piattaforma di ghiaccio misurata all’inizio dell’intervallo di osservazione. Questo valore fornisce un punto di riferimento per la misurazione della variazione dell’area nel tempo.
  • Ultima Area Registrata: L’area della piattaforma di ghiaccio misurata alla fine dell’intervallo di osservazione. Questo valore è cruciale per determinare il cambiamento netto dell’area rispetto alla misurazione iniziale.
  • Differenza di Area (2009-2019): La differenza assoluta in km² tra l’ultima e la prima area registrata. Un valore positivo indica una crescita dell’area, mentre un valore negativo indica una riduzione.
  • Variazione Percentuale dell’Area: La variazione percentuale fornisce una misura normalizzata del cambiamento dell’area che permette confronti tra piattaforme di ghiaccio di diverse dimensioni.
  • Tasso di Cambiamento dell’Area: Esprime la variazione dell’area in km² per anno. Questo tasso è un indicatore della dinamica del cambiamento dell’area della piattaforma di ghiaccio.
  • Anno del Massimo Cambio di Area: Identifica l’anno in cui si è verificato il maggiore cambiamento di area, che può essere un indicatore di eventi significativi come grandi distacchi di ghiaccio.
  • Massima Area Cambiata: Questa colonna mostra l’entità della maggiore variazione di area osservata in un singolo anno, fornendo un’indicazione della scala degli eventi di calving.
  • Flusso di Calving Osservato: Rappresenta la quantità totale di ghiaccio che si è distaccato dalla piattaforma di ghiaccio attraverso il processo di calving nel periodo di osservazione, espressa in gigatonnellate (Gt).
  • Flusso di Calving Stabile: Il flusso di calving teorico necessario per mantenere la piattaforma di ghiaccio in uno stato di equilibrio, basato sull’accumulo di ghiaccio e altri fattori dinamici.

I valori in grassetto rappresentano i totali aggregati per gruppi di piattaforme di ghiaccio, che permettono di visualizzare i dati a un livello più aggregato e di fare confronti tra le diverse regioni dell’Antartide, nonché di valutare il bilancio complessivo per l’intero continente.

L’interpretazione di questa tabella consente agli scienziati di valutare le tendenze complessive nel comportamento delle piattaforme di ghiaccio, di identificare le regioni più vulnerabili ai cambiamenti climatici e di comprendere meglio il potenziale impatto sul livello del mare globale e sulla dinamica del sistema climatico terrestre.

3.1 Principali Eventi di Calving

Gli eventi principali di calving sono definiti come la perdita di una proporzione significativa della superficie della piattaforma di ghiaccio, ovvero oltre il 5% dell’area totale, che comporta la produzione di uno o più iceberg in un breve lasso di tempo (eventi di calving che si sono verificati in meno di un mese). Tra il 2009 e il 2019, sei piattaforme di ghiaccio in Antartide hanno sperimentato eventi significativi di calving, incluse le piattaforme di ghiaccio di Wilkins, Wordie e Larsen C sulla Penisola Antartica nei rispettivi anni 2009, 2013 e 2017, il Ghiacciaio Thwaites in Antartide Occidentale nel 2012 e le piattaforme di ghiaccio di Mertz e Nansen in Antartide Orientale nel 2010 e 2016 (Fig. 3a). La piattaforma di ghiaccio di Thwaites ha registrato il maggiore cambiamento relativo di superficie, con una perdita totale del 53,7% (−2924 km²) della sua area iniziale (Tabella 1) a causa dell’effetto combinato del distacco di iceberg (evento di calving della lingua di ghiaccio nel 2012) e del ritiro (Fig. S33). Tra il 1963 e il 2008, la piattaforma di ghiaccio Larsen C ha conservato il 91% della sua superficie (50 837 km²; fronti di ghiaccio forniti da Cook e Vaughan, 2010); tuttavia, nel 2017 ha rilasciato un iceberg di oltre 200 km di lunghezza (A68; Hogg e Gudmundsson, 2017), riducendo la sua area del 12,7% (−5917 km²) e portando a una perdita complessiva di ghiaccio del 10,2% dal 2009 al 2019 (Fig. S4).

La piattaforma di ghiaccio Wordie, situata sull’estremità occidentale della Penisola Antartica, ha subito una riduzione del 90% della sua area tra il 1966 e il 2008 (fronti di ghiaccio forniti da Cook e Vaughan, 2010), risultando in quattro frammenti isolati di piattaforma che supportavano i ghiacciai Carlson, Prospect e Hariot, più un frammento non nominato situato tra i ghiacciai Hariot e Fleming (Fig. S7). Diverse elevazioni di ghiaccio hanno svolto un ruolo fondamentale nella stabilizzazione della zona di ancoraggio del Wordie; tuttavia, hanno anche agito come cunei, frammentando e indebolendo la piattaforma di ghiaccio a causa dei tre ghiacciai tributari in arrivo (Vaughan, 1993). Tra il 2011 e il 2019, la piattaforma di ghiaccio Wordie ha perso il 45,2% della sua area residua (Tabella 1), con l’88% di questa perdita causata da un evento di calving di 35 km² nel 2013. Dopo un periodo di ritiro costante dal 1990 (Cook e Vaughan, 2010), le parti nord e occidentali della piattaforma di ghiaccio Wilkins si sono ritirate di 1204 km² tra il 2009 e il 2010 (Fig. S6). Questo ritiro è stato attribuito alla perdita di un ponte di ghiaccio largo 1 km verso l’Isola Charcot, fenomeno che si presume sia stato provocato dai venti orientali che hanno indotto un movimento ciclico e la pressione di un melange di ghiaccio contro il ponte di ghiaccio a causa dello stress del vento (Humbert et al., 2010).

Nel 2010, il Ghiacciaio Mertz ha generato un iceberg di 78 km di lunghezza (C28), perdendo il 45,3% della sua superficie originale (-2451 km²) in seguito alla collisione con l’iceberg B-09B, staccatosi precedentemente dalla Piattaforma di Ghiaccio Ross nel 1987, che ha impattato contro la lingua di ghiaccio fluttuante fortemente crepacciata (Fig. 2a, S21; Massom et al., 2015). Gli iceberg incagliati intorno alla linea costiera di Mertz influenzano la piattaforma galleggiante creando uno strato di ghiaccio da mare consolidato che prolunga la lunghezza della lingua di ghiaccio; inoltre, Mertz contribuisce al drenaggio dello 0,8% dell’East Antarctic Ice Sheet (EAIS) (Massom et al., 2015). La Piattaforma di Ghiaccio Nansen ha registrato una crescita costante con un tasso medio di 7 km² all’anno dal 2011 al 2016; tuttavia, tra il 2016 e il 2017, l’8,9% (182 km²) dell’intera superficie della piattaforma è andata perduta a causa del calving (Fig. S23). La frattura che ha portato alla formazione degli iceberg C-33 e C-33b è stata osservata per la prima volta nel 1987 e si è allargata a un ritmo di 7 km all’anno dal 2011 al 2013 (Li et al., 2016; Dziak et al., 2018), con il distacco finale nel 2016 ipotizzato come scatenato da una tempesta di bassa pressione (Dziak et al., 2018).

Il Ghiacciaio Mertz e la Piattaforma di Ghiaccio Nansen sono le uniche due aree in Antartide Orientale ad aver subito importanti eventi di calving tra il 2009 e il 2019 e sono due delle quattro piattaforme di ghiaccio dell’Antartide Orientale ad aver registrato una perdita netta di superficie nel corso dell’undicennio oggetto di studio. Dopo i rispettivi eventi di calving, le piattaforme di ghiaccio Wilkins e Thwaites hanno continuato a ritirarsi a un ritmo più graduale, mentre la Piattaforma di Ghiaccio Mertz ha mostrato una ricrescita, e l’estensione della Piattaforma di Ghiaccio Wordie è rimasta relativamente invariata. Tra il 2019 e il 2022, sono stati registrati importanti eventi di calving sulla Piattaforma di Ghiaccio Amery (settembre 2019; iceberg D-28; 1636 km²; Francis et al., 2021; Fig. S16), sulla Piattaforma di Ghiaccio Brunt (febbraio 2021; iceberg A-74; 1270 km²; Fig. S12) e sulla Piattaforma di Ghiaccio Ronne (maggio 2021; iceberg A-76; 4310 km²; Fig. S10), ampliando notevolmente l’area in Antartide Orientale che ha sperimentato una perdita netta di superficie dal 2009. Questa analisi degli eventi di calving su base annuale fornisce dati concreti per i futuri studi volti a determinare se vi sia stato un incremento significativo nella frequenza del calving di iceberg nell’ultimo decennio oppure se la maggiore frequenza delle osservazioni satellitari abbia permesso di documentare con maggiore accuratezza la reale frequenza degli eventi di calving di maggiori dimensioni in Antartide.

3.2 Rapido Ritiro del Fronte dei Calving

Un ritiro rapido del fronte dei calving è definito come la perdita continua e significativa di ghiaccio da parte delle piattaforme di ghiaccio nel corso del periodo di studio di 11 anni (2009–2019), con una perdita di almeno il 15% dell’area totale. Tra il 2009 e il 2019, tre piattaforme di ghiaccio in Antartide hanno subito un ritiro rapido del fronte di calving: la Piattaforma di Ghiaccio Larsen A sulla Penisola Antartica e il Ghiacciaio Pine Island e la Piattaforma di Ghiaccio Swinburne nell’Antartide Occidentale (Fig. 3b). Queste piattaforme sono alimentate da ghiacciai a flusso veloce, il che si traduce in un modesto incremento annuale dell’area (tipicamente tra l’1% e il 2%). La Piattaforma di Ghiaccio Larsen A, situata sulla Penisola Antartica nord-orientale, aveva un’area totale di 2929 km² nel 1963 ed ha iniziato a mostrare segni di collasso negli anni ’80 (Fig. S2; fronti di ghiaccio forniti da Cook e Vaughan, 2010). Nel gennaio 1995, il collasso di 2270 km² di ghiaccio (Rott et al., 1996) ha ridotto l’area di Larsen A a soli 682 km², a causa della formazione di laghi di fusione superficiale che hanno innescato l’idrofratturazione attraverso le crepasse (Scambos et al., 2000). Dal 1995 al 2008, la Piattaforma di Ghiaccio Larsen A ha continuato a ritirarsi, perdendo 637 km² di ghiaccio, e dal 2009 al 2019 ha proseguito il ritiro, perdendo ulteriori 11 km² di ghiaccio e lasciando un’area residua di 22 km². In questo studio, le misurazioni dell’area di Larsen A escludono la regione dei Seal Nunataks.

Il Ghiacciaio Pine Island (PIG), situato nell’insenatura del Mare di Amundsen, è stato interessato da incursioni di Acqua Profonda Circumpolare (CDW) sulla piattaforma continentale, che hanno provocato elevati tassi di fusione basale (Dutrieux et al., 2014) e un accelerato deflusso di ghiaccio verso l’oceano (Figs. 2b, S34; Joughin et al., 2014; MacGregor et al., 2012). Ricerche precedenti hanno dimostrato che il PIG ha subito un ritiro progressivo della piattaforma di ghiaccio a partire dagli anni ’70 (Crabtree e Doake, 1982), con il distacco del ghiaccio ancorato che ha causato un significativo bilancio negativo della dinamica del ghiaccio nel bacino negli ultimi tre decenni (Mouginot et al., 2014). Nel 2011, si è formata una crepa nella piattaforma più all’interno di quanto mai registrato precedentemente (dal 1947), portando a un evento di calving nel 2013 con la perdita di 689 km² di ghiaccio. Dal 2009, i risultati indicano che il PIG si è ritirato di 1043 km², con un tasso di −95 km² all’anno. Nell’Antartide Occidentale, la Piattaforma di Ghiaccio Swinburne ha registrato un tasso di perdita di ghiaccio relativamente costante durante il periodo di studio, con una perdita totale di 185 km² di ghiaccio, pari a una media di −17 km² all’anno, perdendo il 20,4% della sua area entro il 2019 (Fig. S27).

3.3 Ritiro Graduale del Fronte di Calving

Definiamo il ritiro graduale del fronte di calving come le piattaforme di ghiaccio che hanno registrato una perdita inferiore al 4% della loro area totale nel corso del periodo di studio di undici anni (2009-2019), dove la massima percentuale di crescita annua è stata dell’1,31% e il massimo ritiro è stato del -3,76%. Questa categoria comprende il maggior numero di piattaforme di ghiaccio e include otto località in Antartide: le piattaforme di ghiaccio George VI, Bach e Stange sulla Penisola Antartica, Sulzberger, Getz e Abbot nell’Antartide Occidentale, e Totten e Baudouin nell’Antartide Orientale (Fig. 3c).

La Piattaforma di Ghiaccio George VI (GVI) è la più grande sulla costa occidentale della Penisola Antartica, con una superficie di 22.882 km² nel 2019, e si estende come un ponte di ghiaccio tra l’Isola Alexander e il continente (Fig. S5). GVI possiede due fronti di ghiaccio distanti 500 km l’uno dall’altro, con il fronte nord rivolto verso la Baia di Marguerite e il fronte sud verso la Fossa di Belgica. La GVI subisce una fusione superficiale stagionale durante l’estate australe e elevati tassi di fusione basale, fenomeni questi ultimi attribuiti alle acque calde provenienti dal bacino del Pacifico sud-orientale veicolate sotto la piattaforma dal CDW (Lucchitta e Rosanova, 1998). Dal 1947 al 2008, la GVI ha perso 1.943,7 km² di ghiaccio, preservando così il 92,4% della sua estensione originaria del 1947 (fronti di ghiaccio forniti da Cook e Vaughan, 2010). Questa perdita di ghiaccio lenta ma costante è proseguita dal 2009 al 2019 con un tasso medio di perdita di 55 km² all’anno, risultando in una perdita totale di 601,9 km² di ghiaccio nel periodo di studio di undici anni.

Le piattaforme di ghiaccio Bach e Stange, situate ai lati dell’apertura meridionale della GVI, hanno anch’esse mostrato tassi di ritiro lenti e costanti nel corso di decenni. La piattaforma di ghiaccio Bach ha perso 304 km² di ghiaccio in 62 anni, dal 1947 al 2008 (fronti di ghiaccio forniti da Cook e Vaughan, 2010), con una perdita aggiuntiva di 113 km² (2,5%) di ghiaccio negli 11 anni tra il 2009 e il 2019 (Figs. 2c, S8). La Piattaforma di Ghiaccio Stange ha evidenziato un comportamento simile, mantenendo il 97% della sua area registrata inizialmente tra il 1973 e il 2008 (una perdita di 272 km²) e perdendo un ulteriore 2,6% della sua superficie (210 km²) nell’ultimo decennio (Fig. S9).

Le Piattaforme di Ghiaccio Getz e Abbot rappresentano le estensioni più vaste dell’Antartide Occidentale, occupando larghi tratti della linea costiera. Queste piattaforme sono stabilizzate nei loro fronti di calving da una serie di isole che ne limitano la frequenza e la dimensione degli eventi di distacco di iceberg. Sebbene il ghiaccio terrestre situato a monte della Piattaforma di Ghiaccio Getz abbia evidenziato un’accelerazione della dinamica glaciale negli ultimi vent’anni (Selley et al., 2021), l’estensione della piattaforma di ghiaccio (33.605 km² nel 2019) è rimasta relativamente invariata. Nel complesso, 403 km² di ghiaccio sono stati persi dalla piattaforma nel corso dell’ultimo decennio, con un tasso di ritiro del fronte di calving di 17 km² all’anno nella parte occidentale (Fig. S29) e di 20 km² all’anno nella sezione orientale (Fig. S30). Nel periodo di studio undecennale dal 2009 al 2019, entrambe le piattaforme hanno registrato una lieve riduzione della loro superficie totale. La Piattaforma di Ghiaccio Abbot ha visto una diminuzione del 3,6% della sua area complessiva (1.141 km²), con intervalli di modesta espansione nel 2014 e dal 2016 al 2019 (Fig. S35). La Piattaforma di Ghiaccio Sulzberger, situata nell’Antartide Occidentale tra la Piattaforma di Ghiaccio Swinburne e la Penisola di Guest e affacciata sul Mare di Ross, copriva un’area di 12.276 km² nel 2019 (Fig. S28). Sulzberger si distingue per una struttura complessa con numerose isole e punti di ancoraggio lungo il fronte glaciale, presentando uno spessore medio del ghiaccio inferiore agli 80 m al suo terminale e una profondità oceanica di circa 150 m (Le Brocq et al., 2010). Le osservazioni satellitari non hanno rivelato significativi cambiamenti nella velocità della dinamica glaciale di questa piattaforma nel corso degli ultimi 35 anni (Brunt et al., 2011); tuttavia, la configurazione del flusso glaciale attorno agli 11 rialzi di ghiaccio (e alle minori formazioni di ghiaccio rumples) ha generato linee di debolezza, aumentando potenzialmente il rischio di fratturazione del ghiaccio (Matsuoka et al., 2015). Nel 2011, un terremoto in Giappone ha scatenato uno tsunami che ha prodotto crepe sulla Piattaforma di Ghiaccio Sulzberger, causando direttamente il distacco di un iceberg di dimensioni 10 km × 6 km (Brunt et al., 2011) e riducendo l’area di Sulzberger di 142,1 km². Tra il 2009 e il 2019, Sulzberger ha mostrato un ritiro graduale con un tasso complessivo di 19 km² all’anno, perdendo l’1,7% della sua estensione totale.

Nell’Antartide Orientale, la Piattaforma di Ghiaccio Baudouin, situata sulla costa settentrionale, ha registrato una perdita di superficie totale di 239,4 km² tra il 2011 e il 2019, con un ritiro medio annuo di 27 km² (Fig. S15). Il Ghiacciaio Totten, anch’esso posizionato nell’Antartide Orientale, defluisce dal grande Bacino Subglaciale di Aurora, il quale racchiude una quantità di ghiaccio sufficiente a provocare un innalzamento del livello globale del mare di 3,5 metri (Fig. S19; Greenbaum et al., 2015). Il flusso di ghiaccio proveniente dal Ghiacciaio Totten rappresenta il maggiore dell’EAIS (East Antarctic Ice Sheet, ovvero la Calotta Glaciale dell’Antartide Orientale) e il terzo in tutta l’Antartide, seguendo il Pine Island e il Thwaites (Roberts et al., 2018). La profondità della geometria del letto su cui i flussi di ghiaccio sono ancorati rende questa regione particolarmente vulnerabile al ritiro della linea di galleggiamento e all’instabilità delle calotte glaciali marine (MISI, Marine Ice Sheet Instability). Nel periodo compreso tra il 2009 e il 2019, i risultati indicano che la Piattaforma di Ghiaccio Totten ha subito una perdita di ghiaccio totale di 153 km², con un ritiro medio annuo di −14 km². Al termine del periodo di studio, nel 2019, la Piattaforma di Ghiaccio Totten ha conservato il 97,5% della sua estensione rispetto al 2009.

la Figura 2 presenta sei mappe distinte che documentano i cambiamenti del fronte di calving di varie piattaforme di ghiaccio in Antartide nel periodo compreso tra il 1947 e il 2019. Ciascuna mappa rappresenta un tipo differente di comportamento del fronte di calving, come dettagliato di seguito:

a) Evento maggiore di calving (Mertz Ice Shelf): Questa mappa illustra un evento di calving di notevole entità, in cui una porzione significativa della piattaforma di ghiaccio si è staccata in un unico evento. Le linee colorate tracciano la posizione progressiva del fronte di calving nel corso degli anni, con la linea rossa che rappresenta la posizione più recente nel 2019.

b) Ritiro rapido del fronte di calving (Pine Island Ice Shelf): Qui è rappresentato un ritiro sostanziale e continuo del fronte di calving, indicando una perdita significativa e accelerata dell’area della piattaforma di ghiaccio nel tempo.

c) Ritiro graduale del fronte di calving (Bach Ice Shelf): Questa mappa mostra un ritiro più lento e costante del fronte di calving, con una perdita minore di ghiaccio rispetto al caso di ritiro rapido, suggerendo una dinamica di distacco meno aggressiva.

d) Avanzamento con ritiri periodici (West Ice Shelf): Illustra un fronte di calving che, nel complesso, si muove in avanti, ma con periodi di ritiro. Questo comportamento può essere dovuto a fluttuazioni stagionali o annuali nei tassi di accumulo e fusione del ghiaccio.

e) Rapido avanzamento del fronte di calving (Ninnis Ice Shelf): Mostra una rapida espansione dell’area della piattaforma di ghiaccio. Un avanzamento rapido può essere il risultato di un aumento nell’accumulo di neve o di una diminuzione della velocità di fusione o di entrambi i fattori.

f) Avanzamento costante del fronte di calving (Filchner Ice Shelf): Rappresenta una situazione in cui il fronte di calving ha mostrato una tendenza all’espansione continua e uniforme nel corso del tempo, indicando una situazione relativamente stabile.

Le mappe sono sovrapposte a immagini satellitari MODIS del 2019, offrendo una visione contemporanea delle piattaforme di ghiaccio e del loro ambiente circostante. La legenda a colori rappresenta l’evoluzione temporale del fronte di calving, con ogni colore che corrisponde a un anno specifico in cui il fronte di calving è stato mappato. Questo tipo di analisi è cruciale per comprendere i processi dinamici delle piattaforme di ghiaccio e per valutare il loro potenziale impatto sul livello del mare globale, soprattutto in relazione ai cambiamenti climatici.

3.4 Avanzamento con Ritiri Periodici

La categoria di “avanzamento con ritiri periodici” è definita per quelle piattaforme di ghiaccio che hanno registrato una crescita complessiva di almeno lo 0,9% ma che hanno anche mostrato anni singoli di ritiro nel corso dell’ultimo decennio (2009-2019), con variazioni percentuali annuali che vanno dallo -0,02% al -4,21%. Dal 2009, questa categoria comprende la Piattaforma di Ghiaccio Dotson nell’Antartide Occidentale, e le piattaforme di ghiaccio West, dell’Università di Mosca e Drygalski nell’Antartide Orientale. Gli eventi di distacco di ghiaccio osservati su queste piattaforme nel corso dell’ultimo decennio sono spesso di piccola entità, con una ricrescita dell’area che si verifica negli anni successivi (Fig. 3d).

La Piattaforma di Ghiaccio Dotson, con una superficie di 5791 km² nel 2009, si colloca nell’Insenatura del Mare di Amundsen, posizionata tra le più estese piattaforme di ghiaccio Thwaites e Getz (Fig. S31). Nel periodo degli ultimi undici anni, l’area della Piattaforma di Ghiaccio Dotson ha evidenziato un incremento modesto dello 0,9%, raggiungendo i 5843,3 km². Il flusso proveniente dal Ghiacciaio Kohler è il motore principale di tale avanzamento; tuttavia, nel 2016, si è verificato un evento di calving di minore entità, che ha comportato la perdita di 51,8 km² di ghiaccio. La successiva fase di accrescimento, dal 2017 al 2019, ha portato a un incremento di superficie di 9,9 km² nei due anni seguenti. La Piattaforma di Ghiaccio West, con i suoi 15.855 km² nel 2009, si estende lungo la costa della Calotta Glaciale dell’Antartide Orientale, tra le piattaforme di ghiaccio Amery e Shackleton (Figs. 2d, S17).

I nostri risultati hanno indicato che, al termine del 2019, l’area della piattaforma di ghiaccio aveva registrato un incremento moderato del 3,1%, arrivando a 16.343 km², con un singolo evento di calving di un iceberg di piccole dimensioni nel 2013 che ha comportato una perdita di 667,7 km² di ghiaccio. La Piattaforma di Ghiaccio dell’Università di Mosca ha subito un ritiro del fronte di calving in tre occasioni differenti, nel 2010, 2015 e 2016, con una perdita totale di 251,3 km² di ghiaccio, ma ha complessivamente osservato una lieve crescita di 131 km² dal 2009 al 2019 (Fig. S20). La lingua di ghiaccio Drygalski, lunga 88 km nel 2019, si localizza lungo la Costa Scott nell’Antartide Orientale, in prossimità della Piattaforma di Ghiaccio Nansen (Fig. S24). Questa estensione di ghiaccio, che copriva un’area di 2.384 km² nel 2019, è alimentata dal flusso del Ghiacciaio David, il quale promuove un tasso medio di avanzamento di 5 km² all’anno. Nel periodo compreso tra il 2011 e il 2019, l’area della lingua di ghiaccio Drygalski è aumentata di 48 km², nonostante un piccolo evento di distacco di un iceberg nel 2011 e successivi ritiri nel 2012, 2014 e 2016. Pur essendo di entità relativamente minore rispetto ai grandi eventi di calving, questa categoria di piattaforme di ghiaccio evidenzia l’importanza di condurre misurazioni annuali del fronte di calving per documentare in modo accurato la reale perdita di massa di ghiaccio dovuta agli eventi di distacco.

la Figura 3 fornisce un’analisi visiva dei cambiamenti percentuali nell’area delle piattaforme di ghiaccio antartiche dal 2009 al 2019. Questi dati sono suddivisi in sei categorie distinte, ognuna rappresentata in un pannello separato da (a) a (f), e mostrano diversi modelli di comportamento dinamico delle piattaforme di ghiaccio in risposta ai processi di calving e alle condizioni ambientali. La legenda indica che i colori rappresentano piattaforme di ghiaccio di differenti regioni dell’Antartide, con la Penisola Antartica (AP) in blu, il West Antarctic Ice Sheet (WAIS) in arancione e il East Antarctic Ice Sheet (EAIS) in viola.

  • Pannello (a) – Maggiori Eventi di Calving: Mostra le piattaforme di ghiaccio che hanno sperimentato significativi eventi di calving, risultando in una riduzione notevole dell’area. Questi eventi possono essere episodi isolati ma con un grande impatto sulla dimensione complessiva delle piattaforme.
  • Pannello (b) – Rapido Ritiro del Fronte di Calving: Fornisce i dettagli sulle piattaforme di ghiaccio che hanno subito un ritiro rapido del fronte di calving, risultando in una perdita consistente e relativamente veloce dell’area nel tempo. Questo può essere indicativo di condizioni ambientali sfavorevoli o cambiamenti interni alla dinamica del ghiaccio.
  • Pannello (c) – Ritiro Graduale del Fronte di Calving: Illustra le piattaforme di ghiaccio con un trend di decremento più lento e progressivo dell’area, che suggerisce un ritiro graduale del fronte di calving nel corso del tempo.
  • Pannello (d) – Avanzamento con Ritiri Periodici: Indica le piattaforme di ghiaccio che mostrano una tendenza generale di crescita ma con episodi di ritiro sporadici. Questo comportamento ciclico può essere dovuto a variazioni stagionali o a processi di lungo periodo che influenzano il bilancio di massa della piattaforma.
  • Pannello (e) – Rapido Avanzamento del Fronte di Calving: Questo grafico mostra le piattaforme di ghiaccio che hanno registrato un aumento considerevole dell’area a seguito di un avanzamento rapido del fronte di calving. Ciò indica un’accrescimento netto della piattaforma oltre il normale bilancio tra accumulo di neve e calving.
  • Pannello (f) – Avanzamento Costante del Fronte di Calving: Rappresenta le piattaforme di ghiaccio che hanno sperimentato una crescita costante nel periodo di osservazione, con tassi di crescita annui stabili. Ciò suggerisce un equilibrio tra i processi di accumulo e perdita di ghiaccio che porta a un incremento progressivo dell’area.

L’asse verticale (Y) di ciascun grafico indica la variazione percentuale dell’area rispetto all’anno di base (2009), mentre l’asse orizzontale (X) mostra la progressione annuale fino al 2019. Le linee tracciano l’andamento di ciascuna piattaforma di ghiaccio, permettendo di osservare le tendenze e le fluttuazioni nel corso del decennio.

3.5 Avanzamento Rapido del Fronte di Calving

Le piattaforme di ghiaccio che hanno subito un avanzamento rapido del fronte di calving hanno incrementato la loro estensione di oltre il 5% nel periodo di studio di 11 anni (2009-2019), con una crescita massima di poco inferiore al 15%. Analogamente alla categoria di crescita graduale dell’area delle piattaforme di ghiaccio, l’avanzamento del fronte di calving è regolato dalla velocità del flusso di ghiaccio; tuttavia, le piattaforme di ghiaccio con avanzamento rapido del fronte sono mediamente 10 volte più piccole (11.762 km² rispetto a 141.684 km²). Di conseguenza, l’avanzamento del fronte di calving rappresenta una porzione maggiore del cambiamento totale dell’area. Le piattaforme di ghiaccio in questa categoria includono i resti della Larsen B, che sta avanzando dopo che gran parte della piattaforma di ghiaccio si è collassata nel marzo del 2002 (Rack e Rott, 2004), oltre alle piattaforme di ghiaccio Ninnis e Brunt sull’East Antarctic Ice Sheet (EAIS) e la piattaforma di ghiaccio Crosson lungo il West Antarctic Ice Sheet (WAIS; Fig. 3f).

La piattaforma di ghiaccio Larsen B è situata sul lato nord-est della Penisola Antartica. Tra il 1963 e il 2009, la piattaforma di ghiaccio Larsen B ha perso l’83,0% (9.055 km²) della sua superficie, risultando in un residuo di piattaforma di ghiaccio di 1.850 km² nella Scar Inlet nel 2009 (Fig. S3; fronti di ghiaccio forniti da Cook e Vaughan, 2010). La maggior parte di questa perdita di ghiaccio si è verificata durante un evento catastrofico di collasso nel 2002, dove la fratturazione idraulica delle crepacci ha causato la perdita di 3.250 km² di ghiaccio in pochi giorni (Rack e Rott, 2004; Cook e Vaughan, 2010) a seguito di un originario grande evento di calving tabulare che si era verificato nel 1995 (Kulessa et al., 2014).

Le osservazioni hanno dimostrato che la perdita di superficie dalla Piattaforma di Ghiaccio Larsen B ha portato allo svincolamento (unbuttressing) del ghiaccio ancorato sulla Penisola Antartica, risultando in un’accelerazione del flusso di ghiaccio di otto volte tra il 2000 e il 2003, con un corrispondente aumento del contributo all’innalzamento del livello del mare da questa regione (Rignot et al., 2004). Nel periodo di 11 anni tra il 2009 e il 2019, il flusso di ghiaccio verso la porzione rimanente della Piattaforma di Ghiaccio Larsen B ha causato un avanzamento rapido del fronte di calving a una velocità di 23 km² anno^(-1), con un guadagno totale di area del 13,5% (250 km²).

La Piattaforma di Ghiaccio Ninnis, situata accanto alla lingua del Ghiacciaio Mertz sulla Costa di George V dell’Antartide Orientale, è cresciuta di 268 km² (15,1%) dal 2009 (Figg. 2f e S22). La crescita della piattaforma di ghiaccio non è stata uniforme su tutta l’estensione della lingua di ghiaccio Ninnis, con un evento di calving minore verificatosi nel 2017 sul suo lato orientale. La Piattaforma di Ghiaccio Brunt, situata a est delle piattaforme di ghiaccio Ronne-Filchner in Terra di Regina Maud, ha registrato il suo precedente evento storico di calving 51 anni fa, nel 1971 (Anderson et al., 2014). Dal 2009 al 2019, l’area della Piattaforma di Ghiaccio Brunt è aumentata di 1881 km² in totale, a un tasso di 171 km² anno^(-1) (Fig. S12). Nell’ultimo decennio, tre grandi fessure sono diventate attive e si sono allargate sulla Piattaforma di Ghiaccio Brunt. Chasm 1, situato sul lato occidentale della Piattaforma di Ghiaccio Brunt, è rimasto inattivo per 35 anni; tuttavia, osservazioni satellitari hanno mostrato che la fessura ha iniziato ad avanzare nel 2012. Chasm 1 si è propagato attraverso la piattaforma di ghiaccio ancora più rapidamente dal 2014 in poi, raggiungendo una lunghezza di 55 km entro il 2019. Al 2021, un ponte di ghiaccio lungo circa 5 km collega la punta di Chasm 1 con i McDonald Ice Rumples, un punto di ancoraggio sulla Piattaforma di Ghiaccio Brunt. Il 31 ottobre 2016, una seconda fessura, denominata Crack di Halloween, è stata osservata sulla Piattaforma di Ghiaccio Brunt. Misurando oltre 60 km di lunghezza, questa fessura si estende verso l’interno e lontano dai McDonald Ice Rumples. Nel novembre 2020, una terza crepa, denominata Northern Rift, è stata identificata sul lato orientale dei McDonald Ice Rumples. Questa crepa si è propagata rapidamente attraverso la piattaforma di ghiaccio e ha portato alla calvatura di un iceberg lungo 56 km e largo 33 km (A74) nel febbraio 2021, risultando in un’area totale di 38.175 km² nel 2021. La Piattaforma di Ghiaccio Crosson, situata adiacente alla Piattaforma di Ghiaccio Dotson e alimentata dal Ghiacciaio Pope e dal ramo orientale del Ghiacciaio Smith, ha sperimentato un avanzamento complessivo rapido del fronte di calving dell’8,3% (295 km²), con anni periodici di ritiro nel 2010, 2012, 2013 e 2015 (Fig. S32; Lilien et al., 2018).

3.6 Avanzamento Stabile del Fronte di Calving

Definiamo l’avanzamento stabile del fronte di calving come le piattaforme di ghiaccio che hanno mostrato una crescita graduale dell’area dal 2009 al 2019, sotto il controllo della velocità di flusso del ghiaccio. Complessivamente, abbiamo riscontrato che le piattaforme di ghiaccio in questa categoria hanno registrato una crescita media di poco inferiore al 4% nel corso del decennio di studio, con un arretramento annuo limitato al massimo allo 0,29%, una crescita annuale che varia dallo 0 allo 0,58%, e una crescita media annuale dello 0,18%. Le piattaforme di ghiaccio in questa categoria includono le quattro più grandi piattaforme di ghiaccio dell’Antartide, tutte con un’area superiore ai 100.000 km², che tendono a contenere alcuni dei ghiacci galleggianti più spessi. Tutte le otto piattaforme di ghiaccio in questa categoria si trovano nell’Antartide Orientale e comprendono le piattaforme di ghiaccio di Ross est e ovest, Ronne, Filchner, Riiser-Larsen, Fimbul, Amery e Shackleton (Fig. 3e). Ross è la più grande piattaforma di ghiaccio dell’Antartide, che fa da ponte tra la Costa di Siple nel West Antarctic Ice Sheet e le Montagne Transantartiche a est. Nel decennio dal 2009 al 2019, sia la piattaforma di ghiaccio di Ross est che quella di Ross ovest hanno registrato una crescita costante per un totale di 5896 km², con tassi di 187 e 350 km² anno^(-1) rispettivamente (Figg. S25 e S26). Le regioni centrali della Piattaforma di Ghiaccio Ross sperimentano un ispessimento periodico, che si ritiene sia dovuto alla rifreezing del ghiaccio marino sulla base della piattaforma durante l’inverno australe (Adusumilli et al., 2020; Hogg et al., 2021). Durante i mesi estivi più caldi, le osservazioni hanno rilevato un assottigliamento localizzato al fronte di calving della piattaforma di ghiaccio orientale, spinto dall’acqua superficiale antartica riscaldata dall’atmosfera (Tinto et al., 2019). Il riscaldamento termico dell’acqua di superficie nel Mare di Ross si verifica quando forti venti costieri impediscono la formazione di ghiaccio marino, un processo che avviene in modo persistente nella polynya del Mare di Ross (Lazzara et al., 2008). Prima del 2009, grandi fessure preesistenti hanno causato importanti eventi di calving nel 1987 e nel 2008 (Lazzara et al., 2008), con periodi di crescita stabile della piattaforma di ghiaccio nel mezzo. Le nostre osservazioni, insieme a quelle di studi precedenti (Smethie e Jacobs, 2005; Lazzara et al., 2008), suggeriscono che la Piattaforma di Ghiaccio Ross si trova in un ciclo rigenerativo, dove decenni di crescita portano a eventi periodici di grande calving.

Le piattaforme di ghiaccio Ronne e Filchner sono situate sul lato opposto dell’Antartide, confluendo nel Mare di Weddell. Nel periodo dal 2009 al 2019, l’area delle piattaforme di ghiaccio Ronne e Filchner è aumentata rispettivamente di 5.889 km² (1,7%) e 2.243 km² (2,2%; Fig. 2e), con tassi di crescita annui di 535 e 204 km² anno^(-1) (Figg. S10 e S11). Prima del 2009, eventi di calving significativi si sono verificati sulla Piattaforma di Ghiaccio Filchner nel 1986, con una perdita di area totale di 11.500 km², e nel 1998, quando un iceberg di 150 km × 35 km si è distaccato, riportando il fronte di calving della piattaforma al suo posizionamento del 1947 (Ferrigno e Gould, 1987). Precedentemente a questi eventi di calving, ampie fessure di 19 km si sono sviluppate in parallelo al fronte di ghiaccio a partire dal 1957, dimostrando la lenta accumulazione verso gli eventi di calving a lungo termine (Swithinbank et al., 1988). Nel maggio 2021, la Piattaforma di Ghiaccio Ronne ha generato un iceberg dal suo margine occidentale, con un’area di 4.310 km², risultando in un’area totale della piattaforma di ghiaccio di 341.957 km².

Dal 2009, l’area delle piattaforme di ghiaccio Riiser-Larsen è cresciuta dell’1,1%, passando da 43.544 km² nel 2009 a 44.042 km² nel 2019, con un tasso di crescita medio di 45 km² anno^(-1) (Fig. S13). Sono stati segnalati pochi eventi di calving storici sulle piattaforme di ghiaccio Riiser-Larsen, il che suggerisce che hanno mantenuto una configurazione relativamente stabile, con ghiaccio a flusso più rapido che alimenta la zona meridionale (73 a 74° S) e ghiaccio a flusso più lento verso il nord (72 a 73° S; Lange e Kohnen, 1985). La Piattaforma di Ghiaccio Fimbul, adiacente alla Riiser-Larsen nella Terra della Regina Maud, è cresciuta dell’1,2% da 40.801 km² nel 2009 a 41.277 km² nel 2019 (Fig. S14).

La regione centrale della Piattaforma di Ghiaccio Fimbul è alimentata principalmente dal flusso di ghiaccio proveniente dal Ghiacciaio Jutulstraumen, che si muove a velocità approssimative di 760 m all’anno^(-1) (Neckel et al., 2021). Il Ghiacciaio Jutulstraumen divide la piattaforma in una regione orientale a flusso veloce, che comprende la lingua di ghiaccio Trolltunga, e un settore occidentale a flusso più lento (Humbert e Steinhage, 2011). La Piattaforma di Ghiaccio Amery, situata nel centro dell’Antartide Orientale, ha registrato una crescita costante di 1502 km² dal 2009 al 2019. Prima del 2009, l’evento di calving più recente e significativo di Amery si è verificato nel 1963/1964, quando si sono persi circa 10.000 km² di ghiaccio (Fricker et al., 2002). Al tasso medio di avanzamento del 2019 di 137 km² all’anno^(-1), sarebbero necessari ulteriori 5 a 10 anni affinché la posizione del fronte di calving ritorni alla sua posizione pre-calving del 1960, indicando potenzialmente un ciclo di calving di circa 60 a 70 anni (Fricker et al., 2002). Le osservazioni satellitari hanno mostrato diverse fessure prominenti e in espansione al centro del fronte di calving della piattaforma, e negli ultimi 34+ anni, questa fessura si è estesa verso l’interno e si è divisa in due rami separati a causa della diffusione trasversale del ghiaccio (Fricker et al., 2002). All’inizio del 2019, il ramo settentrionale ha raggiunto una lunghezza totale di 35 km dal rift principale, mentre il ramo meridionale ha raggiunto 25 km. Nel settembre 2019, il lato occidentale di questa frattura si è distaccato, formando un iceberg di 30 km di larghezza e 60 km di lunghezza (D28), con questo evento di calving che si ritiene sia stato scatenato da importanti cicloni polari gemelli che hanno prodotto maree e venti intensificati (Fig. S16; Francis et al., 2021). La Piattaforma di Ghiaccio Shackleton, posizionata tra la West Ice Shelf e il Law Dome e una delle maggiori piattaforme di ghiaccio dell’Antartide Orientale, ha registrato una crescita complessiva di 840,7 km² dal 2009 al 2019 (Fig. S18).

La Figura 4 mostra il cambiamento cumulativo della massa delle piattaforme di ghiaccio dal 2009 al 2019 per diverse regioni dell’Antartide e per due delle sue piattaforme di ghiaccio più grandi. I dati sono rappresentati come percentuale di cambiamento rispetto al valore iniziale misurato nel 2009. Ecco i dettagli delle diverse linee nel grafico:

  • AP (Antarctic Peninsula, Penisola Antartica): La linea rappresenta il cambiamento cumulativo della massa delle piattaforme di ghiaccio della Penisola Antartica. Si può notare che c’è stato un decremento generale della massa delle piattaforme di ghiaccio in questa regione, con una tendenza abbastanza costante nel tempo.
  • WAIS (West Antarctic Ice Sheet, Calotta Glaciale dell’Antartide Occidentale): Indica un calo della massa delle piattaforme di ghiaccio nella regione dell’Antartide Occidentale. La linea mostra una tendenza decrescente con qualche piccola fluttuazione annuale.
  • EAIS (East Antarctic Ice Sheet, Calotta Glaciale dell’Antartide Orientale): Mostra un cambiamento relativamente piccolo e meno pronunciato della massa delle piattaforme di ghiaccio nell’Antartide Orientale, con una variazione complessiva vicina allo zero.
  • Ross Ice Shelf: Questa linea mostra il cambiamento della massa per la Piattaforma di Ghiaccio Ross. Il cambiamento è relativamente piccolo, indicando una stabilità della massa di questa piattaforma di ghiaccio nel periodo considerato.
  • Ronne-Filchner Ice Shelves: Queste due piattaforme di ghiaccio sono rappresentate insieme nella linea che mostra un calo improvviso e molto marcato intorno al 2016. Questo indica un grande evento di calving o una serie di eventi che hanno portato a una significativa perdita di massa in quel periodo.

L’asse Y del grafico rappresenta il cambiamento cumulativo della massa come percentuale, mentre l’asse X indica il tempo dal 2009 al 2019. Le linee seguono la traiettoria cumulativa del cambiamento della massa di ciascuna regione/piattaforma di ghiaccio, permettendo di confrontare la stabilità o la perdita di massa tra regioni diverse e tra singole grandi piattaforme di ghiaccio. Queste informazioni sono fondamentali per capire come le diverse parti dell’Antartide rispondono ai cambiamenti climatici e altri fattori ambientali.

3.7 Cambiamento complessivo nell’area delle banchise antartiche

I nostri risultati indicano che, nel corso degli 11 anni dal 2009 al 2019, le banchise dell’Antartide hanno registrato un incremento modesto dello 0,4% (ovvero 5305 km²) della loro superficie totale di ghiaccio (Tabella 1; Figura 1). Questo incremento di superficie è stato dominato da significativi guadagni di 14028 km² (1,5%) nelle aree delle due più grandi banchise antartiche, Ronne-Filchner e Ross, e un aumento di 3532 km² (1,3%) nelle banchise dell’Antartide Orientale. Questi guadagni hanno compensato la notevole riduzione dell’area delle banchise nella Penisola Antartica, dove si è verificata una perdita di ghiaccio del 7,0% (−6692,5 km²), e nell’Antartide Occidentale, dove le banchise hanno perso il 5,5% (−5563 km²) della loro area rispetto al 2009. Dall’analisi del periodo 2009-2019, abbiamo osservato che il WAIS (West Antarctic Ice Sheet) e la Penisola Antartica (AP) hanno registrato una perdita di massa cumulativa, mentre la AP, insieme alle banchise di Ross e Ronne-Filchner, hanno evidenziato una crescita della massa di ghiaccio cumulativa (Figura 4). Le banchise lungo il WAIS hanno perso 150,2 Gt all’anno di massa di ghiaccio, con bacini di drenaggio specifici come Pine Island, Thwaites e Abbot che hanno contribuito maggiormente alla perdita di massa. Anche le banchise della Penisola Antartica hanno perso una massa totale di 104 Gt all’anno nell’ultimo decennio, contribuendo in modo significativo all’apporto di acqua dolce negli oceani. Le banchise maggiori come Ross, Ronne e Filchner hanno registrato un guadagno di 262 Gt all’anno di massa di ghiaccio. Nell’Antartide Orientale, solo le banchise di Baudouin, Totten, Mertz e Nansen hanno mostrato una perdita di ghiaccio (−5, −4, −50 e −2 Gt all’anno, rispettivamente); tuttavia, complessivamente la regione ha avuto un incremento di 51 Gt all’anno di massa di ghiaccio dal 2009 al 2019.

3.8 Flusso di calving in condizioni di equilibrio stazionario

In assenza di misurazioni osservate della perdita di ghiaccio a causa del distacco di iceberg, studi precedenti hanno adottato l’approccio di approssimazione al calving in equilibrio stazionario per stimare il volume di ghiaccio perduto attraverso i processi di distacco (Rignot et al., 2013; Depoorter et al., 2013). Questo metodo ipotizza che l’intero flusso di ghiaccio attraverso una porta di flusso fissa, generalmente posizionata in prossimità dell’ultima posizione conosciuta del fronte di calving, sia perso a causa del distacco di iceberg (Rignot et al., 2013). Abbiamo calcolato la variazione di massa per tutte le 34 piattaforme di ghiaccio in Antartide utilizzando sia il metodo del flusso di calving osservato sia quello in condizioni di equilibrio stazionario, al fine di valutare l’impatto dell’aver tenuto pienamente conto del cambiamento osservato nell’ultimo decennio (Tabella 1). La variazione di massa del ghiaccio è stata calcolata utilizzando il flusso di calving osservato, moltiplicando la differenza di area tra il 2009 e il 2019 per lo spessore medio del ghiaccio (Fretwell et al., 2013) nella posizione più interna del fronte di calving e la densità del ghiaccio (ρ = 0,9166 Gt km⁻³). La variazione di massa del ghiaccio, adottando un’ipotesi di stato stazionario, è stata stimata utilizzando una porta di flusso collocata alla posizione più interna del fronte di calving osservato su ciascuna piattaforma di ghiaccio dal 2009, dove la velocità media del ghiaccio, velocità del ghiaccio MEaSUREs a 450 m di risoluzione, è stata rilevata dalla posizione della porta (Mouginot et al., 2019).

Questo calcolo viene effettuato moltiplicando lo spessore medio del ghiaccio (Fretwell et al., 2013), la lunghezza del fronte di distacco e la densità del ghiaccio (Rignot et al., 2013; Tabella S2). Abbiamo adottato la posizione del fronte di distacco più interno per calcolare lo spessore e la velocità del ghiaccio, al fine di assicurare che i fronti fossero inclusi nell’ambito di copertura spaziale dei dataset di spessore e velocità. Per confrontare i diversi approcci, abbiamo calcolato la differenza tra i due valori su tutte le banchise di ghiaccio incluse nello studio. Abbiamo rilevato una perdita di massa in 18 banchise e un incremento di massa in 16. Complessivamente, l’assunzione di equilibrio stazionario tende a sovrastimare la perdita di ghiaccio nelle banchise che si stanno espandendo e a sottostimarla in quelle in ritirata. Tale assunzione non è adeguata anche per comportamenti non regolari, come nel caso di banchise che hanno subito perdite di ghiaccio a causa di grandi eventi di distacco. Le nostre osservazioni indicano che le banchise di ghiaccio antartiche hanno registrato un incremento di massa di 660,6 Gt dal 2009 al 2019, mentre l’approccio in condizioni di equilibrio stazionario avrebbe stimato una perdita di ghiaccio di -20.028,1 Gt nello stesso arco temporale (Tabella 1). L’approssimazione del flusso di calving in equilibrio stazionario si avvicina maggiormente alle osservazioni relative alla Penisola Antartica; tuttavia, la quantità di perdita di ghiaccio viene significativamente sovrastimata sia nell’Antartide Occidentale che Orientale e su tutte le maggiori banchise di ghiaccio. Questi confronti sono in linea con studi precedenti che hanno messo a confronto dati osservati con quelli in condizioni di equilibrio stazionario (Liu et al., 2015), dimostrando che osservazioni variabili nel tempo del flusso di calving sono fondamentali per quantificare con accuratezza il momento e il volume del flusso di distacco delle banchise di ghiaccio in Antartide.

4 Conclusioni

Questo studio ha prodotto un insieme di dati dettagliato sulle variazioni dell’area delle piattaforme di ghiaccio in 34 piattaforme di ghiaccio antartiche negli ultimi dieci anni. Complessivamente, le piattaforme di ghiaccio della Penisola Antartica e dell’Antartide Occidentale hanno registrato perdite di area di 6693 km² e 5563 km², rispettivamente, mentre le piattaforme di ghiaccio dell’Antartide Orientale hanno visto un incremento di 3532 km² di ghiaccio, e le grandi piattaforme di ghiaccio di Ross, Ronne e Filchner sono aumentate di 14 028 km² (totale). Questo insieme di dati rappresenta un record di alta risoluzione spaziale delle variazioni dal 2009 al 2019, evidenziando le differenze regionali nel comportamento di distacco delle piattaforme di ghiaccio e documentando la frequenza e la magnitudo degli eventi di distacco delle piattaforme di ghiaccio nel continente su scala decennale. Tali osservazioni saranno preziose per gli studi regionali sui cambiamenti delle piattaforme di ghiaccio in Antartide e possono essere impiegate come set di dati di input per studi di modellazione o come set di dati per la validazione di studi futuri che intendono sviluppare metodi più automatizzati per la misurazione delle variazioni nella posizione del fronte di distacco delle piattaforme di ghiaccio. Gli studi futuri dovrebbero sfruttare gli archivi storici di dati satellitari per ampliare il registro delle variazioni dell’area delle piattaforme di ghiaccio, il che consentirà di determinare se esista un cambiamento a lungo termine nella frequenza di distacco delle piattaforme di ghiaccio in Antartide. È necessario sviluppare e applicare tecniche automatizzate per incrementare la frequenza con cui si possono effettuare le misurazioni dei fronti di distacco, in particolare per le piattaforme di ghiaccio e i ghiacciai di dimensioni minori, permettendo così di caratterizzare e monitorare il comportamento di distacco a breve termine e stagionale.

Un pensiero su “Cambiamento nell’area delle piattaforme di ghiaccio antartiche dal 2009 al 2019”
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