Quanto ghiaccio è racchiuso nei ghiacciai del mondo e dove si concentra? Una nuova ricerca coordinata dall’Università Ca’ Foscari Venezia, in collaborazione con l’Istituto di scienze polari del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Isp), aggiorna la mappa globale del volume dei ghiacciai, offrendo una stima più accurata della distribuzione del ghiaccio. Lo studio, pubblicato sulla rivista Scientific Data di Nature, presenta IceBoost v2.0, un modello di machine learning sviluppato da Niccolò Maffezzoli, fisico e ricercatore dell’Università Ca’ Foscari Venezia, associato al Cnr-Isp.
Il modello è stato addestrato su oltre 7 milioni di misure dello spessore del ghiaccio, raccolte in diverse regioni del pianeta. IceBoost v2.0 integra queste informazioni con 26 variabili fisiche e geometriche, tra cui la pendenza e la curvatura del terreno, la velocità del ghiaccio e la temperatura. Il risultato è una ricostruzione, punto per punto, dello spessore del ghiaccio e, di conseguenza, del volume di ciascun ghiacciaio censito dal Randolph Glacier Inventory, la più aggiornata mappatura globale dei ghiacciai, con l’esclusione delle calotte polari. I risultati del modello possono essere consultati attraverso una web app interattiva, che permette di esplorare i dati relativi ai ghiacciai di tutto il mondo (https://nmaffe.github.io/iceboost_webapp/)
Secondo la nuova stima, i ghiacciai del pianeta racchiudono complessivamente circa 150mila km cubi di ghiaccio. Se tutto questo ghiaccio si sciogliesse, con l’esclusione delle calotte glaciali di Antartide e Groenlandia, il livello medio globale dei mari aumenterebbe di circa 32,3 centimetri. La stima complessiva è in linea con quella di precedenti studi. La novità di IceBoost v2.0 riguarda soprattutto la capacità di descrivere con maggiore precisione come il ghiaccio è distribuito all’interno dei singoli ghiacciai. Il modello, infatti, arriva a fornire stime fino al 40% più vicine alle misure effettuate sul campo. Un caso particolarmente significativo è quello del Geikie Plateau, nella Groenlandia orientale. Qui il ghiaccio raggiunge uno spessore di circa 2 km e IceBoost v2.0 stima una quantità di ghiaccio quasi doppia rispetto alle precedenti valutazioni.
“La distribuzione dello spessore del ghiaccio è una variabile fondamentale per i modelli glaciologici e climatici”, spiega Niccolò Maffezzoli.“Per prevedere come evolveranno i ghiacciai al 2100 e il loro contributo all’innalzamento del livello dei mari serve conoscerne lo stato attuale con il maggiore dettaglio possibile. Ricercatrici e ricercatori del Glacier Model Intercomparison Project (GlacierMIP4) che si stanno occupando delle prossime simulazioni per informare l’IPCC sull’evoluzione dei ghiacciai al 2100 utilizzeranno IceBoost v2.0 come unica rappresentazione della situazione attuale”.
Il nuovo dataset offre una base utile anche per orientare future campagne di misura e pianificare investimenti scientifici. Le mappe di IceBoost v2.0 indicano, infatti, le aree per le quali le stime sono più affidabili e quelle dove servono ulteriori dati, come le catene dell’Himalaya, il Karakoram e i grandi “ice fields” della Patagonia. La ricerca ha inoltre ricadute fondamentali sulla gestione delle risorse idriche. I ghiacciai alimentano fiumi, ecosistemi, agricoltura e comunità locali supportando un totale di 1,9 miliardi di persone in tutto il globo. Conoscere meglio lo spessore e il volume del ghiaccio aiuta a costruire scenari più affidabili sulla disponibilità futura di acqua dolce, specialmente nelle zone più aride che si stanno desertificando, come il Sud America.
“I ghiacciai sono sistemi complessi. La fisica che li descrive è nota. Tuttavia, molti parametri che entrano nelle equazioni sono ignoti oppure le variabili sono difficilmente misurabili”, conclude Maffezzoli. “I modelli basati su machine learning offrono un approccio alternativo. Imparano dai dati, formulando previsioni senza una descrizione fisica imposta a priori. Spesso, se abbiamo dati sufficienti, questo approccio è vincente. In futuro andremo verso lo sviluppo di modelli ibridi, in cui la descrizione fisica e l’apprendimento dalle misure sperimentali lavoreranno insieme per produrre stime più accurate. Dobbiamo fare in fretta, i ghiacciai alle medie latitudini, Alpi comprese, scompariranno entro qualche decennio”.
La ricerca è stata resa possibile grazie a una fellowship Marie Skłodowska-Curie Actions del programma Horizon Europe (progetto SKYNET) ed è stata realizzata in collaborazione con l’Università della California Irvine, il Jet Propulsion Laboratory della NASA, Dartmouth College e l’Università di Copenaghen.