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Tutte le persone sulla Terra dipendono direttamente o indirettamente dall'oceano e dalla criosfera.

 

 

Tutte le persone sulla Terra dipendono direttamente o indirettamente dall'oceano e dalla criosfera.

La criosfera comprende tutti i paesaggi sulla Terra in cui l’acqua è presente sotto forma di ghiaccio o neve. Essa comprende il ghiaccio marino, la neve, i ghiacciai e il permafrost.

L'oceano globale copre il 71% della superficie terrestre e contiene circa il 97% dell'acqua della Terra. La criosfera si riferisce ai componenti congelati del sistema terrestre.

Circa il 10% dell'area terrestre è coperta da ghiacciai o calotte glaciali. L'oceano e la criosfera supportano habitat unici e sono interconnessi con altri componenti del sistema climatico attraverso lo scambio globale di acqua, energia e carbonio.

Le risposte previste dell'oceano e della criosfera alle emissioni di gas a effetto serra indotte dall'uomo passate e attuali e il riscaldamento globale in atto includono feedback sul clima, cambiamenti nel corso dei decenni a millenni che non possono essere evitati, soglie di cambiamenti improvvisi e irreversibilità.

 

 

Principali componenti e caratteristiche dell'oceano e della criosfera

L’oceano

 

L'oceano globale è il corpo interconnesso di acqua salata che comprende le zone climatiche polari a quelle equatoriali e copre il 71% della superficie terrestre. Include gli oceani Artico, Pacifico, Atlantico, Indiano e Meridionale, nonché i loro mari marginali. L'oceano contiene circa il 97% dell'acqua della Terra, fornisce il 99% dello spazio biologicamente abitabile della Terra e fornisce circa la metà della produzione primaria sulla Terra.

Le coste sono le aree in cui i processi oceanici e terrestri interagiscono e comprendono città costiere, delta, estuari e altri ecosistemi costieri come le foreste di mangrovie. Le zone costiere a bassa quota (meno di 10 m sul livello del mare) sono densamente popolate e particolarmente esposte ai pericoli dell'oceano. Muovendosi nell'oceano, la piattaforma continentale rappresenta le aree oceaniche poco profonde (profondità <200 m) che circondano i continenti e le isole, prima che il fondale marino scenda sul versante continentale nell'oceano profondo.

 


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Il bordo della piattaforma continentale viene spesso utilizzato per identificare l'oceano costiero dall'oceano aperto. La profondità e la distanza degli oceani dalla costa possono influenzare la governance e l'accesso economico che si applicano alle aree oceaniche.

La profondità media dell'oceano globale è di circa 3700 m, con una profondità massima di oltre 10.000 m. L'oceano è stratificato verticalmente con acqua meno densa che si trova sopra strati più densi, determinati dalla temperatura dell'acqua salata, dalla salinità e dalla pressione. La superficie dell'oceano è a diretto contatto con l'atmosfera, ad eccezione delle regioni coperte di ghiaccio marino. La luce del sole penetra nella colonna d'acqua e supporta la produzione primaria (mediante fitoplancton) fino a 50-200 m di profondità (zona epipelagica). La miscelazione guidata dall'atmosfera si verifica dalla superficie del mare e nella zona mesopelagica (da 200 a 1000 m).

L'oceano è un regolatore climatico fondamentale sulla scala temporale stagionale e millenaria. L'acqua di mare ha una capacità termica quattro volte più grande dell'aria e contiene grandi quantità di carbonio disciolto. Lo scambio di calore, acqua e gas biogeochimicamente rilevanti (ad es. Ossigeno (O2) e anidride carbonica (CO2)) avvengono nell'interfaccia aria-mare e grazie alle correnti oceaniche, alla miscelazione causata dai venti, maree, dinamica delle onde, differenze di densità e ridistribuzione della turbolenza questi si diffondono in tutto l'oceano globale.

 

 

Illustrazione schematica delle componenti chiave e dei cambiamenti dell'oceano e della criosfera e dei loro collegamenti nel sistema terrestre attraverso il movimento di calore, acqua e carbonio. Gli effetti correlati ai cambiamenti climatici nell'oceano includono l'innalzamento del livello del mare, l'aumento del contenuto di calore dell'oceano e le ondate di calore marino, la disossigenazione dell'oceano e l'acidificazione degli oceani. I cambiamenti nella criosfera comprendono il declino dell'estensione del ghiaccio marino artico, la perdita di massa della calotta glaciale dell'Antartico e della Groenlandia, la perdita di massa del ghiacciaio, il disgelo del permafrost e la riduzione dell'estensione della copertura nevosa.

 


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La criosfera

La criosfera si riferisce ai componenti congelati del sistema terrestre che si trovano sulla superficie terrestre e oceanica o al di sotto di essa. Questi includono neve, ghiacciai, calotte glaciali, banchi di ghiaccio, iceberg, ghiaccio marino, ghiaccio di lago, ghiaccio di fiume, permafrost e terreno ghiacciato stagionalmente. La criosfera è diffusa nelle regioni polari e nelle alte montagne, e i cambiamenti nella criosfera possono avere effetti di vasta portata e persino globali.

La neve è comune nelle regioni polari e montane. Alla fine può sciogliersi stagionalmente o trasformarsi in strati di ghiaccio che formano ghiacciai e calotte glaciali. La neve alimenta le acque sotterranee e il deflusso dei fiumi insieme allo scioglimento dei ghiacciai, causa pericoli naturali (valanghe, eventi di inondazioni pioggia-neve) ed è una risorsa economica fondamentale per l'energia idroelettrica e il turismo. La neve svolge un ruolo importante nel mantenimento dell'alta montagna e degli ecosistemi artici, influisce sul bilancio energetico della Terra riflettendo la radiazione solare (effetto albedo) e influenza la temperatura del permafrost sottostante.

 


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Attualmente, circa il 10% dell'area terrestre della Terra è coperta da ghiacciai o calotte glaciali, che detengono in totale circa il 69% delle acque dolci terrestri. Flussi di ghiaccio e ghiacciai scorrono e ai loro margini il ghiaccio e/o l'acqua di fusione vengono scaricati in laghi, fiumi o nell'oceano. I più grandi corpi di ghiaccio sulla Terra sono le calotte glaciali della Groenlandia e dell'Antartico. Sezioni di calotte glaciali a base marina (ad es. la calotta antartica occidentale) si trovano su un substrato roccioso che si trova in gran parte al di sotto del livello del mare e sono in contatto con il calore dell'oceano, rendendole vulnerabili alla rapida e irreversibile perdita di ghiaccio.

Le calotte glaciali e i ghiacciai che perdono più ghiaccio di quanto riescono ad accumulare contribuiscono all'innalzamento globale del livello del mare.

Le piattaforme di ghiaccio sono delle estensioni di calotte glaciali e ghiacciai che galleggiano sull'oceano. La transizione tra la parte a terra di una calotta glaciale e una piattaforma di ghiaccio galleggiante è chiamata linea di messa a terra. I cambiamenti nelle dimensioni della piattaforma di ghiaccio non contribuiscono direttamente all'innalzamento del livello del mare, ma il rafforzamento delle piattaforme di ghiaccio limita il flusso di ghiaccio terrestre oltre la linea di terra nell'oceano.

Il ghiaccio marino si forma dal congelamento dell'acqua di mare e il ghiaccio marino sulla superficie dell'oceano viene ulteriormente addensato dall'accumulo di neve. Il ghiaccio marino può essere costituito da pezzi discontinui che si spostano sulla superficie dell'oceano grazie all’azione del vento e delle correnti, o un foglio immobile attaccato alla costa o alle piattaforme di ghiaccio.

Il ghiaccio marino offre molte funzioni critiche: fornisce l'habitat essenziale per le specie polari e sostiene i mezzi di sostentamento delle persone nell'Artico (compresi i popoli indigeni); regola il clima riflettendo la radiazione solare; inibisce lo scambio di calore atmosfera-oceano; supporta la circolazione globale degli oceani profondi attraverso la formazione di acqua densa (fredda e salata); e aiuta o ostacola le rotte di trasporto e di viaggio nelle regioni polari.

 

Il permafrost è un terreno (terra o roccia contenente ghiaccio e materiale organico congelato) che rimane a 0°C o meno per almeno due anni consecutivi. Si presenta sulla terra nelle aree polari e di alta montagna, e anche come permafrost sottomarino in parti poco profonde dell'Artico e degli oceani meridionali. Lo spessore del permafrost varia da i 1 a 1000 m. Di solito si verifica sotto uno strato attivo, che si scongela e si congela ogni anno.

A differenza dei ghiacciai e della neve, la distribuzione spaziale e i cambiamenti temporali del permafrost non possono essere facilmente osservati.

Il disgelo del permafrost può causare pericoli, tra cui il cedimento del terreno o frane, e influenzare il clima globale attraverso le emissioni di gas a effetto serra provocate dalla degradazione microbica di carbonio organico precedentemente congelato.

 


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Ruolo dell'oceano e della criosfera nel sistema terrestre

L'oceano e la criosfera svolgono un ruolo chiave nel sistema terrestre. Alimentato dall'energia solare, grandi quantità di energia, acqua ed elementi biogeochimici (principalmente carbonio, azoto, ossigeno e idrogeno) vengono scambiati tra tutti i componenti del sistema terrestre, compreso tra oceano e criosfera.

Durante uno stato climatico di equilibrio (stabile), la quantità di energia solare in entrata è bilanciata da una quantità uguale di radiazione in uscita nella parte superiore dell'atmosfera terrestre. Sulla superficie terrestre l’energia del sole si trasforma in varie forme (calore, potenziale, latente, cinetico e chimico), che guidano i sistemi meteorologici nell'atmosfera, le correnti oceaniche, alimentano la fotosintesi e fondamentalmente determinare il clima.

L'oceano ha una grande capacità di immagazzinare e rilasciare calore e il bilancio energetico della Terra può essere efficacemente monitorato attraverso il contenuto di calore dell'oceano su scale temporali più lunghe di un anno.

Anche le proprietà riflettenti della neve e del ghiaccio svolgono un ruolo importante nella regolazione del clima, attraverso l'effetto albedo. Una maggiore quantità di energia solare viene assorbita quando la neve o il ghiaccio vengono sostituiti da terreni o superfici oceaniche meno riflettenti, con il risultato di un feedback sui cambiamenti climatici responsabile di cambiamenti amplificati.

 

L'acqua viene scambiata tra oceano, atmosfera, terra e criosfera come parte del ciclo idrologico guidato dal riscaldamento solare. L'evaporazione dall'oceano di superficie è la principale fonte di acqua nell'atmosfera, che viene spostata di nuovo sulla superficie terrestre come precipitazione. Il ciclo idrologico è chiuso dall'eventuale ritorno di acqua nell'oceano da fiumi, torrenti e flusso di acque sotterranee e attraverso lo scarico e lo scioglimento dei ghiacci e dei ghiacciai.

Gli estremi idrologici correlati all'oceano includono inondazioni da precipitazioni estreme (compresi i cicloni tropicali) o siccità legate alla circolazione oceanica, mentre inondazioni legate alla criosfera possono essere causate da eventi di scioglimento rapido della neve e di scioglimento delle acque di fusione.

 

Il 90% del carbonio sulla Terra che non è rinchiuso in serbatoi geologici (ad es. In rocce sedimentarie o giacimenti di carbone, petrolio e gas) risiede nell'oceano. La maggior parte di questo è sotto forma di carbonio inorganico disciolto, alcuni dei quali si scambiano facilmente con CO2 nell'atmosfera sovrastante.

Ciò rappresenta un importante controllo sulla anidride carbonica atmosferica e rende l'oceano e il suo ciclo del carbonio uno dei più importanti regolatori climatici nel sistema terrestre. La produzione primaria nell'oceano, grande quanto quella terrestre, alimenta complesse reti alimentari che forniscono cibo essenziale per le persone.

 

La circolazione oceanica e la miscelazione ridistribuiscono calore e carbonio su grandi distanze e profondità. L'oceano sposta lateralmente il calore dai tropici verso le regioni polari. La ridistribuzione verticale di calore e carbonio si verifica quando le acque oceaniche superficiali calde e a bassa densità si trasformano in acque fredde ad alta densità che affondano negli strati più profondi dell'oceano, portando con sé elevate concentrazioni di carbonio. Guidata dai venti, la circolazione oceanica porta anche l'acqua fredda dagli strati profondi (upwelling) in alcune regioni, consentendo lo scambio di calore, ossigeno e carbonio tra l'oceano profondo e l'atmosfera e alimentare la produzione biologica.

 

 

Interazioni tra oceano e criosfera

 

L'oceano e la criosfera sono interconnessi in una moltitudine di modi. L'evaporazione dall'oceano fornisce nevicate che costruiscono e sostengono le calotte glaciali e i ghiacciai che immagazzinano grandi quantità di acqua congelata sulla terra. Le vaste calotte glaciali in Antartide e Groenlandia detengono attualmente circa 66 metri di potenziale innalzamento globale del livello del mare.

La temperatura dell'oceano e il livello del mare influiscono sulla stabilità della calotta glaciale, del ghiacciaio e della piattaforma di ghiaccio nei luoghi in cui la base dei corpi di ghiaccio è a diretto contatto con l'acqua dell'oceano. La risposta non lineare della fusione del ghiaccio alle variazioni della temperatura dell'oceano significa che anche lievi aumenti della temperatura dell'oceano hanno il potenziale di sciogliere e destabilizzare rapidamente grandi sezioni di una calotta di ghiaccio o di una piattaforma di ghiaccio.

La formazione di ghiaccio marino porta alla produzione di acqua oceanica densa che contribuisce alla circolazione oceanica profonda. Le prove e la modellizzazione paleoclimatiche indicano che rilasci di grandi quantità di ghiacciai e calotte glaciali nell'oceano di superficie possono interrompere la profonda circolazione di ribaltamento dell'oceano, causando impatti climatici globali. L'acqua di fusione dello strato di ghiaccio nell'Antartico può causare cambiamenti nella salinità, stratificazione e circolazione degli oceani di superficie.

La criosfera e l'oceano si collegano ulteriormente attraverso il movimento di nutrienti biogeochimici. Ad esempio, il ferro accumulato nel ghiaccio marino durante l'inverno viene rilasciato nell'oceano durante la fusione primaverile ed estiva, contribuendo ad alimentare la produttività degli oceani nella zona del ghiaccio marino stagionale. I sedimenti ricchi di nutrienti forniti dai ghiacciai collegano ulteriormente i processi di criosfera alla produttività degli oceani.

 

 

Le comunità umane in stretto collegamento con gli ambienti costieri, le piccole isole, le aree polari e le alte montagne sono particolarmente esposte al cambiamento degli oceani e della criosfera, come l'innalzamento del livello del mare.

Altre comunità più lontane dalla costa sono anche esposte a cambiamenti nell'oceano, ad esempio attraverso eventi meteorologici estremi.

Oltre al loro ruolo all'interno del sistema climatico, come l'assorbimento e la ridistribuzione dell'anidride carbonica e del calore (sia naturale che antropogenico), i servizi forniti alle persone dall'oceano e/o dalla criosfera comprendono l'approvvigionamento di cibo e acqua, energia rinnovabile e benefici per la salute e il benessere, i valori culturali, il turismo, il commercio e i trasporti. Lo stato dell'oceano e la criosfera interagiscono con ogni aspetto della sostenibilità riflesso negli Obiettivi di sviluppo sostenibile delle Nazioni Unite (OSS).

 

(IPCC, relazione speciale sull'oceano e la criosfera in un clima che cambia)

 

 

 

 


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