Zone di Accumulo e la Quota della Linea di Equilibrio
Un ghiacciaio è un sistema in continuo movimento tra due forze opposte: l'accumulo di neve e ghiaccio nelle zone più elevate e la perdita di massa per fusione, evaporazione e calving nelle zone più basse. Il confine invisibile che separa questi due domini si chiama linea di equilibrio, o ELA dall'inglese Equilibrium Line Altitude. Capire dove si trova questa linea e come si sposta nel tempo è fondamentale per comprendere la salute di un ghiacciaio e le sue risposte al cambiamento climatico.
La ELA non è una soglia fissa incisa nella roccia. Varia stagionalmente, annualmente e nel lungo periodo in risposta alle precipitazioni nevose invernali, alle temperature estive, all'esposizione solare e all'inclinazione del pendio. Negli anni con abbondanti nevicate e estati fresche, la ELA scende, favorendo l'accumulo. Negli anni siccitosi con estati calde, risale, amplificando le perdite. Quando la ELA media di lungo periodo sale al di sopra della sommità di un ghiacciaio, il corpo glaciale è condannato a scomparire, anche in assenza di ulteriori variazioni climatiche.
La Zona di Accumulo
La zona di accumulo occupa la parte superiore del ghiacciaio, al di sopra della linea di equilibrio. Qui le precipitazioni nevose annue superano le perdite per fusione e sublimazione, e il bilancio di massa è positivo. La neve fresca che cade si trasforma gradualmente in ghiaccio glaciale attraverso un processo di compattazione e ricristallizzazione che avviene nell'arco di anni o decenni.
La prima tappa di questa trasformazione è la neve fresca, con densità molto bassa. Con il passare del tempo e il peso delle nevicate successive, i cristalli si compattano in firn, un materiale granuloso con densità intermedia tra neve e ghiaccio. Il firn trattiene ancora aria negli spazi interstiziali tra i grani. Dopo anni di ulteriore compressione, questi spazi si chiudono e il firn si trasforma in ghiaccio glaciale vero e proprio, con densità superiore a 830 chilogrammi per metro cubo. Sul ghiacciaio Mer de Glace nel Massiccio del Monte Bianco, questo processo richiede mediamente dai quindici ai venti anni nelle zone di accumulo più attive.
La zona di accumulo è anche la sorgente del flusso glaciale. Il ghiaccio formatosi in quota si muove verso valle per deformazione interna e scivolamento basale, alimentando costantemente le zone più basse. Sull'Aletschgletscher nelle Alpi Bernesi svizzere, la zona di accumulo si estende fino a oltre quattromila metri di quota, alimentando il ghiacciaio più lungo delle Alpi con un serbatoio di massa che ha permesso a questo corpo glaciale di sopravvivere nonostante decenni di riscaldamento, sebbene con ritiro crescente.
La Zona di Ablazione
Al di sotto della linea di equilibrio si trova la zona di ablazione, dove le perdite annue di massa superano i guadagni. La fusione superficiale ad opera della radiazione solare è il meccanismo più importante alle medie latitudini, ma la sublimazione, lo scioglimento basale per calore geotermico e il calving nei ghiacciai che terminano in acqua contribuiscono tutti al bilancio negativo.
Nella zona di ablazione, la superficie del ghiacciaio è spesso esposta direttamente, priva dello strato isolante di neve fresca che caratterizza la zona di accumulo. Il ghiaccio nudo assorbe maggiore radiazione solare rispetto alla neve, accelerando la fusione. Questo effetto albedo è una delle ragioni per cui un ghiacciaio in ritirata tende ad accelerare il proprio ritiro: man mano che la zona di ablazione si espande, la superficie scura di ghiaccio esposto sostituisce la neve bianca riflettente, aumentando il calore assorbito.
I torrenti di fusione che scorrono sulla superficie del ghiaccio, i moulin che trasportano acqua in profondità, le morene che si formano ai margini e le planate di ghiaccio morente ai fronti terminali sono tutte caratteristiche della zona di ablazione.
Come si Calcola la ELA
La posizione della ELA in un dato anno viene determinata osservando dove si trova, alla fine della stagione di ablazione estiva, il confine tra ghiaccio nudo e la zona coperta da neve invernale sopravvissuta alla stagione calda. Questa linea, visibile nelle fotografie aeree e nelle immagini satellitari, coincide con la ELA annuale.
Per misurazioni più precise, i glaciologi installano reti di paletti ablatometrici sulla superficie del ghiacciaio. Misurando la quantità di ghiaccio e neve fusa o accumulata su ogni paletto nel corso dell'anno, è possibile costruire un profilo del bilancio di massa lungo il ghiacciaio e determinare con precisione la quota alla quale il bilancio passa da positivo a negativo. Campagne di misura sistematiche su ghiacciai come il Storglacären in Svezia, monitorato senza interruzioni dal 1945, forniscono serie storiche di grande valore scientifico.
Il rapporto tra l'area di accumulo e l'area totale del ghiacciaio, detto AAR (Accumulation Area Ratio), è un indicatore sintetico dello stato di salute di un ghiacciaio. Un ghiacciaio in equilibrio ha tipicamente un AAR compreso tra 0,5 e 0,8, cioè tra il cinquanta e l'ottanta per cento della sua superficie è occupata dalla zona di accumulo. Valori inferiori indicano uno squilibrio e un futuro di ritiro.
La ELA come Termometro del Clima
L'altitudine della linea di equilibrio è sensibile sia alle temperature estive sia alle precipitazioni invernali. Un aumento di un grado Celsius nella temperatura media estiva sposta la ELA verso l'alto di circa 150 metri nelle Alpi, secondo le stime basate sui modelli e sulle osservazioni strumentali. Questa sensibilità rende la ELA uno dei migliori indicatori disponibili dell'impatto del riscaldamento climatico sui ghiacciai di montagna.
Nelle Alpi europee, la ELA media è salita di diverse centinaia di metri nel corso del Novecento. Sui ghiacciai delle Alpi Orientali austriache, le osservazioni mostrano uno spostamento della ELA verso quote più elevate che in molti casi ha ridotto drasticamente o quasi annullato la zona di accumulo. Il ghiacciaio del Careser nel Trentino, monitorato fin dai primi del Novecento, ha perso gran parte della sua zona di accumulo e si trova in uno stato di squilibrio che preannuncia la scomparsa nelle prossime decadi a meno di inversioni climatiche radicali.
Nelle regioni tropicali e subtropicali, dove la stagionalità termica è meno marcata ma le precipitazioni variano enormemente, la posizione della ELA è influenzata soprattutto dalla quantità di neve fresca che cade in quota. I ghiacciai tropicali delle Ande, come quelli del Parco Nazionale Huascarán in Perù, mostrano una ELA che risponde rapidamente sia alle anomalie di temperatura sia agli anni di siccità, con perdite di massa accelerate in coincidenza con gli eventi El Niño.
Zone di Accumulo Continentali e Marittime
I ghiacciai si differenziano anche in base al regime climatico che li alimenta. I ghiacciai marittimi, come quelli della Nuova Zelanda, della Columbia Britannica o della Norvegia occidentale, ricevono abbondanti precipitazioni nevose grazie alla vicinanza all'oceano. La loro zona di accumulo è alimentata da nevicate frequenti e intense, e il bilancio di massa è dinamico, con grandi flussi tanto in entrata quanto in uscita.
I ghiacciai continentali, come quelli dell'interno della Siberia o del Karakoram centrale, si trovano in ambienti più aridi dove le precipitazioni sono limitate ma le basse temperature contengo le perdite estive. La loro ELA tende a essere più stabile nel breve periodo ma risponde in modo marcato alle variazioni di lungo termine della temperatura.
Esplorare la mappa dei ghiacciai consente di visualizzare la distribuzione geografica di questi diversi regimi glaciologici e di apprezzare come la posizione e l'altitudine di ciascun ghiacciaio rifletta le caratteristiche climatiche della sua regione.
Implicazioni per le Risorse Idriche
La zona di accumulo di un ghiacciaio funziona come un serbatoio naturale di acqua dolce. La neve che si accumula in inverno viene rilasciata gradualmente durante l'estate attraverso la fusione, alimentando fiumi e sorgenti nei mesi più caldi e siccitosi. Questo ruolo tampone è di importanza vitale per milioni di persone che dipendono dalle acque di fusione glaciale per l'irrigazione, la produzione idroelettrica e l'approvvigionamento idrico domestico.
Quando la zona di accumulo si riduce o scompare, il ghiacciaio perde la capacità di immagazzinare acqua invernale per rilasciarla in estate. Nel breve termine, il ritiro glaciale accelerato può aumentare le portate dei fiumi a valle; nel lungo termine, quando i ghiacciai si saranno ridotti o scomparsi, queste portate diminuiranno drasticamente. Le ricerche condotte sui bacini idrografici dell'Hindu Kush-Karakoram-Himalaya, dove oltre duecento milioni di persone dipendono dalle acque glaciali, indicano che molti sistemi idrografici stanno già avvicinandosi al punto di picco glaciale, oltre il quale i deflussi estivi cominceranno a calare.