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Che cos’è una piattaforma di ghiaccio? | Cos’è una piattaforma di ghiaccio?

La piattaforma di ghiaccio Larsen nel 2004

Le piattaforme di ghiaccio sono lingue di ghiaccio galleggianti che si estendono dai ghiacciai a terra. La neve cade sui ghiacciai, che scorrono a valle per gravità. Le piattaforme di ghiaccio sono comuni intorno all’Antartide, e le più grandi sono le piattaforme di Ronne-Filchner, Ross e McMurdo.

Le piattaforme di ghiaccio circondano il 75% delle coste dell’Antartide, e coprono un’area di oltre 1,561 milioni di chilometri quadrati (una dimensione simile alla calotta glaciale della Groenlandia). Le piattaforme di ghiaccio guadagnano massa dal ghiaccio che scorre in esse dai ghiacciai sulla terraferma, dall’accumulo di neve e dal congelamento del ghiaccio marino (acqua di mare) ai loro lati inferiori. Perdono massa a causa del distacco degli iceberg e della fusione basale verso i loro margini esterni, insieme alla sublimazione e alla deriva del vento sulle loro superfici. Le piattaforme di ghiaccio sono importanti, perché giocano un ruolo nella stabilità della calotta antartica e nel bilancio di massa della calotta, e sono importanti per la stratificazione dell’oceano e la formazione dell’acqua di fondo; questo aiuta a guidare la circolazione termoalina del mondo. Lo scioglimento da sotto le piattaforme di ghiaccio è uno dei modi principali in cui la calotta antartica perde massa.

Nell’immagine satellitare della piattaforma di ghiaccio Prince Gustav qui sotto, si può vedere che le piattaforme di ghiaccio hanno un aspetto molto piatto. Infatti, si può normalmente dire dove il ghiaccio inizia a galleggiare da una brusca interruzione della pendenza alla linea di terra. Le piattaforme di ghiaccio sono quindi composte da ghiaccio derivato dalle nevicate sulla terraferma, ma anche da ghiaccio marino accumulato dal basso. Le piattaforme di ghiaccio sono quindi distinte dal ghiaccio marino, che si forma esclusivamente dal congelamento dell’acqua marina. Puoi vedere un esempio della penisola antartica settentrionale qui sotto. La piattaforma di ghiaccio Prince Gustav era situata tra la penisola Trinity e l’isola James Ross. È crollata nel 1995. Si possono vedere le strutture glaciali sulla piattaforma di ghiaccio, che indicano che scorre fuori dai suoi ghiacciai affluenti. Si possono anche vedere abbondanti stagni di fusione sulla piattaforma di ghiaccio.

Cartone schematico di un ghiacciaio che scorre in una piattaforma di ghiaccio, mostrando la linea di incaglio e il cedimento della scogliera di ghiaccio sul bordo della piattaforma di ghiaccio. Strutture glaciologiche nella piattaforma di ghiaccio Prince Gustav. Immagine Landsat 4 TM del 1988. Laghi sopraglaciali di acqua fusa sulla piattaforma di ghiaccio McMurdo. Credito: Neil Glasser. Laghi di acqua fusa sulla banchisa McMurdo

Le banchine di ghiaccio intorno all’Antartide sono grandi fino a 50.000 km2 e possono essere spesse fino a 2000 m. La loro estremità anteriore è spesso alta fino a 100 m. Le piattaforme di ghiaccio fanno nascere a intermittenza grandi iceberg, il che è una parte normale della loro ablazione. Intorno all’Antartide, le piattaforme di ghiaccio si formano dove le temperature medie annuali sono inferiori a -9°C, con la rottura sequenziale delle piattaforme di ghiaccio all’aumentare delle temperature. La geometria della linea costiera è spesso importante per determinare dove si svilupperanno le piattaforme di ghiaccio. La piattaforma di ghiaccio Larsen, per esempio, si è formata in un’insenatura.

Collasso delle piattaforme di ghiaccio

Diverse piattaforme di ghiaccio intorno all’Antartide sono recentemente crollate in modo drammatico, invece di ritirarsi in modo lento e costante. Larsen A è crollato nel 1995, e la famosa piattaforma di ghiaccio Larsen B è crollata nel 2002. Si è ridotta da 12.000 km2 nel 1963 a 2400 km2 nel 2010. Durante il febbraio 2002, 3250 km2 sono stati persi a causa del distacco e della frammentazione degli iceberg. Nella figura qui sotto, si può vedere l’aspetto blu, screziato della piattaforma di ghiaccio nell’immagine del 2002, causato dall’esposizione del ghiaccio blu più profondo del ghiacciaio.

Immagini Landsat che mostrano il collasso della piattaforma di ghiaccio Larsen. Si noti l’aspetto blu a chiazze nel 2002, risultante dall’esposizione del ghiaccio blu profondo.

Diverse piattaforme di ghiaccio sono ora crollate intorno alla penisola antartica (Tabella 1). Il loro collasso ha reso possibile il carotaggio dei sedimenti sub-shelf per investigare se questi collassi sono parte del normale comportamento delle piattaforme di ghiaccio. Sembra che le piattaforme di ghiaccio più settentrionali, come la piattaforma di ghiaccio Prince Gustav, siano effettivamente collassate in precedenza, con il risultato di organismi marini aperti che hanno vissuto nel Canale Prince Gustav per un breve periodo 5000 anni fa. Tuttavia, la più meridionale Larsen B Ice Shelf sembra essere rimasta fissa per tutto l’Olocene. Questo suggerisce che certe soglie sono state superate, con cambiamenti ambientali in tutta la Penisola Antartica che ora superano tutti quelli che si sono verificati prima.

Nel video qui sotto, si può vedere un’animazione del collasso della piattaforma di ghiaccio Larsen dalle immagini Modis:

Tabella 1. Date del collasso della piattaforma di ghiaccio

Meccanismi di collasso delle piattaforme di ghiaccio

Ci sono diverse ragioni per cui le piattaforme di ghiaccio si disintegrano rapidamente piuttosto che ridursi lentamente e costantemente. Le piattaforme di ghiaccio collassano in risposta a cambiamenti ambientali a lungo termine, che causano un continuo assottigliamento e restringimento. Quando certe soglie vengono superate, inizia la disintegrazione catastrofica delle piattaforme di ghiaccio attraverso il distacco degli iceberg. Prima del collasso, le piattaforme di ghiaccio subiscono un periodo di assottigliamento a lungo termine e di fusione alla base, che le rende vulnerabili. Il ristagno dell’acqua di fusione sulla superficie, la flessione delle maree e la piegatura delle placche contribuiscono a rapidi eventi di distacco e alla disintegrazione della piattaforma di ghiaccio.

Assottigliamento a lungo termine e fusione basale

I cambiamenti di spessore della piattaforma di ghiaccio antartica. Si noti il rapido assottigliamento della piattaforma di ghiaccio Pine Island Glacier nell’Antartide occidentale. Da Pritchard et al., 2012, Nature. Ristampato con il permesso di Macmillan Publishers Ltd: Nature
(Pritchard et al. 2012), copyright (2012).

L’assottigliamento a lungo termine dalla fusione superficiale e basale preconizza il collasso della piattaforma di ghiaccio. I bilanci di massa negativi sui ghiacciai tributari possono portare all’assottigliamento dei ghiacciai e delle piattaforme di ghiaccio. I più alti tassi di assottigliamento sono dove le correnti oceaniche relativamente calde possono accedere alla base delle piattaforme di ghiaccio attraverso profonde depressioni. La struttura delle piattaforme di ghiaccio sembra essere importante, con suture tra ghiacciai affluenti che risultano in aree più deboli di ghiaccio più sottile, che sono suscettibili al rifting.

Una recente analisi delle piattaforme di ghiaccio in Antartide ha mostrato che i tassi di fusione basale sono circa 1325 ± 235 gigatonnellate all’anno, con un flusso aggiuntivo di distacco di 1089 ± 139 gigatonnellate all’anno. La fusione delle piattaforme di ghiaccio è quindi uno dei maggiori processi di ablazione in Antartide. Tuttavia, questa massiccia fusione basale non avviene in modo uniforme su tutte le piattaforme di ghiaccio; le massicce piattaforme Ronne, Filchner e Ross coprono due terzi dell’area totale delle piattaforme di ghiaccio, ma rappresentano solo il 15% della fusione netta. Invece, i più alti tassi di fusione si verificano intorno alla Penisola Antartica e all’Antartide occidentale, dall’estremità settentrionale della piattaforma di ghiaccio George VI all’estremità occidentale della piattaforma di ghiaccio Getz. Anche queste piattaforme di ghiaccio si stanno rapidamente assottigliando. Sulle piattaforme di ghiaccio che si muovono lentamente (per esempio, George VI, Abbot, Wilkins), quasi tutto il ghiaccio terrestre originale si è sciolto entro pochi chilometri dalla linea di terra. Così, la metà dell’acqua di fusione prodotta proviene da solo dieci piccole piattaforme di ghiaccio a cavità calda intorno al bordo sud-est del Pacifico dell’Antartide, e queste dieci piattaforme di ghiaccio occupano solo l’8% dell’area totale delle piattaforme di ghiaccio. Tutta quest’acqua fredda che viene rilasciata nell’oceano ha un impatto significativo sulla formazione del ghiaccio marino, con conseguente aumento dei tassi di concentrazione del ghiaccio marino intorno all’Antartide.

Lo scioglimento delle piattaforme di ghiaccio intorno al ghiacciaio Pine Island nell’Antartide occidentale è preoccupante, perché lo strato di ghiaccio dell’Antartide occidentale si trova sotto il livello del mare. Un collasso di questa piattaforma di ghiaccio potrebbe portare all’instabilità dello strato di ghiaccio marino e ad un rapido aumento del livello globale del mare.

Landsat Image Mosaic of Antarctica (LIMA) che mostra la posizione delle principali piattaforme di ghiaccio.

Fusione della superficie e stagnazione

L’aumento delle temperature atmosferiche porta alla fusione della superficie e allo stagnamento sulla superficie del ghiaccio. I crolli catastrofici delle piattaforme di ghiaccio tendono a verificarsi dopo una stagione estiva relativamente calda, con una maggiore fusione superficiale. Sulla base della stagionalità della rottura della piattaforma di ghiaccio e della distribuzione geografica del collasso della piattaforma di ghiaccio vicino all’isoterma di -9°C che avanza verso sud, sembra che lo stagnamento superficiale sia necessario per il collasso della piattaforma di ghiaccio. Questa acqua di fusione si scioglie verso il basso nella piattaforma di ghiaccio, causando fratture e portando al rapido distacco degli iceberg. L’aumento dell’acqua di fusione superficiale porta anche alla saturazione della neve, riempiendo i crepacci d’acqua e aumentando le pressioni idrostatiche. L’infiltrazione di salamoia può anche causare l’approfondimento delle crepe.

Flessione delle placche e flessione delle maree

Tuttavia, il solo ristagno dell’acqua di fusione non spiega la rapida frammentazione dello strato di ghiaccio. Dobbiamo invocare un terzo processo. La flessione del margine frontale della piattaforma di ghiaccio come risultato della flessione delle maree può causare la formazione di piccole crepe parallele al fronte di ghiaccio. Quando sono soggette alle condizioni di cui sopra (assottigliamento con abbondante acqua superficiale), una soglia può essere superata, causando una rapida disintegrazione della piattaforma di ghiaccio.

Quando gli iceberg si formano attraverso i meccanismi di cui sopra, si formano iceberg lunghi e sottili al fronte del ghiaccio. Questi iceberg si capovolgeranno perché sono più sottili che profondi. Il capovolgimento dell’iceberg rilascia energia potenziale gravitazionale e aumenta la tensione di trazione sulla piattaforma di ghiaccio. Questo può portare ad una cascata di frammentazione, capovolgimento e rottura dell’iceberg.

Il rinforzo della piattaforma di ghiaccio

Interazioni tra ghiacciaio e piattaforma di ghiaccio: In un sistema stabile di ghiacciaio-ripiano di ghiaccio, il movimento di discesa del ghiacciaio è compensato dalla forza di galleggiamento dell’acqua sulla parte anteriore del ripiano. Le temperature più calde destabilizzano questo sistema lubrificando la base del ghiacciaio e creando stagni di fusione che alla fine incidono la piattaforma. Una volta che la piattaforma di ghiaccio si ritira verso la linea di terra, la forza di galleggiamento che serviva a compensare il flusso del ghiacciaio diventa trascurabile, e il ghiacciaio prende velocità nel suo cammino verso il mare. Immagine originale di Ted Scambos e Michon Scott, National Snow and Ice Data Center.

Le piattaforme di ghiaccio che collassano non contribuiscono direttamente all’aumento globale del livello del mare. Questo perché sono galleggianti, e quindi il loro scioglimento non comporta un aumento del livello del mare. Per verificarlo, mettete alcuni cubetti di ghiaccio in un bicchiere e controllate il livello dell’acqua. L’acqua si alza quando gli “iceberg” si sciolgono?

Tuttavia, le piattaforme di ghiaccio giocano un ruolo molto importante nel “sostenere” i loro ghiacciai affluenti. I ghiacciai che alimentano le piattaforme di ghiaccio sono trattenuti dalla piattaforma di ghiaccio di fronte a loro. Anche le piccole piattaforme di ghiaccio giocano un ruolo importante nel regolare il flusso dei flussi di ghiaccio che li alimentano. Questo è stato osservato in diversi casi, in particolare dopo il crollo della piattaforma di ghiaccio Larsen e della piattaforma di ghiaccio Prince Gustav. Nell’immagine Landsat della piattaforma di ghiaccio Prince Gustav qui sopra, si può vedere la rapida recessione del ghiacciaio dal 1988 al 2009.

Con i ghiacciai che si assottigliano, accelerano e si ritirano in risposta al collasso delle piattaforme di ghiaccio, più ghiaccio viene direttamente trasportato negli oceani, dando un contributo diretto all’aumento del livello del mare. L’innalzamento del livello del mare dovuto al collasso delle piattaforme di ghiaccio è ancora limitato, ma le grandi piattaforme di ghiaccio che circondano alcuni dei maggiori ghiacciai antartici potrebbero essere a rischio, e il loro collasso darebbe un contributo significativo all’innalzamento del livello del mare. Vedi Instabilità delle piattaforme di ghiaccio marine per maggiori informazioni.

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