La riduzione dei ghiacci è sovrastimata?

Che cosa dice la Scienza...

Sono apparsi un  numerosi commenti su vari blog e nell’ambito della comunità scientifica a proposito delle misurazioni dei cambiamenti delle calotte ghiacciate sia in Groenlandia che in Antartide. La maggior parte delle discussioni sono rimaste per anni nell’ambito ristretto degli addetti ai lavori ma un recente lavoro (Wu et al. 2010, Nature Geoscience) ha rinvigorito il dibattito non solo tra quanti si interessano di glaciologia, ma anche tra il pubblico in generale.Taluni siti web di noti scettici hanno già preso lo spunto dal lavoro di Wu et al. per divulgare che le riduzioni dei ghiacci sono significativamente minori di quanto riportato da stime precedenti.

Antefatto

Wu et al (2010) usano un nuovo approccio per correggere l’aggiustamento glaciale isostatico (GIA) per i dati di NASA GRACE (Gravity-Recovery), della coppia di satelliti, per il periodo 2002-2008. GRACE è basato su uan coppia di satelliti che simulaneamente misurano i cambiamenti di massa della superficie della Terra. Il funzionamento di Grace è stato ampiamento illustrato in molti recenti articoli ^{2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9} che danno notizia di estese riduzioni di ghiaccio lungo le coste della Groenlandia assieme a moderati incrementi nell’interno ad altitudini maggiori. I dati di GRACE sono fortemente dipendenti dalla GIA che consiste essenzialmente nell’effetto di isostasi del mantello della Terra solida (la Terra si risolleva quando la pesante coltre dei ghiacci diminuisce o sparisce) e quindi occorre tenerne conto quando li si usi per determinare il bilancio di massa delle coltri ghiacciate a scala regionale. Wu et al. (2010) usano un nuovo metodo per risolvere il problema della GIA e gli scambi di massa a livello regionale.Essi usano informazioni provenienti dagli oceani e dai mareografi per collegarle ai cambiamenti delle masse oceaniche, dati GPS per i movimenti della crosta terrestre in aree tettonicamente sensibili e GRACE per rapportarli ai movimenti di massa complessiva. Altri studi precedenti hanno corretto per la GIA all’inizio poi hanno calcolato gli cambiamenti di massa ma questo nuovo studio esegue questo procedimento usando contemporaneamente una minimizzazione usando la tecnica dei minimi quadrati che include i dati sia di GRACE del GPS. Questo metodo è considerato dagli autori come un passo avanti nella correzione GIA ma si è riconosciuto che questa tecnica è molto innovativa e richierebbe altri dati GPS per meglio rappresentare il segnale da introdurre per la GIA. Allora possiamo dire che rappresenta la parola definitiva per quanto concerne il problema del bilancio di massa delle calotte ghiacciate?

Un nuovo lavoro (¹⁰Bamber e Riva, 2010) usa quale riferimento per la stima delle perdite di massa il livello del mare sulla base di precedenti studi  al fine di delineare il comportamento del livello del mare in rapporto alla riduzione globale dei ghiacci.Nella fase di revisione del lavoro è stato chiesto a Bamber e Riva perché non avessero fatto riferimento al lavoro di Wu et al per la Groenlandia e invece avessero usato ¹¹Van den Broke et al. 2009.

  Essi hanno così risposto: “…. i valori che usiamo crediamo siano i più appropriati per l’uso e sono sufficientemente affidabili per i punti cruciali e le conclusioni che facciamo….Il fatto che un articolo è il più recente non significa che sia il più affidabile o costituisca la migliore valutazione. Approcci diversi hanno differenti vantaggi e svantaggi… Il lavoro di Wu et al. rappresenta una nuova ed eccitante tecnica che simultaneamente risolve il problema della GIA e lo scambio di massa (che loro chiamano PDMT). Consideriamo il loro lavoro un interessante tentativo di approccio ma non può essere considerato la parola definitiva sulla questione… La soluzione non è stata verificata su nessuna specifica località e la qualità del risultato dipende dalla qualità e quantità spaziale di dati che vengono immessi….In Groenlandia ci sono pochissimi siti GPS con registrazione abbastanza estesa (3) che possono essere impiegati, nessuno in Antartide e nell’interno della Groenlandia. Nel futuro la rete GPS messa in funzione nell’ambito dell’Anno Polare Internazionale per entrambi i tipi di calotte glaciali forniranno un aiuto sostanziale per risolvere la GIA in queste aree.” Il messaggio che scaturisce dalla risposta dei dr Bamber e Riva è che l’articolo di Wu et al è interessante perché fornisce un nuovo metodo per correggere la GIA, ma ha comunque delle limitazioni dovute al fatto della scarsità dei dati GPS in Antartide e Groenlandia e quindi costituisce un primo tentativo ma sicuramente non la risposta definita per aquanto riguarda le variazioni dei ghiacci. La loro risposta sottolinea che in presenza della grande incertezza dei dati di GRACE e di quelli gravimetrici ci saranno delle correzioni delle stime in futuro a mano a mano che la GIA diviene più attendibile.   

Per cercare di comprendere meglio la accuratezza delle stime di Wu et al. ho contattato in coautore dr Erik Ivins della NAS- JPL. Il dr Ivins ha precisato che la ragione per la quale le stime di Wu et al. sono più basse di altre precedenti  sta nel fatto che il metodo di inversione per ottenere la GIA produce un controffetto nella Groenlandia centrale che evidenzia un movimento verso il basso del mantello il che contribuisce ad abbassare la stima di perdita di ghiaccio (figura.1) Il dr Ivins ha anche notato che il reale controbilanciamento di questo effetto è ancora incerto e che la novità di questa tecnica è un fattore da tenere in considerazione quando si valutino i risultati. Egli ha inoltre chiarito che che questo studio non usa le normali fonti di dati per stimare le coperture ghiacciate quali: (1) informazioni in sito della copertura di ghiaccio, (2) modificazioni altimetriche delle elevazioni, (3) misure del flusso del ghiaccio (velocità), (4) stime della asportazione di ghiaccio/scioglimento basale o (5) deduzioni dall’accumulo di neve. Il dr Ivins conclude la mail dicendo “….considerando la novità e globalità del metodo usato da Wu… mi sento portato ad affermare che i suoi risultati vanno nel senso di supportare i cosiddetti scettici principali.

Figura 1: variazioni di massa dei ghiacci in Groenlandia secondo  Wu et al. 2010, il segnale di segno opposto è rappresentato dal quadrato in rosso..

Un altro studio anche più recente è stato pubblicato dopo quello di Wu et al.(2010) e anche in questo vengono fatte delle stime della perdità di ghiaccio in Groenlandia. Questo studio (¹²Sorensen et al. 2010) usa i dati del laser altimetro del Icesat degli anni 2003-2008 e stima che il bilancio di massa dei ghiacci della Groenlandia è significativa negativo con una perdita di 237± 25 Gt/anno in tale lasso di tempo.Questa stima è più che doppia rispetto a quella di Wu et al (2010) pari a 104±23 Gt/anno, ed è anche molto interessante in quanto usa un nuovo approccio e testa 4 differenti metodi per valutare il bilancio di massa della Groenlandia attraverso i dati Icesat.La loro stima di 237 Gt/anno viene fatta con quello che essi ritengono il metodo più accurato, ma anche usando l’approccio che decuce la perdita di ghiaccio minore, si ottiene una valore (147 Gt/anno) significativamente maggiore di quello di Wu et al.(2010). La analisi come tutte le analisi ha le sue specifiche, ma è appunto importante trovare il modo di individuare questi trends usando più di una metodologia. (Figura 4).

La questione del segnale contrastante nella Groenlandia centrale (vedi fig. 1) la trovo ancora sorprendente in quanto non appare nel lavoro di Sorensen et al. (2010) – fig.2

Un altro studio anche più recente è stato pubblicato dopo quello di Wu et al.(2010) e anche in questo vengono fatte delle stime della perdità di ghiaccio in Groenlandia. Questo studio (¹²Sorensen et al. 2010) usa i dati del laser altimetro del Icesat degli anni 2003-2008 e stima che il bilancio di massa dei ghiacci della Groenlandia è significativa negativo con una perdita di 237± 25 Gt/anno in tale lasso di tempo.Questa stima è più che doppia rispetto a quella di Wu et al (2010) pari a 104±23 Gt/anno, ed è anche molto interessante in quanto usa un nuovo approccio e testa 4 differenti metodi per valutare il bilancio di massa della Groenlandia attraverso i dati Icesat.La loro stima di 237 Gt/anno viene fatta con quello che essi ritengono il metodo più accurato, ma anche usando l’approccio che decuce la perdita di ghiaccio minore, si ottiene una valore (147 Gt/anno) significativamente maggiore di quello di Wu et al.(2010). La analisi come tutte le analisi ha le sue specifiche, ma è appunto importante trovare il modo di individuare questi trends usando più di una metodologia. (Figura 4). La questione del segnale contrastante nella Groenlandia centrale (vedi fig. 1) la trovo ancora sorprendente in quanto non appare nel lavoro di Sorensen et al. (2010) – fig.2

Figure 2: cambiamenti del livello dei ghiacci della Groenlandia basati sui dati di laser altimetria dell’Icesat dedotti da Sorensen et al. 2010. La altimetria laser è pure sensibile alla GIA (anche se meno della gravimetria) quindi è pure possibile che Sorensen et a. (2010) abbiano mancato tale segnale per la correzione della GIA, ma come possiamo essere sicuri? Un modo è quello di utilizzare dati che non richiedono correzioni sistematiche della GIA come quelli di Van den Broeke (2009) , cioè stime di scarica di ghiaccio (D) e bilancio di massa superficiale (SMB), (figura 3). Questa analisi confronta la quantità di precipitazioni in arrivo e il deflusso uscente e usa le misure di velocità del ghiaccio attraverso il 90% della Groenlandia per stabilire se sono avvenute delle modifiche nello scarico dei ghiacci.

  Figura 3:bilancio di massa superficiale a livello di bacini (SMB) e stime della scarica di ghiaccio (D) per la calotta della Groenlandia secondo Van den Broeke et al. 2009 per il periodo 2003-2009.

Il quadro che otteniamo dalla analisi di Van den Broeke è tale che non vediamo il notevole acccumulo di ghiaccio nel centro della Groenlandia come visto da Wu et al. Questo non significa che sia impossibile che tale segnale contrario esista, ma fa sorgere la questione che se il segnale è così forte come deduce la analisi di Wu et al., perché non si manifesta attraverso le altre ricerche che impiegano misure dirette nella regione anziché soluzioni inerenti la massa globale..


Wu et al (nel contesto)
E’ importante notare la parola finale in glaciologia dovrebbe essere dipendente dall’accordo tra i differenti metodi usati così come è cruciale in ogni impresa scientifica (figura 4). Wu et al.(2010) non è in accordo con molte delle recenti stime di bilancio di massa che impiegano la tecnica Interferometrica Radar ad apertura sintetica (InSAR), quella del bilacio di massa superficiale (SMB), la altimetria Laser (Icesat) a la Gravimetria (GRACE) ^{5, 7, 11, 12, 13} ma sembra ccordarsi meglio con le stime che usano la altimetria radar (secondo gli autori)^{14, 15, 16}. L’accordo con la radar-altimetria porta in primo piano la questione che si è appalesata in precedenti campagne di misura radar-altimetriche che hanno evidenziato sottostime delle perdite di ghiaccio in Groenlandia a causa della sua bassa risoluzione.¹⁷

Figur4 4: Contributo all’aumento del livello marino dovuto ai ghiacci della Groenladia di: Cazenave et al. 2009 (CZ; blu scuro), Lemke et al. 2007 (I for IPCC; blu chiaro), Rignot et al. 2008 (R; rosso), Shepherd and Wingham 2007 (S, blu chiaro), Wouters et al. 2008 (W; blu scuro), Box et al. 2006 (B; arancio), Hanna et al. 2005 (H;bruno), Thomas et al. 2006 (T; verde scuro), Zwally et al. 2005 (Z; Violetto), Rignot and Kanagaratnam 2006 (rosso- tratto), Ramillien et al. 2006 (RL; blu scuro, Velicogna and Wahr 2005 (W; blu scuro), Luthcke et al. 2006 (L; blu scuro), Chen et al. 2006 (C; blu scuro), Velicogna 2009 (G, Maroon) and Baur et al. 2009 (U; marrone). Wu et al. 2010 is evidenziato in rosso continuo. Adattato da Alley et al. 2010.

A parte questo comunque Wu et al. (2010) trovano delle estese riduzioni dei ghiacci in Groenlandia che corrispondono ai valori più alti di quelli previsti da IPCC (figura.5), inoltre Wu et al. non coprono il 2009 e il 2010 e quindi le loro stime sono poco rappresentative della attuale situazione dei ghiacci groenlandesi ove la riduzione è in fase di accelerazione dal 2006^5.8. Il lavoro di Wu et al. rappresenta una singola valutazione che va ad aggiungersi alla pletora di altri studi (figura 4) che evidenziano una accentuata riduzione dei ghiacci in forma accelerata.Una singola stima non può essere considerata “la migliore” stima con il grado di incertezza che esiste tra le diverse tecniche di misura odierne, quello che possiamo dire invece è che tutti i metodi concordano sulla generale riduzione dei ghiacci in Groenlandia e che tale riduzione avviene in forma accelerata.¹⁸   

Figura 5: Wu et al (2010) stima dell’innalzamento del livello del mare dovuto ai ghiacci della Groenlandia confrontato con le previsioni dell’IPCC AR4.

Qualche altra considerazione al riguardo
Secondo l’Arctic Report Card aggiornato al 2010 (Richter-Menge, J., and J.E. Overland, Eds., 2010: Arctic Report Card 2010, http://www.arctic.noaa.gov/reportcard ) la Groenlandia ha assistito al maggior scioglimento dei ghiacciai da quando è cominciata la registrazione neel 1958 con una area corrispondente che è anche la più vasta dal 1978. Anche la perdita di ghiaccio dei ghiacciai marini sfocianti in mare calcolata pari a 417 km² costituisce un record. Un altro aspetto interessante da notare è che gli scettici che tirano fuori questi studi che secondo loro sovrastimano le perdite dei ghiaccci, sono gli stessi che affermano che nell’Est Antartide fa troppo freddo perché il ghiaccio possa ridursi, malgrado esistano dei lavori che registrano una perdita di 23 Gt/anno in tale parte dell’Antartide. Ilche costituisce un ulteriore esempio delle tante contraddizioni degli scettici.

References
[1] Wu et al. 2010 [2] Chen et al. 2006 [3] Wouters et al. 2008 [4] Van den Broeke 2009 [5] Velicogna 2009 [6] Cazenave et al. 2009 [7] Chen et al. 2009 [8] Khan et al. 2010 [9] Sorensen and Forsberg 2010 [10] Bamber and Riva 2010 [11] Van den Broeke et al. 2009 [12] Sorensen et al. 2010 [13] Rignot et al. 2008 [14] Zwally et al. 2005 [15] Thomas et al. 2006 [16] Wingham et al. 2006 [17] Thomas et al. 2008 [18] Allison et al 2009