Ghiacciai di Tipo Surge: Quando i Ghiacciai Accelerano all'Improvviso
Nella maggior parte dei casi i ghiacciai si muovono lentamente: qualche metro all'anno, al massimo qualche decina in condizioni di forte accumulo. Ma esiste una categoria di ghiacciai che ogni tanto — a intervalli che vanno da pochi anni a qualche centinaio — abbandona questo ritmo lento per scatenersi in un'accelerazione drammatica, avanzando di chilometri in pochi mesi o addirittura settimane, a velocità decine o centinaia di volte superiori alla norma. Questi sono i ghiacciai di tipo surge, e il loro comportamento costituisce uno dei fenomeni più spettacolari e ancora non completamente spiegati della glaciologia.
Un surge non va confuso con una normale fluttuazione stagionale o con la risposta a un'anomalia meteo. È un evento ciclico, innescato da meccanismi interni al ghiacciaio stesso, che alterna fasi di accumulo lento nella zona superiore — dove il ghiaccio si ispessisce progressivamente perché arriva più velocemente di quanto defluisca — a fasi di scarica rapida, quando il ghiaccio accumulato viene trasferito a valle in un'ondata quasi esplosiva. La zona inferiore avanza, la zona superiore si svuota e si assottiglia, e dopo qualche mese o al massimo qualche anno il ciclo si azzera e riprende da capo.
Dove Avvengono i Surge
I ghiacciai di tipo surge sono distribuiti geograficamente in modo irregolare, il che ha fatto supporre per decenni che esistessero condizioni geologiche o climatiche specifiche che ne favoriscono la comparsa. Le regioni con la più alta concentrazione di surge glaciers sono lo Svalbard, il Karakoram, la catena dell'Alaska Range, la Patagonia e alcune sezioni della catena montuosa dell'Asia centrale.
Lo Svalbard è probabilmente la regione con la densità più alta di ghiacciai surge conosciuta: si stima che oltre un terzo di tutti i ghiacciai dell'arcipelago norvegese abbia mostrato surge storicamente documentati. Il ghiacciaio Tunabreen, nella baia di Tempelfjorden, ha prodotto surge ripetuti e ben documentati, l'ultimo dei quali intorno al 2016-2020. Il ghiacciaio Nathorstbreen ha subito un surge spettacolare nel 2009, avanzando di oltre dodici chilometri in meno di due anni.
Nel Karakoram, la presenza di numerosi surge glaciers è stata documentata sia da osservazioni storiche sia da immagini satellitari. Il ghiacciaio Hispar e il ghiacciaio Batura, due dei ghiacciai alpini più lunghi del mondo fuori dalle calotte polari, hanno entrambi mostrato surge in tempi storici. Il ghiacciaio Karakoram Biafo, lungo circa sessantasette chilometri, ha subito un evento surge negli anni Novanta dell'Ottocento che aveva sbarrato la valle del fiume Shimshal, creando un lago di sbarramento che minacciava le comunità a valle.
Il Meccanismo del Surge
La domanda centrale della ricerca sui surge glaciali è: perché alcuni ghiacciai hanno questo comportamento e altri no? Due teorie principali si contendono il campo da decenni, e probabilmente entrambe descrivono meccanismi reali che operano in contesti diversi.
La teoria termica, sviluppata dal glaciologo Benson e poi raffinata da Clarke e da altri ricercatori, propone che il trigger del surge sia un cambio di regime termico alla base del ghiacciaio. Durante la fase di accumulo lento, il letto glaciale nella zona inferiore è congelato al substrato, il che impedisce lo scivolamento basale. Man mano che il ghiaccio si ispessisce, la pressione litostatica e il calore geotermico aumentano gradualmente la temperatura basale. Quando la base raggiunge il punto di fusione pressione-dipendente, compare acqua liquida, lo scivolamento basale diventa possibile e il ghiacciaio accelera improvvisamente.
La teoria idrologica, proposta da Kamb e collaboratori dopo lo studio del ghiacciaio Variegated in Alaska, suggerisce invece che il trigger sia un cambiamento nella struttura dei canali di drenaggio subglaciale. Durante la fase quiescente, l'acqua defluisce attraverso un sistema efficiente di canali. Quando questi collassano o vengono sopraffatti dall'accumulo d'acqua, si passa a un sistema distribuito di cavità ad alta pressione che lubricano il letto su un'area molto più ampia, causando l'accelerazione.
Il Ghiacciaio Variegated: un Caso di Studio
Il ghiacciaio Variegated in Alaska è il caso di surge glaciale più dettagliatamente studiato al mondo. Il suo ultimo surge maggiore è avvenuto tra il 1982 e il 1983, quando Barclay Kamb e i suoi colleghi del California Institute of Technology erano sul campo con una rete completa di strumenti di monitoraggio. In meno di un anno il ghiacciaio avanzò di circa due chilometri, la velocità massima raggiunse oltre sessanta metri al giorno, e lo spostamento totale dell'ice mass dal bacino superiore a quello inferiore fu stimato in oltre un chilometro cubo di ghiaccio.
Le misurazioni di Kamb documentarono per la prima volta in modo diretto la transizione idrologica: durante il surge, i canali di drenaggio efficienti erano sostituiti da un sistema distribuito di cavità a pressione elevatissima. Quando il surge cessò, i canali si ricostituirono e il ghiacciaio tornò alla sua velocità normale in pochi mesi.
Surge nel Karakoram e Implicazioni per le Comunità
Nel Karakoram i surge glaciali hanno conseguenze dirette per le comunità che vivono nelle valli montane. Il ghiacciaio Shisper, in Pakistan, ha mostrato surge ripetuti negli anni Duemila, sbarrando periodicamente il fiume Hunza e formando laghi di sbarramento che poi si sono svuotati in jökulhlaup distruttivi. Il monitoring del surge del ghiacciaio Shisper da parte del WAPDA — Water and Power Development Authority del Pakistan — ha permesso di emettere avvisi tempestivi che hanno ridotto i danni agli insediamenti a valle.
Analoghe situazioni di rischio sono documentate in Tagikistan, dove i ghiacciai del Pamir mostrano una delle frequenze di surge più alte dell'Asia centrale. Il ghiacciaio Medvezhiy, nel Pamir settentrionale, ha subito almeno undici surge documentati nell'ultimo secolo, con avanzate che hanno ripetutamente minacciato la valle dello Yazgulem.
Rilevazione Satellitare dei Surge
La diffusione delle immagini satellitari ad alta risoluzione ha rivoluzionato il monitoraggio dei surge glaciali. L'analisi di sequenze temporali Landsat, Sentinel-2 e immagini radar permette di identificare surge anche in regioni remote, misurando le variazioni di velocità e le modifiche morfologiche della superficie glaciale con una precisione impensabile prima dell'era satellitare.
Il Global Land Ice Measurements from Space (GLIMS) cataloga le deformazioni superficiali associate ai surge e mantiene un database aggiornato degli eventi surge documentati in tutto il mondo. La mappa dei ghiacciai permette di localizzare molti dei ghiacciai surge citati e di visualizzarne la distribuzione geografica, aiutando a comprendere i pattern regionali di questo fenomeno eccezionale.
Surge e Cambiamento Climatico
La relazione tra surge glaciali e cambiamento climatico è complessa e non ancora del tutto chiarita. Nel breve termine, l'aumento dell'acqua di fusione superficiale potrebbe favorire la transizione al regime idrologico distribuito che innesca i surge. Nel lungo termine, il ritiro dei ghiacciai riduce il volume di ghiaccio disponibile per i surge stessi. Alcune simulazioni numeriche suggeriscono che con il riscaldamento climatico alcune regioni potrebbero vedere un aumento della frequenza dei surge nelle prossime decadi, prima che la riduzione del volume glaciale li renda impossibili. La ricerca su questo tema è ancora in corso, e i ghiacciai surge rimangono alcuni dei soggetti più affascinanti e imprevedibili dell'intera criosfera terrestre.