Di quale missione stiamo parlando?
127 anni fa partì l'esploratore ed esploratore norvegese Fridtjof Nansen
L'idea della missione era quella di ricreare il viaggio storico dell'esploratore polare norvegese.
NomeMosaico(Interdisciplinary Drifting Observatory for Arctic Climate Research) riflette la complessità e la diversità di questa spedizione.
In effetti, MOSAiC è il primo per tutto l'annospedizione nell'Artico centrale per studiare il sistema climatico della regione. Il progetto, con un budget totale di oltre 140 milioni di euro, è stato sviluppato da un consorzio internazionale di importanti istituti di ricerca polare guidato dall'Alfred Wegener Institute e dall'Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI).
Cosa ha studiato la missione?
Il Polarstern ha trascorso un anno nel nord polare. A proposito, la maggior parte del tempo i suoi motori erano spenti. Di conseguenza, poteva semplicemente andare alla deriva sul ghiaccio marino. Ciò ha reso la raccolta dei dati più accurata e la missione stessa più sostenibile.
Allora, cosa volevano scoprire gli scienziati? Non si preoccupavano solo del clima dell'Artico, gli esperti cercavano di capire esattamente come stava cambiando.
Esperti internazionali hanno condotto ricerche in 5 principali aree di interesse. Studiato in vari laboratori scientificiatmosfera, oceano, ghiaccio marino EecosistemaArtico.
Atmosfera
Conseguenze in nessun altro posto sul nostro pianetai cambiamenti climatici non sono così grandi ed evidenti come nell'Artico. Comprendere questi effetti è l'obiettivo principale delle misurazioni che verranno effettuate durante la spedizione MOSAiC. Le misurazioni sono state effettuate dalla superficie del ghiaccio agli strati superiori della stratosfera ad un'altitudine di 35 km.
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I ricercatori hanno prestato particolare attenzioneprocessi locali su piccola scala sulla superficie del ghiaccio e dell'oceano, caratteristiche delle nuvole artiche. E anche come diversi tipi di nuvole influenzano la luce solare ed emettono la propria radiazione termica. Gli esperti hanno anche studiato le nevicate nell'Artico: come si forma la neve nelle nuvole e come il processo è influenzato da minuscole particelle di aerosol e goccioline nell'atmosfera della regione.
Ogni volta che un piccolocrack, una grande quantità di calore e vapore acqueo penetra in profondità nell'atmosfera, riscaldandola. E grazie al cambiamento climatico, queste crepe si stanno formando molto più spesso. Inoltre, il vapore acqueo che fuoriesce dalle fessure provoca la formazione di nuvole che, a loro volta, alterano drasticamente l'equilibrio termico dell'Artico. Il fatto che abbiano un effetto di riscaldamento o raffreddamento dipende dall'altezza e dalle caratteristiche della rispettiva nuvola: questo è ciò che gli scienziati stavano cercando di scoprire. Inoltre, si chiedevano se queste nuvole fossero composte principalmente da cristalli di ghiaccio o, nonostante le basse temperature nell'Artico centrale, da goccioline di acqua liquida?
Oceano
Negli ultimi decenni, i ricercatorihanno studiato ripetutamente l'Oceano Artico e, ad esempio, la temperatura dell'acqua o le correnti a diverse profondità. Tuttavia, questo lavoro di ricerca consisteva principalmente in visite occasionali alle regioni con rompighiaccio o brevi voli di ricerca durante i mesi estivi. Di conseguenza, la maggior parte dei dati è stata raccolta in pochi mesi (estivi). Durante la spedizione MOSAiC, gli scienziati sono stati per la prima volta in grado di monitorare un'ampia gamma di parametri fisici durante tutto l'anno utilizzando una rete distribuita creata sul lastrone di ghiaccio.
Uno dei compiti centrali della ricerca,che è stato fornito da MOSAiC, per fornire una migliore comprensione dell'evoluzione del ghiaccio marino. Il lavoro degli oceanografi si è concentrato in particolare sulla circolazione dell'oceano negli strati superiori dell'acqua. Vale a dire, sulla circolazione su larga scala delle correnti oceaniche che trasportano enormi quantità di acqua dentro e fuori l'Artico.
Ghiaccio
Il cambiamento climatico sta trasformando l'Articomare di ghiaccio. Oggi è più sottile, più giovane e più incline alla deriva rispetto al ghiaccio tradizionale multistagionale spesso diversi metri. Ma il ghiaccio non è solo una barriera chiaramente visibile tra l'oceano e l'atmosfera; ha anche una grande influenza sui vari processi che avvengono in entrambi.
Inoltre, il ghiaccio marino interagisce conl'ecosistema artico e le sostanze prodotte dagli organismi artici. A loro volta controllano i processi biogeochimici in tutta la regione. Alla luce di queste complesse interconnessioni, sorge una domanda vitale: dati i cambiamenti nel ghiaccio, come sta cambiando il clima nell'Artico e come questo influenzerà il clima in altre parti della Terra?
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Di conseguenza, il ghiaccio marino come centraleun elemento del clima e dell'ecosistema dell'Artico è diventato una delle principali aree di ricerca della spedizione MOSAiC. Per la prima volta, i ricercatori hanno avuto la capacità di monitorare continuamente i cambiamenti nel ghiaccio durante ogni stagione.
Ecco le principali domande che gli scienziati hanno posto
- Quando si formano creste di ghiaccio o canali in ghiaccio? In che modo le correnti oceaniche e i venti nell'atmosfera provocano la deriva del ghiaccio?
- Come stanno cambiando gli scambi locali e regionalienergia quando si cambia lo spessore e le caratteristiche della neve e del ghiaccio marino? In che modo i cambiamenti nelle rispettive stagioni influenzano il bilancio annuale complessivo? E come appaiono questi processi e cambiamenti sui satelliti e negli studi sui modelli?
- Quali passi è necessario intraprendere per migliorarecapire le condizioni del ghiaccio marino e, infine, fare previsioni migliori? Questi studi combinano direttamente i risultati degli oceanografi e, a loro volta, servono come base per la ricerca condotta dal team atmosferico.
ecosistema
Parte centrale dell'Oceano Artico -uno degli habitat più estremi della Terra. Mesi di completa oscurità, temperature dell'acqua sotto lo zero e ghiaccio marino per gran parte dell'anno sono tra le tante condizioni naturali uniche della regione. Sebbene sembrino tutti estremi dal punto di vista umano, l’Oceano Artico ospita migliaia di specie di minuscole piante (microalghe) e animali. Vivono all'interno o attaccati al ghiaccio marino nella colonna d'acqua (plancton), così come nelle acque e sul fondo del mare.
Anche se negli ultimi decenni è stato raggiuntoprogressi significativi nello studio dell'ecosistema artico, la comprensione del suo funzionamento rimane un contributo importante degli scienziati MOSAiC. Il campionamento durante tutto l'anno e il lavoro sperimentale dei biologi hanno fornito una comprensione unica dell'intera rete alimentare e dell'importanza dei suoi membri.
Per comprendere meglio l'ecosistema unicoregione, i biologi MOSAiC hanno prelevato campioni di ghiaccio e acqua utilizzando un’ampia gamma di strumenti. Sono stati condotti molti esperimenti per studiare le interazioni della rete alimentare e le risposte ai cambiamenti ambientali.
La comprensione dell'ecosistema artico ora hacritico poiché l'Oceano Artico sta subendo drammatici cambiamenti ambientali con la perdita del ghiaccio marino estivo e l'aumento della temperatura dell'acqua. La ricerca MOSAiC è una pietra miliare nel dare forma ai prossimi decenni di ricerca biologica marina nell'Artico, inoltre i risultati possono guidare la società nella giusta direzione quando si prendono decisioni strategiche sul cambiamento climatico.
Cosa hai trovato?
A bordo del RV Polarstern e sul mare ghiacciato accantolui, nel cosiddetto campo di ghiaccio, ha creato centri di ricerca su larga scala dedicati agli aspetti chiave del sistema climatico artico comune.
Il leader della spedizione, il professor Markus Rex, è tornato con un importante avvertimento all'umanità. "Il ghiaccio marino sta morendo", ha avvertito.
“Questa regione è in pericolo.Siamo stati in grado di vedere come il ghiaccio scompare anche in aree dove avrebbe dovuto essere spesso diversi metri, anche al Polo Nord stesso - questo ghiaccio non c'è più ", ha detto uno scienziato dell'Istituto Alfred Wegener durante una conferenza stampa a Bremerhaven. ..
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In estate, i ricercatori ne sono stati personalmente convintiil drammatico impatto del riscaldamento globale sul ghiaccio nella regione, che secondo il leader della missione Marcus Rex è considerato "l'epicentro del cambiamento climatico".
"Potevamo vedere ampi tratti di mare aperto,raggiungendo quasi il polo, circondato da ghiaccio che è stato crivellato di buchi creati da uno scioglimento massiccio ", spiega Rex. La sua conclusione principale, che vale la pena ascoltare per tutti: "Il ghiaccio artico sta scomparendo a una velocità incredibile". Le osservazioni dei ricercatori sono state confermate da immagini dai satelliti statunitensi che mostrano che il ghiaccio marino artico ha raggiunto il suo secondo minimo estivo più basso registrato dal 2012 nel 2020.
Analisi dei campioni di missione
La missione Polarstern, soprannominata MOSAIC,ha trascorso un totale di 389 giorni a raccogliere dati sull'atmosfera, l'oceano, il ghiaccio marino e gli ecosistemi per aiutare a valutare l'impatto del cambiamento climatico sulla regione e sul mondo. Per effettuare ricerche sul ghiaccio marino, sono stati installati quattro posti di osservazione entro un raggio massimo di 40 km intorno alla nave.
I ricercatori raccolgono campioni d'acqua da sotto il ghiaccionella notte polare per studiare il plancton di piante e batteri e capire meglio come funziona l'ecosistema marino in condizioni estreme. La spedizione da 140 milioni di euro (165 milioni di dollari) ha anche portato a terra oltre 1.000 campioni di ghiaccio.
Ora che sta arrivando l'Odissea ArticaAlla fine inizierà un serio lavoro sull'analisi dei campioni e dei dati ottenuti o registrati in loco. Il processo di analisi richiederà fino a due anni. L'obiettivo principale è sviluppare modelli che prevedano che tipo di ondate di caldo, forti piogge o tempeste saranno tra 20, 50 o 100 anni.
“Per costruire modelli climatici, abbiamo bisognoosservazioni in loco ", ha spiegato Radians Kalmer, una ricercatrice presso l'Università del Colorado che era a bordo della Polarstern da giugno a settembre, in un'intervista con AFP. Il team ha utilizzato i droni per misurare la temperatura, l'umidità, la pressione e la velocità del vento per creare un'immagine delle condizioni nella regione, che sarebbe "molto utile per creare un modello climatico accurato", ha detto.
Difficoltà di missione
Dal momento in cui la nave è partita da Tromsø,Norvegia, 20 settembre 2019, il team ha osservato lunghi mesi di oscurità totale, con temperature fino a -39,5 gradi Celsius. Inoltre, i partecipanti alla missione hanno notato circa 20 orsi polari. Trascurabile per un campo di ricerca così vasto e anni di osservazione.
In primavera la missione è stata quasi interrotta a causa della pandemiacoronavirus. Tuttavia, COVID-19 ha interrotto solo brevemente la spedizione, ma non perché i partecipanti si fossero ammalati. Le restrizioni hanno costretto la nave a lasciare il ghiaccio ad un certo punto per andare per il prossimo turno di scienziati. Altre navi e aerei avrebbero dovuto portare i partecipanti direttamente a Polarstern, ma le restrizioni ai viaggi internazionali lo hanno reso quasi impossibile all'inizio e alla metà di quest'anno.
Durante la spedizione, diverse centinaiaricercatori di 20 paesi hanno trascorso del tempo a bordo di una nave tedesca che ha viaggiato con il ghiaccio lungo una rotta del vento, essenzialmente alla deriva attraverso i ghiacciai. Il viaggio stesso è stato un'enorme sfida logistica. È anche importante notare il problema di nutrire l'equipaggio. Durante i primi tre mesi, il carico della nave consisteva in 14.000 uova, 2.000 litri di latte e 200 kg di svedese.
Tuttavia, lo chef della nave Sven Schneider ha dichiarato che luinon ha sottovalutato l'importanza del suo ruolo nella missione. "Il mio compito era mantenere il morale di 100 persone che vivono nell'oscurità totale", ha detto in un'intervista al settimanale tedesco Die Zeit.
Quale futuro ha in serbo l'Artico per l'umanità?
Il leader della spedizione, il professor Markus, ha descritto il progetto MOSAiC come un enorme successo.
Ha spiegato che la massa di dati e campioni cheora di proprietà dei ricercatori, creerà una simulazione accurata. Gli scienziati lo usano per prevedere il futuro cambiamento climatico, che sarà molto più affidabile.
Secondo lui, gli scienziati MOSAiC sono riusciti a mostrare il funzionamento interno di un orologio intricato.
“Abbiamo considerato tutti gli elementi fino ai variviti di questo sistema artico. E ora comprendiamo l'intero movimento meglio che mai. E forse possiamo ricreare questo sistema artico su un modello di computer ", ha detto ai giornalisti della BBC.
Il ghiaccio galleggiante si è ritirato in un'area di poco meno di 3,74milioni di mq km (1,44 milioni di miglia quadrate). L'unica volta che questo minimo è stato rotto è stato nel 2012, quando l'area della banchisa si è ridotta a 3,41 milioni di chilometri quadrati.
La tendenza al ribasso è di circa il 13% nel decennio, in media per settembre.
"Questo riflette il riscaldamento nell'Artico", concludeProfessor Rex. "Il ghiaccio sta scomparendo e se avremo un Artico libero dai ghiacci in pochi decenni, avrà un grave impatto sul clima di tutto il mondo".
Come è andata la missione?
Per un anno la nave Polarstern lo fuil centro della più grande spedizione di ricerca artica nella storia, trascorrendo un intero ciclo di un anno in un labirinto di enorme ghiaccio artico. La nave da ricerca, nave ammiraglia dell'Istituto Alfred Wegener, ha completato la sua missione ed è diventata un simbolo della ricerca polare tedesca e internazionale.
Commissionato originariamente nel 1982anno, la Polarstern rimane una delle navi da ricerca polare più moderne e versatili al mondo. Tra il 1999 e il 2001, la nave è stata completamente ristrutturata ed è ora dotata delle attrezzature e della tecnologia più moderne.
Dopo aver percorso circa 50.000 miglia nautiche all'anno,Polarstern ha intrapreso ricerche scientifiche e ha anche rifornito le scorte delle stazioni di ricerca presso l'Istituto Alfred Wegener come Neumayer Station III. È un istituto di ricerca in Antartide, servito tutto l'anno. Fino al 2019, Polarstern ha coperto oltre 1,7 milioni di miglia nautiche, ovvero circa 3,2 milioni di km.
Licenza CC
Tandem Polarstern e MOSAiC
Anche per l'affidabile Polarstern e i suoi espertiteam, la spedizione MOSAiC ha rappresentato una sfida seria. Solo grazie a particolari dettagli tecnici questa nave poteva diventare il centro di una spedizione di una missione su così larga scala. Polarstern non è solo in grado di operare nella zona del pack, il ghiaccio marino spesso almeno 3 metri, che esiste da più di 2 cicli annuali di crescita e scioglimento. Sotto forma di estesi campi di ghiaccio, si osserva principalmente nel bacino artico. In poche parole, ghiaccio pluriennale.
Con il suo scafo in acciaio a doppia parete e 20.000 cavalli, la Polarstern sfonda facilmente spessi strati di ghiaccio speronando.
Equipaggiato per operazioni a lungo terminecon temperature invernali artiche fino a –50 ° C, Polarstern è anche in grado di resistere all'inverno nel ghiaccio dei mari polari. Tuttavia, l'interno della nave, dove lavorano e vivono circa 100 ricercatori, tecnici e membri dell'equipaggio MOSAiC, non è affatto freddo.
Anche Polarstern ne aveva variveicoli - elicotteri, motoslitte, Pistenbullies, ecc. Ciò ha consentito ai ricercatori di misurare e raccogliere dati non solo presso l'osservatorio centrale, ma anche in una rete distribuita a distanza. I sistemi informatici di bordo all'avanguardia hanno garantito la registrazione, l'archiviazione e la trasmissione affidabili e regolari di tutti i dati scientifici raccolti.
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