La misurazione del livello medio del mare è fondamentale per comprendere gli impatti del cambiamento climatico e l’effetto dei gas serra. Il livello medio del mare è calcolato attraverso l’altimetria satellitare, che fornisce dati precisi sull’altezza media degli oceani, evitando distorsioni causate da onde o vento. Queste misurazioni sono cruciali perché il livello del mare è influenzato da vari fattori, tra cui l’espansione termica dovuta all’aumento delle temperature globali, causata principalmente dall’accumulo di gas serra nell’atmosfera.

Le stazioni di marea monitorano le maree quotidiane, fornendo dati storici che, combinati con le misurazioni satellitari, permettono di calcolare una media globale. Questi dati sono poi adattati per tenere conto delle variazioni stagionali. Dall’inizio degli anni '90, gli altimetri radar a bordo dei satelliti misurano l’altezza della superficie del mare, fornendo informazioni vitali sulle tendenze a lungo termine del livello del mare.

Per quantificare quanto l’innalzamento del livello del mare sia attribuibile all’espansione termica — un risultato diretto del riscaldamento globale causato dai gas serra — gli scienziati analizzano la temperatura della superficie del mare. Questo è fatto tramite boe ormeggiate e alla deriva, satelliti, e campioni d’acqua raccolti da navi. La parte superiore dell’oceano è monitorata da una flotta di robot acquatici, mentre le profondità maggiori sono esplorate da strumenti specializzati lanciati da navi di ricerca oceanografica.

In sintesi, la misurazione del livello medio del mare è un processo complesso che richiede tecnologie avanzate e dati raccolti da molteplici fonti. Queste misurazioni sono essenziali per tracciare le conseguenze del cambiamento climatico e per comprendere come l’incremento dei gas serra influenzi il nostro pianeta, in particolare l’innalzamento del livello del mare, che rappresenta una delle più grandi minacce per le comunità costiere in tutto il mondo.

Il livello del mare sta aumentando

Il livello medio globale del mare è aumentato di circa 21-24 centimetri dal 1880

Il cambiamento climatico è una delle principali cause dell’innalzamento del livello medio globale del mare, che ha registrato un incremento di circa 21-24 centimetri dal 1880, con un terzo di questa crescita verificatasi negli ultimi 25 anni. Questo fenomeno è attribuibile in gran parte allo scioglimento dei ghiacciai e delle calotte glaciali, nonché all’espansione termica delle acque marine a causa dell’aumento delle temperature globali.

Le emissioni di gas serra sono un fattore chiave nel riscaldamento globale, contribuendo significativamente all’espansione termica degli oceani e allo scioglimento dei ghiacci. Sebbene si preveda che il livello del mare possa aumentare di almeno 0,3 metri rispetto ai livelli del 2000 entro la fine del secolo, questo scenario potrebbe essere mitigato se le emissioni di gas serra saranno ridotte seguendo un percorso di emissioni più sostenibile nei prossimi decenni.

Per contrastare l’innalzamento del livello del mare e mitigare gli impatti del cambiamento climatico, è fondamentale adottare politiche efficaci per la riduzione delle emissioni di gas serra e promuovere uno sviluppo sostenibile che tenga conto della salute del nostro pianeta.

Livello del mare osservato dall'inizio del record dell'altimetro satellitare nel 1993 (linea nera), più stime indipendenti dei diversi contributi all'innalzamento del livello del mare: espansione termica (rosso) e aggiunta di acqua, principalmente a causa dello scioglimento del ghiacciaio (blu). Sommate insieme (linea viola), queste stime separate corrispondono molto bene al livello del mare osservato. Grafico NOAA Climate.gov . Clicca sull'immagine per ingrandire.

Gravimetria satellitare

Le osservazioni gravimetriche realizzate dai satelliti GRACE hanno fornito una visione dettagliata del cambiamento climatico, evidenziando l’innalzamento dei livelli del mare causato dallo scioglimento dei ghiacci polari. Questo fenomeno è strettamente legato all’aumento delle concentrazioni di gas serra nell’atmosfera, che intensificano l’effetto serra e portano al riscaldamento globale.

La missione Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), un’iniziativa congiunta della NASA e del Centro aerospaziale tedesco (DLR), ha impiegato due satelliti, GRACE-1 e GRACE-2, per misurare le variazioni nella massa d’acqua terrestre e oceanica. Lanciati nel marzo 2002, i satelliti hanno tracciato lo stoccaggio di acqua sotto forma di acque sotterranee, fiumi, neve e ghiaccio, nonché i cambiamenti di massa all’interno degli oceani e il trasferimento di acqua tra terra e mare.

Il cambiamento climatico accelera la perdita di ghiaccio vicino ai poli, un fattore critico nell’innalzamento del livello del mare. I dati mostrano che la Groenlandia, in particolare, contribuisce significativamente a questo aumento, con una fusione che è passata da 0,09 mm/anno nel periodo 1992-2001 a 0,59 mm/anno nel decennio successivo, rappresentando un incremento notevole nell’equivalente mondiale di aumento del livello del mare.

L’impiego di sensori Argo galleggianti, insieme ai dati GRACE, ha permesso di monitorare con precisione questi cambiamenti, offrendo una comprensione più approfondita dell’impatto dei gas serra sul nostro pianeta e sottolineando l’urgente necessità di azioni volte a mitigare il cambiamento climatico.

Misura del ghiaccio sciolto

Misure aeree

Durante gli anni '90, le tecniche di altimetria laser a bordo degli aerei hanno evidenziato una preoccupante tendenza: le calotte glaciali della Groenlandia si stavano riducendo con una velocità allarmante nelle aree costiere, un fenomeno che ha acceso i riflettori sull’urgente questione del cambiamento climatico. Il cambiamento climatico, accelerato dall’emissione di gas serra, sta influenzando la stabilità delle calotte polari, con conseguenze potenzialmente devastanti per il livello globale del mare.

L’Airborne Topographic Mapper (ATM) della NASA, un sofisticato altimetro laser, gioca un ruolo cruciale nel monitorare questi cambiamenti. Questo strumento, sviluppato presso la NASA Wallops Flight Facility, misura le variazioni dell’altezza della superficie glaciale con una precisione millimetrica. Funziona emettendo un fascio laser verso il ghiaccio e calcolando il tempo necessario per il ritorno del segnale all’aereo, solitamente in volo ad un’altezza di 1000-2000 piedi dal suolo. Incrociando questi dati temporali con le coordinate precise fornite dai sistemi GPS e inerziali, l’ATM può delineare la topografia glaciale con un margine di errore di appena quattro pollici.

Queste misurazioni sono essenziali per comprendere l’impatto del riscaldamento globale e dei gas serra sulle dinamiche delle calotte glaciali. Attraverso la continua raccolta di dati, gli scienziati possono tracciare le tendenze di fusione del ghiaccio e prevedere le future variazioni del livello del mare, fornendo informazioni vitali per le strategie di mitigazione del cambiamento climatico.

Interferometria radar

Le tecniche di interferometria radar con apertura sintetica satellitare misurano la velocità di spostamento dei ghiacci, nonché la posizione della linea di messa a terra ossia quella linea che separa i ghiacci dalla roccia.

Paleo-osservazioni

L'antico livello del mare e le sue variazioni nel corso dei secoli possono essere misurati usando gli studi paleontologici. Ad esempio uno studio interessante è stato fatto esaminando le terrazze di corallo che, a causa del sollevamento tettonico, erano state spinte da 20 a 140 metri al di sopra del livello attuale del mare in Papua Nuova Guinea. I ricercatori hanno collegato l'ascesa e la caduta episodica del livello del mare, tra 75.000 e 25.000 anni fa.

Altimetria satellitare

I primi anni '80 videro il primo tentativo di misurare le lastre di ghiaccio usando l'altimetria radar satellitare, con osservazioni limitate della Groenlandia e dell'Antartide. Da allora, tuttavia, la tecnologia dell'altimetria è diventata un importante mezzo per osservare la calotta glaciale e l'equilibrio di massa glaciale, ovvero il registro dei guadagni e delle perdite nella massa glaciale.

Modellazione di ghiaccio

La modellazione della lastra di ghiaccio è fondamentale per qualsiasi proiezione futura dell’innalzamento del livello del mare.

Dilatazione termica

Il riscaldamento della Terra è dovuto principalmente all'accumulo di gas serra che intrappolano il calore e oltre il 90% di questo calore intrappolato viene assorbito dagli oceani.

Il volume d'acqua aumenta con la temperatura a causa dell'espansione termica, altro importante fattore dell'aumento del livello del mare. Il tasso stimato di espansione termica, dal 1971 al 2010, è compreso tra 0,4 e 0,8 mm all'anno .

Le misurazioni della temperatura della superficie del mare, prese da navi, satelliti e sensori di deriva, insieme alle misurazioni sotterranee e alle osservazioni sull'innalzamento globale del livello del mare, portano i ricercatori a concludere che questo riscaldamento dell'oceano superiore nell'arco di quattro decenni è praticamente certo. Un contributo all'innalzamento del livello del mare di circa 0,1 millimetri all'anno mediante riscaldamento delle acque oceaniche profonde, da 700 metri a 2000 metri, è considerato probabile .

Le misurazioni oceaniche sono troppo recenti per consentire un confronto significativo con il passato. Tuttavia, i dati rivelano che i cambiamenti di temperatura influiscono sul volume dell'acqua di mare in funzione della stagione. I movimenti stagionali delle piogge comportano cambiamenti nella massa d'acqua provocando delle fluttuazioni del livello del mare. Questa fluttuazione può raggiungere anche il centimetro.

Galleggianti Argo e osservazioni in situ

Il dispiegamento di sensori galleggianti attraverso gli oceani del mondo, noto come progetto Argo, ha raggiunto una massa critica nel 2007, con circa 3.000 dispositivi messi alla deriva per misurare la temperatura e la salinità dell’oceano. Questi sensori descrivono l'espansione oceanica, l'innalzamento del livello del mare termosterico che è una conseguenza dell'assorbimento del calore oceanico.

I galleggianti Argo giocano un ruolo fondamentale nei recenti studi sulle tendenze del contenuto di calore oceanico.

Altimetria satellitare

Dal 1992 NASA, NOAA e partner europei hanno monitorato la topografia della superficie oceanica globale con missioni satellitari di altimetro oceanico congiunte da un'orbita a 1.336 km sopra la superficie dell'oceano. Gli altimetri radar dei veicoli spaziali misurano la distanza precisa tra il satellite e la superficie del mare. Questo disco è iniziato con TOPEX / Poseidon, seguito da Jason-1 e dalla Ocean Topography Mission su Jason-2, e sarà proseguito da Jason-3.

L'altimetria radar dall'orbita ha rivoluzionato le osservazioni globali a livello del mare, catturando le variazioni su gran parte degli oceani del pianeta ogni 10 giorni. Le prime misurazioni sufficientemente precise per tenere traccia dei cambiamenti nel livello medio del mare sono iniziate con il lancio del satellite NASA-CNES TOPEX / Poseidon nel 1992 (CNES è l'agenzia spaziale francese). Il veicolo spaziale era equipaggiato con due altimetri e un radiometro a microonde, corretti per gli effetti del vapore acqueo sulla trasmissione del segnale radar.

TOPEX, la missione di Poseidon si è conclusa nel 2006, ma il lancio di Jason-1 nel 2001 e Jason-2 nel 2008 ha permesso di continuare la misurazione a livello del mare a lungo termine.

La vista orbitale ha permesso di analizzare le variazioni stagionali e annuali, ad esempio è stato visto un significativo aumento del livello medio del mare durante il potente evento El Niño del 1997-98, e un calo del livello del mare nel 2011 associato con La Niña .

Proiezioni empiriche

Le proiezioni dell'innalzamento globale del livello del mare entro il 2100, l'anno in cui i modellatori climatici si concentrano tipicamente, variano ampiamente in base ai metodi di modellizzazione scelti e alle ipotesi: il tasso di aumento delle emissioni di gas serra, ad esempio, e in particolare il modo in cui le lastre di ghiaccio risponderanno all'aria calda e l'acqua dell'oceano.

Le proiezioni per il secolo a venire si concentrano sui due maggiori contributori: l'espansione termica dell'acqua di mare e lo scioglimento dei ghiacci.

Livello del mare osservato dagli indicatori di marea (grigio scuro) e dai satelliti (grigio chiaro) dal 1800-2015, con il livello del mare futuro fino al 2100 in sei possibili scenari futuri (linee colorate). Gli scenari differiscono in base ai potenziali tassi futuri di emissioni di gas serra e alle differenze nei tassi plausibili di perdita di ghiacciai e calotte glaciali. Clicca sull'immagine per ingrandire.

Jerry Silver, Global Warming And Climate Change Demystified, 2008

Climate Change: Global Sea Level, NOAA

NASA

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