Perché i ghiacciai non si sciolgono?

Per rispondere a questa domanda, la inserirò prima in un contesto grazie ad alcune informazioni di Michael McGraw-Herdeg. Immaginate di guidare lungo un'autostrada dell'Alaska in una luminosa giornata estiva di sole. Non lontano dalla strada notate qualcosa che sembra neve, in estate! Avvicinandovi vedete che si tratta di un possente fiume di ghiaccio, un ghiacciaio, che se ne sta lì nel caldo di 25℃ (77℉ per i nostri amici americani).

Nonostante abbia estati piacevolmente calde e oltre 20 ore di luce solare diretta in estate, l'Alaska ha molti ghiacciai. Allora perché non si sciolgono con il caldo estivo?

Per rispondere a questo dobbiamo prima guardare come si formano i ghiacciai. Nella parte alta delle catene montuose di tutto il mondo, la neve cade e si accumula. Se c'è ancora neve alla fine dell'estate (non si è sciolta tutta), allora può essere aggiunta alle nevicate dell'anno successivo. Se questo processo continua a ripetersi, allora la neve continuerà ad accumularsi e nel tempo fino a quando gli strati alla base si saranno trasformati in ghiaccio glaciale. Il tempo effettivo impiegato dipende da diversi fattori come la temperatura, lo spessore della neve e il tipo di neve, ma nei ghiacciai sub-temperati (NZ e parti dell'Alaska) 10 metri di spessore della neve avranno compresso gli strati inferiori in ghiaccio glaciale in un periodo di 2-4 anni.

Come la neve continua ad accumularsi e quindi il ghiaccio si addensa, il ghiaccio può iniziare a muoversi verso il basso. Questo è il punto in cui il ghiaccio diventa un ghiacciaio.

Come il ghiacciaio si muove lentamente lungo i pendii o le valli dalla montagna, si sposta in zone più basse e più calde. Qui sotto le nevi dell'inverno non durano più per il calore dell'estate, quindi il ghiacciaio non accumula più massa. Il punto in cui il ghiacciaio passa dall'accumulo all'ablazione (perdita) è chiamato linea del firn o linea di equilibrio.

Tuttavia il ghiaccio del ghiacciaio è un tipo di H2O molto diverso dalla neve. I cristalli di neve sono piccoli e hanno una grande superficie in rapporto al volume, il che li rende relativamente facili da sciogliere a temperature calde. I cristalli di ghiaccio del ghiacciaio, d'altra parte, possono essere grandi come una palla da baseball, dando loro un rapporto superficie-volume molto più piccolo, rendendoli più lenti a sciogliersi.

Inoltre, ci vuole più calore per sciogliere il ghiaccio di quanto si possa pensare. Per aumentare la temperatura di 1 kg di ghiaccio da -1°C a 0°C ci vogliono circa 2.090 Joule (q = mcΔT), ma per passare dal ghiaccio all'acqua a 0°C ci vogliono circa 334.000J (q = m-ΔHf), circa 160 volte più energia![1]

In seguito diamo una rapida occhiata alle nostre fonti di calore. Per sciogliere il ghiaccio in un ghiacciaio possiamo avere radiazioni dal sole, calore conduttivo aggiunto dall'aria e calore convettivo dall'aria più calda che scorre sul ghiacciaio (ci sono altre fonti, ma manteniamoci sul semplice).

Le radiazioni dal sole non sembrano causare una grande quantità di fusione, anche se ho notato che rompono la superficie del ghiaccio che può poi essere rotto e sciolto più facilmente dalla pioggia. Anche la convezione non è molto veloce, l'aria ha una massa bassa (rispetto all'acqua) e trasferisce il calore lentamente. La convezione sembra funzionare molto più velocemente. Avere un'aria più calda che soffia sul ghiaccio, o un flusso d'acqua che scorre sul ghiaccio, scioglierà il ghiaccio molto più velocemente degli altri due metodi.

In poche parole, il ghiaccio del ghiacciaio ha bisogno di una grande quantità di energia per sciogliersi, ecco perché un ghiacciaio spesso può scorrere così tanto sotto la sua linea di firn, anche se non viene aggiunto altro ghiaccio. Ci sono altri fattori che determinano dove un ghiacciaio arriverà, ma è essenzialmente una combinazione di neve in entrata e ghiaccio in uscita, il bilancio di massa del ghiacciaio. Aggiungi più neve in cima, e quindi più ghiaccio, allora il ghiacciaio sarà più spesso, forse più veloce, e viaggerà più lontano (ghiacciaio che avanza). Aumentate la temperatura e/o il tasso di fusione a valle, allora il ghiacciaio si scioglierà prima e non arriverà così lontano (ghiacciaio che si ritira). È vero anche il contrario, meno neve, o temperature più fredde in basso avranno anche effetti sulla lunghezza del ghiacciaio.

Sulla costa occidentale della Nuova Zelanda abbiamo avuto recentemente (fino al 2008) un ghiacciaio che scorreva nella foresta pluviale. Soprattutto a causa delle forti nevicate degli anni '90. Ora quello stesso ghiacciaio è quasi un chilometro più corto, in gran parte a causa di nevicate più leggere negli anni successivi.

Note a piè di pagina

[1] Rivedere i calcoli del calore di fusione per lo scioglimento del ghiaccio in acqua