Studiare il cambiamento climatico con un drone radar del ghiaccio

Questo sistema di bilancio sonda sotto il ghiaccio per scoprirne i segreti

Peregrine, un sistema radar per la penetrazione del ghiaccio basato su droni, è stato testato sul ghiacciaio Slakbreen in Norvegia a marzo.

IO'Sono in piedi in cima di 100 metri di ghiaccio, osservando un drone che attraversa il ghiacciaio Slakbreen nell'arcipelago norvegese delle Svalbard, più di 600 chilometri a nord della terraferma. Faccio parte di un team che sta testando Peregrine, un veicolo aereo senza pilota (UAV) ad ala fissa dotato di radar miniaturizzato per la penetrazione del ghiaccio, in grado di acquisire immagini del ghiaccio glaciale fino al substrato roccioso sottostante.

La temperatura è di -27 °C, con vento gelido scendono sotto i -40 °C, ben al di sotto della temperatura operativa della maggior parte delle attrezzature commerciali che abbiamo portato per questa spedizione. I nostri telefoni, laptop e fotocamere stanno rapidamente fallendo. L'ultimo dei nostri computer ancora funzionante è seduto sopra un piccolo cuscinetto riscaldante all'interno della sua piccola tenda.

Per quanto il clima sia rigido, intendiamo che Peregrine operi in condizioni ancora più difficili, ispezionando regolarmente le calotte glaciali dell'Antartide e della Groenlandia. Queste grandi masse immagazzinano abbastanza acqua da innalzare il livello globale del mare di 65 metri qualora dovessero sciogliersi completamente. Anche se non si prevede che nessuna delle calotte glaciali si sciolga completamente in tempi brevi, la loro incredibile portata rende anche i più piccoli cambiamenti importanti per il futuro del nostro pianeta. E i dati che Peregrine raccoglierà aiuteranno gli scienziati a capire come queste aree critiche risponderanno al cambiamento climatico.

Thomas Teisberg, un dottorato di ricerca in ingegneria elettrica. candidato alla Stanford University, lancia Peregrine sul ghiacciaio Slakbreen in Norvegia.

Gli scienziati hanno studiato a lungo i cambiamenti nell’altezza della superficie delle calotte glaciali, utilizzando i dati raccolti dagli altimetri laser satellitari. Questi dati provengono in gran parte da ICESat, lanciato nel 2003, e dal suo successore, ICESat-2, lanciato nel 2018. Con le informazioni di questi satelliti della NASA, gli scienziati misurano il cambiamento di elevazione, che usano per dedurre l'impatto netto della superficie processi come le nevicate e lo scioglimento e la velocità con cui le calotte glaciali rilasciano gli iceberg nell’oceano.

Queste misurazioni sono importanti, certo, ma l'altimetria laser non fornisce informazioni dirette su ciò che accade sotto la superficie, incluso come il ghiaccio si deforma e come scivola sulla roccia sottostante.

E mentre cerchiamo di capire come le calotte glaciali stanno rispondendo ai nuovi estremi climatici, questi processi sono fondamentali. In che modo i cambiamenti di temperatura influiranno sulla velocità con cui il ghiaccio si deforma sotto il suo stesso peso? In che misura l'acqua liquida che raggiunge il fondo di un ghiacciaio ne lubrifica il letto e fa sì che il ghiaccio scivoli più velocemente nell'oceano?

Per ottenere risposte a queste domande è necessario vedere sotto la superficie. Entra nel radar a penetrazione del ghiaccio (IPR), una tecnologia che utilizza le onde radio per acquisire immagini degli strati interni dei ghiacciai e del letto sottostante. A differenza di altri metodi più dispendiosi in termini di manodopera, come la perforazione di fori o l’installazione di serie di geofoni per raccogliere dati sismici, i sistemi IPR fin dai loro primi giorni sono stati trasportati su aerei.

Peregrine atterra dopo un volo di prova in Norvegia.

Negli anni '60, nell'ambito di una collaborazione internazionale, un trasporto Lockheed C-130 Hercules della Marina statunitense fu convertito in un aereo per la raccolta dati IPR. Il progetto (di cui parlerò più in dettaglio in un articolo) ha dimostrato che era possibile raccogliere rapidamente questo tipo di dati anche dalle parti più remote dell'Antartide. Da allora, gli strumenti IPR sono migliorati sempre di più, così come il mezzi per analizzare i dati e utilizzarli per prevedere il futuro innalzamento del livello del mare.

Nel frattempo, però, gli aerei utilizzati per raccogliere i dati sono cambiati relativamente poco. Gli strumenti moderni vengono spesso pilotati su de Havilland Canada DHC-6 Twin Otters, che sono turboelica bimotore, o Basler BT-67, che sono Douglas DC-3 modificati. (Alcuni Basler volano in missione in Antartide oggi hanno effettuato missioni della Seconda Guerra Mondiale nella loro vita passata.) E mentre il supporto per queste operazioni varia da paese a paese, la domanda di nuovi dati sta superando la capacità degli aerei con equipaggio di raccoglierli, almeno con un prezzo tag che non lo mette fuori portata per tutti tranne che per le operazioni più ben finanziate.