Tot ceea ce există pe planeta noastră – pământul, apa, aerul, oamenii – este conectat prin diferite procese chimice, fizice și biologice care alcătuiesc sistemul Pământului.
Una dintre componentele-cheie ale acestui sistem uriaș este criosfera, adică toată apa înghețată de pe Pământ. Această ”sferă” importantă include solurile înghețate din Alaska, zăpezile din Himalaya, dar și toată gheața din regiunile polare.
Nicăieri nu este mai evident rolul criosferei decât la latitudinile mari, unde calotele glaciare ale Groenlandei și Antarcticii acoperă cea mai mare parte a pământului, iar banchizele ocupă porțiuni enorme din apele polare. Imensitatea acestei gheți albe și strălucitoare – în plus față de suprafețele uriașe acoperite de zăpadă în timpul iernii, dincolo de regiunile polare – ajută la controlul climatului global prin reflectarea înapoi în spațiu a unei părți a radiației solare.
Datorită importanței criosferei, NASA studiază pe larg gheața de pe Pământ. Cu ajutorul misiunii satelitare Gravity Recovery and Climate Experiment și a succesorului său GRACE, oamenii de știință au studiat modificările din balanța de masă a calotei glaciare. Aceste misiuni au măsurat variațiile din câmpul gravitațional al Pământului ca răspuns la schimbările din masa uscatului și a apei.
Timp de peste un deceniu, Operațiunea IceBridge a studiat din ceruri Arctica, Antarctica și Alaska. Având peste 1.000 de zboruri la activ, oamenii de știință și inginerii au acumulat informații despre înălțimea, adâncimea, grosimea și mișcările banchizei, ghețarilor și calotei glaciare.
IceBridge s-a încheiat oficial în 2021, însă moștenirea sa va continua să dăinuiască prin sutele de terabytes de date privind gheața terestră și marină colectate începând cu 2009. Misiunea a strâns informații pentru a acoperi decalajul dintre cei doi sateliți ai NASA implicați în studierea criosferei, ICESat și ICESat-2.
Anul trecut, oamenii de știință care au folosit ICESat-2 au raportat pierderi dramatice ale calotei glaciare din Groenlanda și Antarctica. Echipat cu cele mai avansate altimetre laser trimise vreodată în spațiu, satelitul a permis oamenilor de știință să creeze hărți de elevație pentru măsurarea pierderilor de gheață, cu detalii fără precedent.
Între anii 2003 și 2019, calota glaciară a Groenlandei a pierdut, în medie, 200 de gigatone de gheață în fiecare an. Calota glaciară a Antarcticii a pierdut, în medie, 118 gigatone în fiecare an. Pierderile de gheață combinate au produs creșterea nivelurilor mării cu 14 milimetri în decursul a 16 ani.
Folosind date de la sateliții ICESat și ICESat-2, oamenii de știință au măsurat cu precizie câtă gheață au pierdut calotele glaciare din Antarctica și Groenlanda între anii 2003 și 2019. Peninsula Antarctică, în imagine, a fost una dintre regiunile în care s-au înregistrat cele mai rapide schimbări. | Foto: K. RAMSAYER/NASA
Studiind modificările observate între misiunile ICESat și ICESat-2, oamenii de știință au raportat o subțiere semnificativă a ghețarilor de coastă din Groenlanda – un alt aspect important al criosferei investigat de NASA.
Ca parte a misiunii Oceans Melting Greenland a NASA, care studiază ghețarii cu ajutorul avioanelor și vapoarelor, oamenii de știință vor să înțeleagă mai bine modul în care încălzirea oceanelor afectează ghețarii de coastă. Topirea ghețarilor din Groenlanda contribuie semnificativ la creșterea nivelurilor mării, care deja pune probleme comunităților din regiunile costiere.
În anul 2020, oamenii de știință au finalizat un studiu extensiv al fiordurilor și ghețarilor din Groenlanda, dobândind mai multe informații despre felul în care oceanele mai calde accelerează retragerea ghețarilor. Studiul a arătat că apa oceanică mai caldă din fiorduri erodează baza ghețarilor, ducând la ruperea masei de gheață de deasupra.
Oamenii de știință se așteaptă ca schimbările climatice să amplifice încălzirea oceanului și ruperea ghețarilor din Groenlanda. Însă, interacțiunea dintre ocean și alte tipuri de gheață polară se extinde dincolo de ghețari.
De exemplu, anul trecut, oamenii de știință de la NASA au descoperit că topirea rapidă a gheții marine a dus la creșterea turbulenței curentului oceanic arctic denumit Beaufort Gyre. La fel ca alți curenți ai oceanelor, Beaufort Gyre joacă un rol important în reglarea masivelor schimburi de apă cu diferite temperaturi și salinități. Prin intermediul acestui proces, cunoscut sub denumirea de circulație termohalină, curenții oceanici interacționează cu multe alte componente ale sistemului Pământului pentru a controla temperaturile de pe glob.
Studiul realizat de NASA, care include informațiile satelitare din decursul a 12 ani, a arătat că Beaufort Gyre a primit o cantitate uriașă de apă dulce rece începând din anii 1990. Deoarece o parte din această apă este preluată încet de un alt sistem de curenți, denumit Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), efectele modificării curenților oceanici ar putea influența climatul din Europa de Vest și America de Nord.
Deși regiunile polare găzduiesc cea mai mare parte a gheții de pe Pământ, zăpada și ghețarii de la latitudini mai mici sunt și ele părți importante ale ecosistemelor de pe planetă. În lanțurile muntoase așa cum este Sierra Nevada din California, zăpada care se topește treptat în sezonul cald servește ca sursă de apă principală pentru oameni și irigații. Această apă este și o sursă importantă de energie hidroelectrică.
Zăpada alpină poate fi dificil de studiat cu ajutorul sateliților din spațiu, deoarece stratul de zăpadă este adesea ascuns sub coronamentul arborilor sau alte tipuri de terenuri complexe. Pentru a completa observațiile din satelit, campania SnowEx a NASA studiază straturile de zăpadă încă din 2017. Această campanie este un efort de a caracteriza grosimea, densitatea și alte proprietăți ale zăpezii, de care oamenii de știință au nevoie pentru a estima cât de multă apă se va scurge în cursurile de apă montane, râuri și lacuri.
Pentru a extinde la nivel global aceste măsurători locale, oamenii de știință trebui să efectueze calcule complicate, prin care sunt combinate diferitele observații aeriene și terestre cu informațiile obținute din satelit.
Schimbările climatice pot influența cantitatea de apă dulce provenită din topirea zăpezilor din timpul iernii. Acolo unde schimbările climatice duc la mai puțină zăpadă, se poate instala seceta în sezonul cald. În plus, schimbările din zăpada și ghețarii alpini pot duce la pericole naturale. Pe măsură ce încălzirea duce la mai multe precipitații sub formă de ploaie, în loc de zăpadă, apele pot părăsi cursurile de apă și produce inundații.
Pentru a studia riscul de inundații, alunecări de terenuri și alte tipuri de pericole naturale, NASA finalizează cel mai cuprinzător studiu al gheții și zăpezii din regiunile în care lanțurile muntoase, precum Himalaya, Karakorum și Hindu Kush, furnizează apă dulce pentru milioane de oameni. Acolo, topirea ghețarilor și modificările precipitațiilor au devenit din ce în ce mai obișnuite. Pe măsură ce deasupra ghețarilor se formează lacuri din apa provenită din topirea acestora, ghețarii pot deveni instabili și pot provoca inundații sau alunecări de teren.
Prin combinarea expertizei în privința criosferei cu campaniile desfășurate în teren și cu datele de la sateliți, NASA și partenerii săi pot ajuta comunitățile de pe glob să prognozeze efectele schimbărilor climatice și să atenueze pericolele naturale și dezastrele ce sunt adânc conectate cu criosfera planetei noastre.
Sursa: NASA.