Polar portal, rapporto sulla stagione 2020
Il 2020 è stato nuovamente un anno molto caldo nell’Artico. Mentre le temperature dell aria erano vicine ai valori medi nell’Artico occidentale e in particolare in Groenlandia, l’anno è stato insolitamente caldo nella parte orientale dell’Artico e in particolare nella Siberia settentrionale.Come detto in precedenza, il 2020 è stato un anno particolarmente caldo nell’Artico, anche se ci sono state grandi differenze tra le varie regioni.Temperature superiori ai valori medi hanno interessato le isole Svalbard e la siberia, dove in quest ultima, si sono verificati molti incendi durante il periodo estivo. L estensione della banchisa artica è risultata nuovamente molto bassa nel 2020 amche se non sono stati registrati nuovi record .L estensione è risultata molto bassa sia nel mese di luglio che nel mese di ottobre.Nono stante il 2020 sia stato contrassegnato da temperature decisamente elevate sull artico, la stagione 2019/2020 non ha riservato grandi cambiamenti in termini di bilancio di massa superficiale della groenlandia. Tuttavia bisogna annotare che il distacco di iceberg dai ghiacciai di sbocco è stato decisamente alto se confrontato con i dati raccolti dai satelliti a partire dal 1979.Durante i primi 11 mesi del 2020,la parte orientale dell artico è stata contraddistinta da temperature decisamente superiori ai valori normali. Questo vale sia per lo stato del ghiaccio marino e del permafrost così come le temperature e gli incendi.
la figura 1 mostra le anomalie della temperatura rispetto alla media climatologica 1981-2010 per il mese di novembre 2020.
Le condizioni meteorologiche riscontrate durante il periodo invernale 2019/2020,sono state contraddistinte da una potente fase positiva della Oscillazione artica. Ciò si è tradotto in uno schema circolatorio che ha favorito temperature superiori a quelle medie, in gran parte dell’Europa,
dell’Asia settentrionale e della Siberia nord-orientale.Nello stesso tempo, temperature inferiori alla media hanno interessato l Alaska.Nel corso del 2020, molti incendi boschivi,hanno interessato le aree artiche anche se con grandi differenze tra regione e regione.L’area a nord del Circolo Polare Artico ha visto il più alto numero di incendi boschivi degli ultimi 18 anni.La maggior parte degli incendi boschivi hanno interessato la parte orientale della siberia dove hanno dominato condizioni molto asciutte .I rapporti regionali inerenti la siberia, indicano che la stagione degli incendi è iniziata prima del normale e si è conclusa più tardi in alcune regioni, portando a danni molto seri all ecosistema.Al contrario gli incendi boschivi sono risultati inferiori al normale in Alaska, Yukon e Siberia nordoccidentale.A partire dal mese di gennaio 2020, temperature di oltre 3°C superiori alla media climatologica di riferimento 1981/2010 hanno interessato la siberia.Le aree centrali costiere sono le zone in cui le anomalie sono risultate maggiori, con deviazioni rispetto ai valori medi di 5°C.A nord del Circolo Polare Artico,la città di Verkhoyansk ha raggiunto una temperatura di 38°C il 20 giugno 2020 dopo una lunga fase dominata da condizioni meteorologiche molto calde.Anche in altre zone dell artico le temperature sono risultate superiori alla norma.Nel mese di novembre, temperature di oltre 10°C superiori alla media hanno interessato il mare di Laptev.L estensione del ghiaccio marino artico è risultata particolarmente bassa
lungo la costa siberiana, e il Passaggio a nord-est è risultato privo di ghiaccio da luglio fino a ottobre. Le alte temperature non sono state limitate solo alla terraferma, in quanto hanno interessato vaste aree del
dell’Oceano Artico a nord dell’Europa e dell’Asia. In Groenlandia, lo strato di ghiaccio ha perso circa 152 gigatonnellate (Gt) di ghiaccio, sia attraverso
lo scioglimento superficiale sia attraverso il distacco di iceberg dai ghiacciai di sbocco (il bilancio di massa totale). Ciò significa che lo strato di ghiaccio sta continuando a perdere ghiaccio – anche se ad un ritmo più lento rispetto a quello che si è verificato nel 2019.
2020 – un anno con un grado medio di fusione dello strato di ghiaccio.
Decisivo per la sopravvivenza di un ghiaccio è il suo bilancio di massa (SMB), ossia la differenza tra accumulazione e ablazione (fusione e sublimazione).Il bilancio di massa viene misurato determinando la quantità di neve accumulata durante l’inverno, e successivamente la quantità di neve e ghiaccio rimossa per mezzo della fusione in estate. La differenza tra questi due parametri è il bilancio di massa. Se la quantità di neve accumulata durante l’inverno è più grande della quantità di neve e ghiaccio fusi durante l’estate, il bilancio di massa è positivo e il ghiacciaio aumenterà di volume. D’altra parte, se la fusione di neve e ghiaccio durante l’estate è maggiore del rifornimento di neve in inverno, il bilancio di massa è negativo e il volume del ghiacciaio decresce. Il bilancio di massa viene riportato in metri di acqua equivalente, e rappresenta mediamente lo spessore ottenuto (bilancio positivo) o la perdita (bilancio negativo) del ghiacciaio durante un dato anno. Il bilancio di massa viene monitorato
tramite misurazioni reali (stazioni PROMICE di GEUS) e simulazioni al computer. L Istituto Meteorologico Danese (DMI) esegue simulazioni giornaliere di quanto ghiaccio si accumula (attraverso la neve)o si scioglie (attraverso il deflusso). Sulla base di queste simulazioni, si riesce ad avere un quadro complessivo della situazione inerente lo sviluppo del bilancio di massa superficiale. Alla fine della stagione (31 agosto 2020), il risultato netto del bilancio di massa superficiale è stato di 349 Gt. Questo valore è risultato molto vicino alla media 1981- 2020, che è di 341 Gt. Come punto di
riferimento, il più basso SMB calcolato è stato solo 38 Gt nel 2012.
Figura 2: Elementi del bilancio di massa totale dello strato di ghiaccio della Groenlandia 1986-2020. Blu: Bilancio di massa superficiale (SMB). Verde: Perdita di ghiaccio sotto forma di distacco di iceberg e fusione. Rosso: Bilancio di massa totale (TMB = bilancio di massa superficiale meno la perdita di ghiaccio (blu + verde)
La figura 2 illustra le serie temporali relative al bilancio di massa superficiale, alla perdita di ghiaccio e al bilancio di massa totale che è la somma dei primi due. C’è una variazione molto grande da un anno all’altro
in SMB, ma una variazione molto più piccola nella perdita di ghiaccio dallo scioglimento e dal distacco degli iceberg. Nel periodo che va dall’aprile 2002 all’agosto 2019, la perdita totale di ghiaccio ammonta a 4261 Gt.
Questo quantità di ghiaccio può essere confrontata con le misurazioni dei satelliti GRACE. GRACE, e il suo successore GRACE-FO (GRACE Follow-On), misurano i piccoli cambiamenti nel campo gravitazionale che sono il risultato di cambiamenti nelle quantità di ghiaccio. Questo fornisce una
misura indipendente del bilancio di massa totale. Questi dati mostrano che lo strato di ghiaccio della Groenlandia ha perso circa 4200 Gt di ghiaccio da aprile 2002 fino ad agosto 2019. Questa perdita ha contribuito ad un aumento del livello del mare di circa 1 cm, che è coerente con il bilancio di massa calcolato SMB e dallo scioglimento.
La stagione di fusione 2019-20 è iniziata il 22 giugno, cioè 10 giorni più tardi rispetto alla data media per il periodo 1981-2020. L inizio della stagione di fusione è definito come il primo di tre giorni in cui c’è una fusione continua su più del 5% dell’area dello strato di ghiaccio. Come negli anni precedenti, c’è stata una perdita lungo la costa occidentale della Groenlandia e una crescita lungo la costa orientale. A metà di agosto, una serie di tempeste insolitamente forti, hanno causato abbondanti precipitazioni fino a quattro volte la quantità di quelle che normalmente cadono in un mese nella Groenlandia. Queste precipitazioni sono cadute principalmente sotto forma di neve. Ciò ha comportato un arresto temporaneo della perdita netta di ghiaccio. Questa situazione è risultata molto diversa da quella dell’anno precedente, 2018-19. Stagione contraddistinte da lunghi periodi dominati da condizioni anticicloniche e sole, le quali hanno portato ad a un marcato aumento del grado di fusione durante l’estate.
Figura 3: Il grafico mostra su base giornaliera quanto grande è la percentuale dell’area totale dello strato di ghiaccio che ha subito lo
lo scioglimento, definito come un minimo di 1 mm di fusione in superficie. La linea blu indica il grado di fusione nel 2020, mentre la curva grigio scuro mostra il valore medio del periodo 1981-2010. La banda grigio chiaro mostra le differenze da un anno all’altro, anche se i valori giornalieri più alti e più bassi sono esclusi. Come si può vedere, la linea blu rimane sopra il valore medio per quasi tutta la stagione, pur rimanendo entro i valori massimi osservati in precedenza.
Osservazioni da quasi tutte le 18 stazioni PROMICE presenti sullo strato di ghiaccio della groenlandia .La calotta glaciale ha mostrato che l’ablazione netta è stata molto vicina alla media per il periodo 2008-2020 .La maggior parte delle stazioni ha registrato anomalie negative, cioè un’ablazione relativamente bassa, con l’eccezione del nord della Groenlandia.
Figura 4: Le mappe mostrano le anomalie relative alla fusione netta per il 2020 nelle stazioni meteorologiche PROMICE a bassa quota rispetto ai periodi 2008-2020 (sinistra) e 1981-2010 (destra) secondo Van As et al. (2016).
Lo scioglimento dello strato di ghiaccio viene anche misurato direttamente in luoghi selezionati nell’ambito del progetto PROMICE. Le osservazioni effettuate dalla maggior parte delle 18 stazioni meteorologiche nell’ambito del progetto PROMICE, hanno rivelato una perdita netta di ghiaccio e neve prossima alla media per il periodo periodo 2008-2020. Questi dati sono coerenti con le temperature osservate. Le temperature estive di giugno, luglio e agosto erano tutte entro una deviazione standard delle temperature medie durante il periodo 2008-2020.
Figura 5: La mappa mostra la posizione del limite delle nevi perenni (linea di confine tra la zona di montagna coperta da neve e quella non coperta da neve). Il grafico mostra quanto è grande l’area di ghiaccio. L’area di ghiaccio nel 2020 è maggiore della media per il periodo2000-2020.
Perdita di massa a causa del distacco di iceberg
Il distacco del ghiaccio (in inglese ice calving o iceberg calving) è una forma di ablazione glaciale o smembramento del ghiaccio. È l’improvvisa rottura e rilascio di una massa di ghiaccio da un ghiacciaio, iceberg, fronte glaciale, piattaforma di ghiaccio o crepaccio. Lo strato di ghiaccio della Groenlandia perde massa quando i suoi ghiacciai terminali finiscono nel mare. Se c’è uno stato di equilibrio il distacco di iceberg e il flusso di ghiaccio verso il mare sono in equilibrio. Ogni anno questi cambiamenti vengono monitorati attraverso il monitoraggio di 47 fronti glaciali che sboccano sul mare, attraverso l ausilio di immagini satellitari ottiche secondo Andersen et al. (2019, aggiornato).Il cambiamento di area nel 2019/2020 è stata pari a una perdita netta di area di 55,4 km2 rispetto a una perdita media annua di 99,5 km2 dal 1999 (Figura 6a). Dei 47 ghiacciai che sono stati misurati nel corso del 2019/2020 (Figura 6b), 20 si sono ritirati, 12 sono aumentati e 15 erano stabili entro ± 0,2 km2.Tali dati devono essere considerati nel contesto della perdita di superficie molto più alta e del quasi record di fusione dell’anno 2018/2019, quando solo 6 ghiacciai sono aumentati, 29 si sono ritirati e 12 sono rimasti stabili.
Figure 6 a & b: Il grafico mostra il cambiamento totale dell’area di 7 dei più grandi ghiacciai di uscita in Groenlandia. Esso mostra che dal 2019 questi ghiacciai hanno perso un’area di 55,4 km2
PROMICE stima anche la quantità di iceberg sulla base dei dati dei satelliti Sentinel-1A e Sentinal-1B.I satelliti permettono quindi di misurare la velocità dei ghiacciai terminali marini che sono presenti lungo il bordo del ghiaccio. Risulta quindi possibile stimare la quantità di ghiaccio che viene scaricato in mare.La perdita media di ghiaccio che avviene attraverso il distacco di iceberg è stata di 449 Gt durante il periodo 1981-2010. Durante il periodo 2005-2018 la perdita media è aumentata a 484-503 Gt all’anno. Durante la stagione 2018- 2019 la perdita è stata leggermente superiore,
raggiungendo 497 Gt il 31 agosto 2019.La maggior parte delle aree hanno visto perdite ragionevolmente stabili negli ultimi 10 anni. La Groenlandia nord-occidentale ha registrato un aumento costante nella perdita di ghiaccio di circa il 21% durante il periodo 1998-2018.
Figura 7:Serie temporale sul distacco del ghiaccio della Groenlandia attraverso i ghiacciai di sbocco. I punti mostrano quando le osservazioni sono state fatte (limitate a > 50 % di copertura). La linea arancione a gradini mostra la media annuale (limitata a tre o più osservazioni all’anno).
Perdita di massa nella parte occidentale; crescita limitata nella parte orientale
I satelliti GRACE e i loro successori, GRACE-FO, misurano le piccole variazioni del campo gravitazionale della Terra, in modo da poter determinare i cambiamenti che avvengono nella massa dello strato di ghiaccio. Dopo un esame esaustivo e un controllo di qualità, è stato determinato che GRACE e GRACE-FO sono coerenti durante il periodo in cui non c’erano dati (da fine 2017 a metà 2018). La serie temporale è ora disponibile fino alla fine di agosto 2019, mentre le ultime misurazioni sono in fase di elaborazione e non sono ancora disponibili.
La mappa della figura 8 illustra i cambiamenti dello spessore dello strato di ghiaccio come valore medio annuale durante il periodo gennaio 2017 fino a dicembre 2019 sulla base dei dati del satellite Sentinel-3A. Sentinel e
il suo predecessore, Cryosat-2, sono cosiddette missioni radar altimetriche. Il satellite emette un segnale radar che viene riflesso dalla superficie della Terra fino al satellite. Si può vedere chiaramente che vicino a molti dei
grandi ghiacciai lo strato di ghiaccio si è notevolmente assottigliato, ma si osservano anche grandi aree in cui il ghiaccio è diventato più spesso
a causa delle nevicate.
Figura 8: La mappa mostra le variazioni di elevazione annuali basati sui dati Sentinel-3A da gennaio 2017 fino a dicembre 2019.
Strato di ghiaccio più bianco rispetto agli anni precedenti
L’inverno all’inizio della stagione di accumulo (1 settembre- 31 agosto) 2019-20 è stato contraddistinto da poche precipitazioni, senza tuttavia raggiungere la stagione 2018-19 in cui le precipitazioni risultarono molto ridotte. La stagione di fusione è iniziata il 22 giugno, che è circa 10 giorni più tardi della media. La neve fresca alla fine di maggio e inizio di giugno ha ritardato l’inizio della stagione di fusione, in contrasto con l’alto grado di fusione nello stesso periodo dell’anno scorso. Luglio è stato un mese relativamente caldo e soleggiato. Condizioni che hanno favorito una fusione piuttosto alta in diverse aree anche se non da record. Come accennato in precedenza, diverse tempeste particolarmente forti a metà agosto hanno provocato quattro volte la quantità di precipitazioni che cade normalmente in un mese nella Groenlandia occidentale. Queste precipitazioni sono cadute principalmente come neve, che ha temporaneamente fermato la perdita netta di ghiaccio. Queste tempeste hanno probabilmente giocato un ruolo cruciale nel ridurre lo scioglimento.La neve fresca appena caduta è chiara e bianca e riflette più luce solare rispetto alla neve vecchia e più scura.
Queste corrispondenze sono evidenziate sulle mappe nella Figura 9. Le mappe illustrano l albedo, che è una misura di quanto la superficie rifletta la luce del sole. La mappa a sinistra mostra l’albedo nell’agosto 2020, mentre la mappa a destra mostra l’albedo nell’agosto 2019. Ogni mappa è confrontata con la media per il periodo 2000-09. Il blu indica un’albedo superiore alla media, cioè la riflessione della luce solare nel 2020 risultava
superiore alla media. Al contrario, il colore rosso indica una riflessione della luce solare inferiore alla media nel 2019. Le anomalie di albedo in giugno erano minori, con l’eccezione di un’intensa anomalia scura presente sul ghiacciaio Humboldt nella parte nord-occidentale . Il maggior grado di fusione si è verificato in luglio, dove l anomalia di albedo era scura in quasi tutto lo Strato di ghiaccio.
Figura 9: Le mappe mostrano l’albedo per 2020 (sinistra) e 2019 (destra) rispettivamente a metà agosto rispetto alla media del periodo 2000-09. I colori indicano che in media lo strato di ghiaccio ha riflesso più luce solare nel 2020 che nel 2019.
Il secondo minimo di ghiaccio marino più basso degli ultimi 40 anni – record nei mesi di luglio e ottobre
Quando la temperatura nell’Artico centrale sale sopra il punto di congelamento, il ghiaccio marino comincia a sciogliersi. Nel 2020, la stagione di fusione è iniziata l’11 giugno. Durante il corso dell’anno ci sono state grandi variazioni nell’estensione del ghiaccio marino. Questo è stato dovuto in particolare allo scioglimento insolitamente precoce e al congelamento più tardivo avvenuti all’estremità dell’Artico. Come sottolineato sopra, grandi parti dell’Artico hanno sperimentato condizioni contraddistinte da temperature più alte del normale durante il 2020. Il ghiaccio marino artico ha raggiunto la sua minima estensione annuale il giorno 15 settembre, che è cinque giorni più tardi rispetto alla data media per il periodo 1981-2010 (10 settembre). Il ghiaccio marino ha iniziato quindi a ricongelare un po un po’ più tardi del normale ed è stato ulteriormente ostacolato dal fatto che la temperatura dell’acqua intorno al bordo del ghiaccio era di 2-4 gradi più calda del normale, proprio come nel 2019. l estensione del ghiaccio è scesa a poco meno di 4,3 milioni di km2. Questo è il secondo valore più basso da quando sono iniziate le osservazioni nel 1979. Nel mese di luglio e ottobre l estensione della banchisa ha toccato nuovi minimi record . L’estensione del ghiaccio nel 2020 è risultata inferiore a quella del 2007, 2016 e 2019, che finora hanno condiviso la 2 posizione più bassa da quando le osservazioni sono iniziate alla fine degli anni ’70. La bassa estensione del ghiaccio marino riscontrata nel
2020, è stata superata solo da quella del 2012, che detiene ancora oggi la più piccola estensione misurata finora. Quando lo scioglimento del ghiaccio marino in prossimità del Polo Nord è iniziato a metà luglio, non c’erano elementi che avessero fatto presagire che nuovi record sarebbero stati stabiliti nel corso dell’estate. Tuttavia, l’ondata di calore che ha interessato la Siberia ha sciolto così tanto ghiaccio che il passaggio a nord-est è rimasto aperto. Normalmente, ogni giorno, a metà luglio, il ghiaccio al Polo Nord si scioglie ad un ritmo equivalente al doppio dell’area della Danimarca. Tuttavia, il tasso di fusione giornaliero registrato nel mese di luglio di quest’anno è stato quasi tre volte la dimensione della Danimarca.
Le aree oceaniche a nord della Siberia hanno sperimentato una perdita notevole di ghiaccio. Il periodo primaverile è stato caratterizzato da un’estensione significativamente più bassa del normale,con una quantità estremamente grande di ghiaccio che si è sciolta durante l’estate. Come risultato, luglio ha raggiunto un minimo storico per la stagione. Inoltre, all’inizio di settembre il tasso di fusione è stato anch’esso storicamente alto. Il ghiaccio marino è importante in termini climatici per quanto riguarda l albedo. Più piccola è l’estensione del ghiaccio marino, più grandi saranno le superfici d’acqua scura nell’Artico che assorbono l’energia solare
le quali poi contribuiscono all’ulteriore scioglimento del ghiaccio. Lo scioglimento che si è protratto più in la nel tempo unito ad un ricongelamento avvenuto più tardi ha fatto sì che, ancora una volta nel 2020, l energia solare abbia riscaldato maggiormente le aree periferiche libere dai ghiacci con la temperatura superficiale dell’acqua che in molti punti dell’Artico risultava fino a 4°C più calda del normale per il periodo dell’anno. Questo ha l’effetto di innescare un circolo vizioso.
Quando la copertura di ghiaccio è più bassa, l’acqua del mare si riscalda di più. L’acqua superficiale più calda porta a un maggiore scioglimento del ghiaccio e ritarda l’inizio del ricongelamento in autunno, perché l’acqua superficiale deve prima raffreddarsi prima di poter nuovamente congelare. Quando il ghiaccio si congela più tardi, non può acquisire
lo stesso spessore che avrebbe avuto se avesse avuto più tempo per poter nuovamente riformarsi e questo lo rende meno robusto. Una minore estensione unita ad un ghiaccio più sottile ha causato la scomparsa di oltre il 50 % del volume del ghiaccio marino artico durante gli ultimi 40-50 anni.
Figura 10: grafico del DMI riguardante l’estensione del ghiaccio marino del 15 settembre 2020, che è stata la data in cui la banchisa ha raggiunto la sua minima estensione stagionale. La mappa e la rappresentazione grafica sono basate sui calcoli OSI di EUMETSAT SAF di EUMETSAT e illustrano l’estensione delle zone di mare che hanno più del 15 % di copertura di ghiaccio.
