Antartide: Le Correnti Segrete Svelate dai Satelliti

Avete mai pensato a cosa succede laggiù, nelle profondità gelide e buie dell’oceano che circonda l’Antartide? È un mondo remoto, difficile da esplorare, ma fondamentale per il clima del nostro intero pianeta. Io sì, ci penso spesso, ed è affascinante scoprire come la tecnologia ci stia aprendo nuove finestre su questi ambienti estremi. Oggi voglio parlarvi di una scoperta pazzesca: possiamo letteralmente ‘spiare’ alcune delle correnti oceaniche più importanti e nascoste del mondo… dallo spazio!

Cosa sono queste “Acque Dense” Antartiche?

Immaginate acqua super fredda e incredibilmente salata che si forma vicino alle coste dell’Antartide, soprattutto in zone chiamate ‘polynya’ dove il ghiaccio marino si apre. Quest’acqua diventa così densa da sprofondare, scivolando lungo la piattaforma continentale come una cascata sottomarina invisibile. Questi flussi, chiamati Acque Dense Antartiche (DSW – Dense Shelf Waters), non si fermano lì. Continuano la loro discesa lungo la scarpata continentale, mescolandosi con altre acque e diventando parte della cosiddetta Acqua Antartica di Fondo (Antarctic Bottom Water – AABW).

Perché ci interessa tanto? Beh, questo processo è un motore vitale per la circolazione oceanica globale, una sorta di nastro trasportatore che ventila gli abissi più profondi, trasportando ossigeno e influenzando il clima terrestre, potenzialmente sequestrando calore e carbonio dall’atmosfera. È un meccanismo delicatissimo, e i cambiamenti climatici, con lo scioglimento dei ghiacci e il riscaldamento superficiale, minacciano di indebolirlo. Alcuni studi suggeriscono addirittura un calo del 30% negli ultimi decenni! Capire come varia nel tempo è cruciale.

La Sfida: Osservare l’Inosservabile

Finora, studiare queste correnti è stata un’impresa titanica. Pensate a:

• Installare boe oceanografiche (moorings) in punti specifici, che però sono costose, complesse da mantenere e coprono aree minuscole.
• Organizzare spedizioni navali, anch’esse costose, ad alta emissione di carbonio e spesso limitate ai mesi estivi.
• Utilizzare strumenti attaccati a foche o altri mammiferi marini (sì, lo facciamo davvero!).
• Impiegare traccianti chimici.

Tutti metodi utilissimi, ma che ci danno solo un’immagine frammentaria, localizzata o sporadica. Immaginate di dover capire il traffico di un’intera città guardando solo da un paio di finestre! Ci serviva un modo per avere una visione d’insieme, continua nel tempo e su vasta scala.

Occhi dallo Spazio: La Rivoluzione dell’Altimetria Satellitare

Ed ecco che entrano in gioco i nostri occhi nel cielo: i satelliti altimetrici. Questi strumenti misurano con precisione incredibile l’altezza della superficie del mare (SSH – Sea Surface Height). Ma come fanno a vedere cosa succede sotto, e per di più in aree coperte dal ghiaccio marino? Grazie a tecniche innovative che riescono a ‘sbirciare’ attraverso le fratture nel ghiaccio (i ‘leads’), possiamo ottenere misure accurate di SSH anche in queste regioni inospitali, tutto l’anno!

La cosa pazzesca è che questi fiumi sottomarini di acqua densa lasciano un’impronta sulla superficie. Quando un flusso denso scivola giù dalla piattaforma continentale, crea una leggerissima depressione sulla superficie del mare, un abbassamento dell’SSH. Questo è dovuto in parte all’effetto sterico (l’acqua più densa occupa meno volume a parità di massa) e in parte ai vortici ciclonici (che hanno un SSH basso al centro) che si generano sopra la corrente densa. È un segnale debole, ma con i dati giusti e le analisi corrette, possiamo individuarlo!

Mettere alla Prova l’Idea: Simulazioni e Dati Reali

Per capire se questa ‘firma’ superficiale fosse davvero un indicatore affidabile della variabilità delle correnti profonde, ci siamo tuffati nei modelli computerizzati ad alta risoluzione (come i modelli PanAntarctic e ACCESS-OM2-01). Questi modelli simulano realisticamente la formazione e l’esportazione delle DSW. Abbiamo analizzato anni di simulazioni, concentrandoci sul Mar di Ross, un’area chiave per la formazione di AABW, dove le DSW scendono attraverso tre principali canyon sottomarini: Drygalski, Joides e Glomar-Challenger.

Nei modelli, abbiamo visto che le aree dove le DSW traboccano dalla piattaforma mostrano una maggiore variabilità dell’SSH e una maggiore frequenza di eventi con SSH basso. Abbiamo quindi sviluppato un ‘proxy’, un indicatore basato sull’SSH: specificamente, abbiamo scoperto che il 10° percentile annuale dell’SSH (cioè il valore di SSH al di sotto del quale si trova il 10% delle misure più basse in un anno) in quelle aree specifiche è un buon indicatore della variabilità del trasporto di DSW.

Per essere sicuri che funzionasse anche con i dati reali, che sono più sparsi rispetto ai modelli, abbiamo ‘sottocampionato’ i dati del modello, imitando la copertura dei satelliti reali. Ebbene sì, anche con dati più radi, il nostro proxy SSH riusciva ancora a catturare gran parte della variabilità interannuale e decennale del trasporto di DSW simulato, specialmente per i canali Drygalski e Joides (con correlazioni statisticamente significative!).

Cosa Ci Dicono i Satelliti sul Mar di Ross?

Armati di questo nuovo strumento, abbiamo applicato il nostro proxy SSH ai dati altimetrici reali raccolti da diversi satelliti (SARAL/AltiKa, Sentinel-3A, Cryosat-2) tra il 2013 e il 2021. I risultati sono entusiasmanti! Il proxy SSH osservato (con variazioni che vanno da 4 a 8.5 cm, ben al di sopra dell’errore stimato per le misure altimetriche in aree ghiacciate) mostra una tendenza interessante: suggerisce un’intensificazione dell’esportazione netta di DSW dal Mar di Ross tra l’inizio degli anni 2010 e il 2021.

Questa scoperta si allinea perfettamente con altre osservazioni *in situ* (misure dirette da navi e boe) che hanno rilevato un aumento della salinità delle acque sulla piattaforma del Mar di Ross a partire dal 2014. Acque più saline significano acque potenzialmente più dense, che possono quindi portare a traboccamenti più intensi. Sembra che diversi fattori, tra cui forse anche variazioni nelle maree decadali, abbiano contribuito a questo rafforzamento recente, che il nostro proxy satellitare è riuscito a ‘vedere’.

Riusciamo a Vedere i Singoli “Impulsi”?

Le DSW non fluiscono in modo costante, ma spesso scendono in “impulsi” episodici che durano pochi giorni. Ci siamo chiesti: il nostro segnale SSH è abbastanza sensibile da rilevare questi singoli eventi nei modelli? Analizzando le simulazioni ad alta risoluzione, abbiamo scoperto che sì, c’è una forte connessione! Gli eventi con SSH particolarmente basso nelle aree di traboccamento coincidono spesso con la presenza di acqua molto fredda (indicativa di DSW) in profondità e con un maggiore spessore dello strato di DSW.

Abbiamo persino sviluppato un metodo per tentare di ‘rilevare’ questi impulsi basandoci solo sulla soglia di SSH basso (usando l’11° percentile come soglia ottimale in alcuni casi, ma il 10° funziona bene in generale). Non è perfetto, ovviamente: a volte un impulso viene mancato (l’SSH non scende abbastanza), altre volte c’è un falso allarme (SSH basso ma senza un forte impulso DSW). Tuttavia, nei modelli, riusciamo a rilevare correttamente una buona percentuale degli eventi più intensi (dal 53% al 78% a seconda del canale) e, quando l’SSH scende sotto la soglia, c’è un’alta probabilità (65-72%) che un evento di traboccamento stia effettivamente accadendo. Questo ci dà fiducia che il nostro proxy del 10° percentile annuale sia fisicamente fondato per monitorare la variabilità a lungo termine.

Un Nuovo Strumento per il Monitoraggio Climatico

Questa ricerca dimostra il potenziale incredibile dell’altimetria satellitare per monitorare un fenomeno climaticamente cruciale che finora era quasi invisibile su larga scala. Il nostro proxy SSH offre un modo per:

• Complementare i costosi e sparsi sistemi di osservazione *in situ*.
• Fornire una copertura spaziale e temporale molto più ampia.
• Offrire un’alternativa a basse emissioni di carbonio rispetto alle campagne navali.

Certo, ci sono ancora limiti nei dati e nei modelli, ma i progressi futuri, come il nuovo satellite SWOT con la sua risoluzione senza precedenti, promettono di migliorare ulteriormente questa tecnica. Potremo estendere questo approccio ad altre aree chiave come il Mar di Weddell, un altro grande produttore di AABW.

In un’epoca in cui la circolazione profonda dell’oceano potrebbe subire drastici cambiamenti, avere strumenti come questo per monitorare l’esportazione di DSW dalle coste antartiche è più importante che mai. È una sfida entusiasmante stabilire relazioni quantitative precise tra SSH e trasporto DSW, confrontando dati satellitari, modelli e misure dirette. Abbiamo appena aperto una nuova porta per comprendere il cuore freddo e pulsante del nostro pianeta.

Fonte: Springer