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Perché uno stagno ghiaccia solamente in superficie?

Vi siete mai chiesti come mai in inverno stagni, laghi e specchi d’acqua rimangono congelati solamente in superficie?

lago gelatoLa caratteristica che porta il ghiaccio a comportarsi in questo modo è una vera e propria fortuna per numerose specie viventi, tra cui anche l’uomo. Se l’acqua gelasse nel medesimo modo di altri liquidi, infatti, per una porzione considerevole dell’anno gran parte delle nostre acque sarebbero completamente gelate e inutilizzabili con evidenti problemi per l’approvvigionamento idrico. Il ghiaccio si formerebbe solo a partire dal fondo dei laghi e dei fiumi, lasciandoci a disposizione uno strato sottile d’acqua in superficie grazie al calore del Sole.

A differenza degli altri liquidi, tra 0 e 4 °C l’acqua assume un comportamento del tutto particolare. Al punto di congelamento (intorno agli 0 °C), infatti, le molecole dell’acqua ghiacciata sono più distanti tra loro, rendendo così il ghiaccio più leggero e voluminoso. Se la temperatura aumenta, spostandosi dunque dal punto di congelamento, il reticolo cristallino dell’acqua ghiacciata si rompe, dando origine a una miriade di molecole unite a coppie tra loro. Questi frammenti del reticolo non costituiscono dei cristalli di ghiaccio veri e propri, ma sono comunque più leggeri delle molecole d’acqua più calda. Leggi tutto “Perché uno stagno ghiaccia solamente in superficie?”

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Surriscaldamento globale millenario

global warmingL’umanità dovrà affrontare un futuro poco felice se continuerà a immettere gas serra nell’atmosfera. Secondo un gruppo di ricercatori, infatti, gli effetti causati dall’inquinamento atmosferico si protrarranno per un tempo molto più grande del previsto. Mentre le quantità di anidride carbonica tardano a diminuire, il clima sembra essere destinato a cambiare molto lentamente ma in maniera inesorabile nel corso dei prossimi secoli: i cambiamenti registrati tra cento anni potrebbero dunque essere ancora in atto tra un millennio.

A rivelare le ultime sconfortanti novità sul clima è la rivista scientifica Proceedings of the National Academy of Sciences, che ha da poco pubblicato una ricerca di Susan Solomon del National Oceanic and Atmospheric Administration’s Earth System Research Laboratory (Colorado – USA). Insieme ai suoi collaboratori, la ricercatrice ha utilizzato due tipologie di modelli matematici su scala secolare e millenaria per calcolare le possibili reazioni del clima nell’anno 3000. I risultati ottenuti sembrano essere a dir poco scoraggianti.

Il team ha rilevato come due processi climatici siano destinati a confrontarsi determinando un sostanziale mantenimento del picco di temperatura, previsto per la fine del secolo in corso, fino all’anno 3000. Il lento riassorbimento dell’anidride carbonica da parte degli oceani tende infatti ad attenuare il surriscaldamento globale, ma l’altrettanto lento assorbimento del calore atmosferico da parte degli oceani tende invece a compensare la perdita di anidride carbonica nell’atmosfera. I due processi sembrano dunque destinati a mantenere un equilibrio deleterio per il Pianeta, che potrebbe mantenere così gli 1,5 – 4 °C in più previsti per la fine del secolo fino all’anno 3000. Leggi tutto “Surriscaldamento globale millenario”

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Lo scioglimento dell’Artico continua, senza tregua

Un canyon di ghiaccio causato dal progressivo discioglimento in Groenlandia
Canyon di ghiaccio causato dal progressivo discioglimento in Groenlandia

Notizie poco incoraggianti sul fronte del clima continuano a giungere dalla Groenlandia e dall’Artico. Lo scioglimento da record dei ghiacci dell’ultimo periodo e l’aumento del rilascio di gas metano da depositi un tempo congelati dalle coste della Siberia suggeriscono che numerosi cambiamenti stiano interessando come mai prima l’area dell’Artico.

Le ultime rilevazioni, presentate nel corso di un recente incontro dell’American Geophysical Union (San Francisco), hanno letteralmente sorpreso gli scienziati, che non si aspettavano cambiamenti così radicali nell’arco del breve periodo. Buona parte dell’area sudoccidentale della Groenlandia e parte dell’area settentrionale hanno fatto registrare nuovi record di scioglimento nel corso dell’estate del 2008. Secondo alcuni ricercatori la situazione sarebbe ormai critica anche in buona parte delle coste della Siberia, con numerosi cambiamenti osservati nel corso degli ultimi mesi.

Una spedizione guidata da Igor Semiletov, University of Alaska (USA), ha rilevato in centinaia di chilometri quadrati del fondale marino forti quantità di metano, che risalendo a galla dalle acque le fa sembrare in ebollizione. Le attuali concentrazioni di metano risultano essere 200 volte più alte rispetto alle misurazioni precedenti effettuate nel corso degli anni ’90. Secondo Semiletov, ciò dimostrerebbe che il discioglimento avrebbe aperto la strada a una enorme massa di metano presente al disotto della placca artica orientale della Siberia. Leggi tutto “Lo scioglimento dell’Artico continua, senza tregua”

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Perché la neve è così leggera e soffice?

La pioggia inizia generalmente il proprio viaggio sotto forma di neve. Ma allora perché talvolta le molecole di vapore acqueo lasciano improvvisamente una nube e cadono sotto forma di nebbia, pioggia torrenziale o bianca e soffice neve?

La geometria esagonale di un fiocco di neve [credit: ajstudio.smugmug.com]Nei primi decenni del Novecento alcuni fisici e meteorologi, come Tor Bergeron, ipotizzarono che alla base del meccanismo che causa una precipitazione atmosferica vi dovesse essere un catalizzatore. Ovvero una sostanza in grado di innescare un processo senza variare la propria composizione. Anche quando fa molto caldo, le nubi presenti alle grandi altitudini contengono al loro interno migliaia di minuscoli cristalli di ghiaccio (i catalizzatori), che si ingrandiscono man mano che intercettano le molecole di vapore acqueo presenti nell’aria.

Le gocce d’acqua pura contenute in una nube non congelano a 0 °C, grazie alle particolari condizioni di pressione e alle loro dimensioni infinitesimali, possono mantenere lo stato liquido anche a -40 °C. Quando queste gocce d’acqua vengono “investite” da un cristallo di ghiaccio, presente in una nube, congelano all’istante trasformandosi rapidamente in neve. E’ un processo pressoché istantaneo, che porta al congelamento di milioni di gocce d’acqua. Non a caso, ogni fiocco di neve che cade può provenire da centinaia di migliaia di minuscole gocce d’acqua che, sotto forma di cristalli di ghiaccio, si collegano in un reticolo di forma esagonale. Ogni fiocco contiene più aria che acqua congelata, per questo motivo in assenza di vento, può impiegare molto tempo per precipitare al suolo. Leggi tutto “Perché la neve è così leggera e soffice?”

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Gaia nella polvere

pianeta polveriUna densa nube di polveri inquinanti sta uccidendo i ghiacciai dell’Himalaya. Questa è la sconvolgente conclusione cui è giunto un team di ricerca statunitense, che ormai da mesi sta studiando e monitorando l’enorme nube marrone che aleggia sull’Asia meridionale.

Il particolato, ovvero l’insieme delle sostanze inquinanti prodotte dall’uomo e sospese nell’aria, potrebbe avere responsabilità molto più pesanti rispetto ai gas serra per quanto riguarda il surriscaldamento di intere aree geografiche. “La nostra scoperta sta suscitando molto scalpore in India. La maggior parte delle riserve idriche dell’India settentrionale e centrale sono fornite dai fiumi che originano dai grandi ghiacciai dell’Himalaya” ha dichiarato David Winker, responsabile del team di ricerca, alla prestigiosa rivista scientifica Nature. Leggi tutto “Gaia nella polvere”

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Calotta artica in estinzione

Entro il 2050 la calotta artica si restringerà a una velocità doppia rispetto all’attuale scioglimento dei ghiacci. Questo lo shockante risultato di una recente ricerca del National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) che, partendo dai dati raccolti negli ultimi decenni, ha elaborato un complesso modello matematico per monitorare l’andamento dei ghiacci nell’Artico. Il repentino scioglimento della calotta artica potrebbe aprire, per la prima volta dopo millenni, una nuova strada tra l’Europa e l’Asia.

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Le alte temperature stanno trasformando buona parte dei ghiacci (azzurro) in acqua marina (nero). Photo credit: Jacques DescloitresNASA GSFC

La calotta artica è una delle zone più mutevoli del nostro Pianeta. Le aree glaciali dell’emisfero boreale (la porzione del globo al di sopra dell’equatore) si allargano e restringono ciclicamente mantenendo uno stretto rapporto con i cambiamenti climatici stagionali. Secondo la ricerca del NOAA, l’aumento medio delle temperature sta iniziando a mutare drasticamente questo “effetto fisarmonica” del tutto naturale. Nella loro fase di restringimento, corrispondente alla tarda estate, i ghiacciai dell’Artico mostrano gli evidenti segni di uno scioglimento senza precedenti.

La progressiva diminuzione della calotta artica potrebbe innescare un pericoloso circolo vizioso per l’intero Pianeta. I ghiacci dell’artico, infatti, hanno la straordinaria capacità di riflettere buona parte dei raggi solari che li colpiscono, svolgendo un’importante funzione termo-regolatrice. In assenza di questo enorme specchio, il calore dei raggi solari non verrebbe più riflesso, ma assorbito dalla massa oceanica che vedrebbe aumentare considerevolmente la propria temperatura. Leggi tutto “Calotta artica in estinzione”