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Il cambiamento climatico prodotto dall’uomo e il conseguente aumento delle temperature hanno reso le regioni polari del nostro pianeta delle “osservate speciali”. Monitorare nel dettaglio e in profondità le trasformazioni di queste vaste aree ghiacciate è diventato fondamentale per tenere sotto controllo gli effetti e le conseguenze del riscaldamento globale. Ma come si fa ad ottenere dati accurati su regioni così estese e inospitali?

È il problema di cui si è occupato un gruppo italo-francese di studiosi che, partendo da un’estesa campagna di carotaggi nella stazione Concordia, in Antartide, è riuscito a misurare per la prima volta le proprietà dielettriche del firn nelle frequenze elettromagnetiche che vengono utilizzate dai satelliti per le attività di telerilevamento. Con i dati raccolti – pubblicati su “Cold Regions Science and Technology”, rivista di riferimento del settore – è quindi nato un modello che permette di interpretare con grande accuratezza i dati satellitari e stimare di conseguenza le variazioni dello spessore dei ghiacci antartici.

“Lo strato più superficiale è di grande importanza per la misura dell’intero spessore della calotta antartica, perché è caratterizzato da una grande variabilità fisica”, spiega Marco Bittelli, professore al Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-Alimentari dell’Università di Bologna, tra gli autori dello studio. “In particolare, è importante conoscere le sue proprietà dielettriche e la loro variabilità a seconda della profondità e della struttura del ghiaccio”.

Grazie a nuovi satelliti dell’ESA e della NASA è infatti oggi possibile esplorare anche gli strati più profondi delle calotte polari, interpretando le onde elettromagnetiche e la loro interazione con il ghiaccio. Possono farlo sia i satelliti passivi, che misurano cioè le radiazioni naturali emesse dal pianeta nelle diverse lunghezze d’onda, oppure quelli attivi, che generano onde elettromagnetiche e osservano poi come queste vengono riflesse, rifratte o assorbite. In ogni caso, però, per ottenere dei dati utili sono necessari modelli matematici che devono essere calibrati e validati misurando sul posto le caratteristiche elettromagnetiche dei ghiacci.

Per farlo, è nato un progetto del Programma Nazionale di Ricerche in Antartide, finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca e sviluppato nella stazione sperimentale italo-francese Concordia. Qui sono stati fatti carotaggi fino a 106 metri di profondità per poter misurare direttamente le proprietà dielettriche del firn. E le misure sono state poi ripetute anche in Italia, nel Laboratorio del Freddo dell’Università degli Studi di Firenze.

“I risultati delle misure e delle analisi che abbiamo realizzato hanno permesso di mettere in evidenza le proprietà fisiche più rilevanti per il comportamento di interazione tra onde elettromagnetiche e ghiaccio, come la densità e la struttura cristallografica”, dice il professor Bittelli. “A partire da questi dati, tramite simulazioni numeriche, abbiamo quindi sviluppato modelli fisico-matematici del comportamento dielettrico grazie ai quali è possibile interpretare al meglio i dati satellitari e quindi stimare con precisione lo spessore della calotta antartica”.

Il progetto è coordinato dal professor Alberto Toccafondi del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione e Scienze Matematiche dell’Università degli studi di Siena. Insieme all’Università di Bologna, con il Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-Alimentari, partecipano il Dipartimento di Chimica “Ugo Schiff” dell’Università degli Studi di Firenze e l’Istituto di fisica applicata “Nello Carrara” del Consiglio Nazionale delle Ricerche.

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