Come si forma un ghiacciaio
Un ghiacciaio non è semplicemente un cumulo di neve accumulata. È un corpo di ghiaccio in movimento, dotato di memoria delle precipitazioni degli ultimi millenni, capace di deformarsi e scorrere sotto il proprio peso, e sensibile alle variazioni climatiche con ritardi che vanno da decenni a secoli. Capire come si forma un ghiacciaio significa capire la fisica di un sistema complesso che connette l'atmosfera, il clima e la topografia in un equilibrio dinamico.
Da neve a firn: il primo anno
La neve fresca ha una densità tipica tra 50 e 100 kg/m³ — è prevalentemente aria, con i cristalli di ghiaccio che formano una struttura a reticolo delicata e ramificata. Quando la neve non si scioglie completamente durante l'estate seguente, inizia a trasformarsi. Il processo si chiama metamorfismo della neve.
Nel corso della prima estate e del primo inverno, la neve si compatta sotto il proprio peso: i cristalli si arrotondano, le strutture ramificate si consolidano, e la densità aumenta a 400-600 kg/m³. Questo materiale intermedio tra neve e ghiaccio si chiama firn (o névé). Il firn ha un anno di vita, contiene ancora una percentuale significativa di aria (circa 20-30% in volume), e appare granulare e opaco rispetto al ghiaccio compatto.
Da firn a ghiaccio glaciale: 50 anni o più
La trasformazione del firn in ghiaccio glaciale avviene lentamente, nel corso di decenni. Il peso degli strati superiori comprime gradualmente il firn; i granuli di ghiaccio si fondono parzialmente ai punti di contatto e ricristallizzano in cristalli più grandi. Le bolle d'aria vengono progressivamente espulse o intrappolate in piccole cavità sempre più isolate.
Il ghiaccio glaciale ha una densità di 830-917 kg/m³ (il ghiaccio puro ha densità 917 kg/m³) e contiene meno del 10% di aria in volume. Ha l'aspetto trasparente o blu caratteristico; è in questa fase che avviene la diffusione selettiva delle lunghezze d'onda che produce il colore blu del ghiaccio. Nelle Alpi, il ghiaccio a 100 m di profondità nei grandi ghiacciai ha tipicamente tra 50 e 200 anni; nelle calotte polari, il ghiaccio può avere oltre 800.000 anni.
Zona di accumulo e zona di ablazione
Un ghiacciaio è diviso in due zone funzionali da una linea immaginaria chiamata Linea di Equilibrio (ELA — Equilibrium Line Altitude):
Zona di accumulo (al di sopra dell'ELA): la neve che cade ogni anno è maggiore della neve che si scioglie o evapora. Il ghiaccio si accumula anno dopo anno. È la zona dove il ghiacciaio "guadagna" massa.
Zona di ablazione (al di sotto dell'ELA): il ghiaccio che arriva (trasportato dalla zona di accumulo) si scioglie, evapora o si distacca in iceberg (calving) più velocemente di quanto ne arrivi. È la zona dove il ghiacciaio "perde" massa.
In un ghiacciaio in equilibrio, il volume che si accumula nella zona superiore è esattamente uguale al volume che si perde in quella inferiore. La fronte rimane stabile. Se il clima si raffredda, l'ELA scende, la zona di accumulo si espande e il ghiacciaio avanza. Se il clima si scalda, l'ELA sale, la zona di ablazione si espande e il ghiacciaio si ritira.
L'equazione del bilancio di massa
Il bilancio di massa annuale (bn) è la differenza tra l'accumulo (c) e l'ablazione (a) sull'intera superficie del ghiacciaio:
bn = c - a
Viene espresso in metri di equivalente d'acqua (m w.e.). Un bilancio positivo significa che il ghiacciaio ha guadagnato massa; un bilancio negativo che l'ha persa. Il WGMS pubblica i bilanci di massa annuali per oltre 400 ghiacciai di riferimento in tutto il mondo; la media globale degli ultimi vent'anni è costantemente negativa, con valori tra -0,5 e -1,2 m w.e./anno a seconda del gruppo glaciale e dell'anno considerato.
Il flusso glaciale
Un ghiacciaio non è statico: si muove verso il basso sotto la spinta della gravità e della propria plasticità. Il movimento avviene attraverso due meccanismi principali:
Scivolamento basale: quando la temperatura al fondo del ghiacciaio raggiunge o supera il punto di fusione (0°C, ma ridotto per la pressione), si forma uno strato sottile di acqua tra il ghiaccio e il substrato roccioso. Il ghiaccio "scivola" letteralmente sulla pellicola d'acqua. Questo meccanismo è dominante nei ghiacciai temperati (ghiacciai alpini e della Patagonia) e nei ghiacciai artici durante l'estate.
Deformazione interna: il ghiaccio è un solido cristallino che si deforma plasticamente sotto pressione sufficiente. Gli strati interni del ghiaccio scivolano l'uno sull'altro lungo piani di clivaggio cristallografico — una deformazione lenta ma continua che non richiede acqua basale. Questo meccanismo è dominante nei ghiacciai polari freddi.
Le velocità di flusso variano enormemente: da pochi centimetri all'anno nei ghiacciai polari statici fino a 10-50 m/giorno nei ghiacciai surge attivi come il Bering in Alaska.
Classificazione dei ghiacciai
I ghiacciari si classificano per morfologia e collocazione topografica:
- Ghiacciaio di circo: occupa una depressione semicircolare nella montagna (circo glaciale). Di solito piccolo; forma i laghi alpini quando si ritira.
- Ghiacciaio vallivo: scende lungo una valle, spesso con tributari laterali. Il tipo più comune nelle Alpi e nelle Ande.
- Ghiacciaio piedmont: si allarga in una pianura alla base della montagna, perdendo il confinamento topografico. Esempio: Malaspina in Alaska.
- Calotta glaciale (ice cap): corpo di ghiaccio che copre un'area montagnosa senza essere confinato a una singola valle. Vatnajökull in Islanda, Jostedalsbreen in Norvegia.
- Inlandsis: calotta glaciale che copre una landmassa continentale. Groenlandia e Antartide.
- Ghiacciaio di marea: qualsiasi ghiacciaio il cui fronte termina in mare o in un lago profondo, producendo iceberg per calving.
Il ghiacciaio come archivio climatico
Uno degli aspetti più straordinari di un ghiacciaio è che conserva la storia dell'atmosfera nel suo ghiaccio. Ogni strato annuale di neve compressa contiene bolle d'aria intrappolate che preservano campioni dell'atmosfera dell'anno di deposizione. Analizzando questi campioni con spettrometri di massa, i glaciologi possono misurare le concentrazioni di CO2, metano, ossido nitroso e altri gas serra fino a 800.000 anni fa (nel caso delle carote del ghiaccio antartico). Il ghiaccio dell'Antartide orientale (Dome C) ha restituito una serie di 800.000 anni che documenta otto cicli glaciali completi.
Oltre ai gas, le carote di ghiaccio conservano polvere vulcanica (che permette di datare le eruzioni passate), polline (che registra la copertura vegetale), particelle di carbonio da incendi e, negli strati più recenti, inquinanti industriali. La doppia correlazione tra concentrazione di CO2 e temperatura atmosferica (ricostruita dall'analisi isotopica dell'ossigeno nel ghiaccio) è una delle evidenze empiriche più solide del ruolo dei gas serra nel clima del pianeta.
Quanto tempo ci vuole per formare un ghiacciaio?
Il tempo necessario per formare un ghiacciaio dipende dalle precipitazioni nevose annuali, dalle temperature estive e dalla topografia. In condizioni favorevoli — alta precipitazione, estate breve e fresca, bacino topografico che trattiene la neve — un piccolo ghiacciaio di circo può formarsi in 100-200 anni. Nelle aree di ricolonizzazione glaciale osservate dopo la Piccola Era Glaciale, nuovi nevai permanenti si sono formati in decenni in zone dove il ghiaccio si era ritirato. Di contro, i grandi ghiacciari vallivi richiedono secoli o millenni per raggiungere le dimensioni attuali: l'Aletsch, nella sua configurazione attuale, ha richiesto circa 3.000 anni per costruire il volume che oggi stiamo perdendo in pochi decenni.
Tutti i ghiacciari descritti in questo sito rientrano in una o più di queste categorie; la mappa interattiva include dati morfologici da OpenStreetMap per ciascuno di essi.