Tesi - Antartide - Regime termico dei cunei di ghiaccio nella Terra Vittoria Settentrionale

A B

Figure 21 A e B: Diagramma schematico che mostra la crescita dei cunei di tipo epigenetico (A), singenetico

(B) (Mackay, 1990). 38

Le dimensioni dei cunei di ghiaccio cambiano da località a località e dipendono dalla

disponibilità di acqua e dall’età del cuneo di ghiaccio. La maggioranza dei cunei

epigenetici ha un’ampiezza di 1,0-1,5 m presso la superficie e un’estensione verso il basso

di 3,0-4,0. In alcune aree della Siberia settentrionale e nei bassopiani dell’Artide

occidentale, i cunei di ghiaccio possono raggiungere dimensioni considerevoli: 3,0-4,0 di

ampiezza nei pressi della superficie e 5,0-10,0 m di estensione verso il basso. Molti dei

grandi cunei di ghiaccio conosciuti, presenti nella foresta boreale dell’Alaska meridionale e

nel Canada settentrionale e nella taiga della Siberia sono probabilmente cunei relitti

formatisi in condizioni climatiche più fredde di quelle attuali. L’accrescimento progressivo

dei cunei di ghiaccio ha per effetto una graduale compressione e deformazione dei materiali

posti ai lati. L’evidenza della presenza dei cunei di ghiaccio, quindi, è data in superficie da

suoli strutturati secondo maglie poligonali bordate da solchi all’interno dei quali si trovano

i cunei di ghiaccio, naturalmente a partire dalla profondità del permafrost.

Figura 22: Diagramma schematico indicante la relazione tra la dimensione del poligono e il tipo di cuneo

(Matsuoka & Hirakawa, 1993). 39

5. I SITI DI STUDIO

Per lo studio del regime termico dei cunei di ghiaccio, dei tre siti presenti nella Terra

Vittoria settentrionale (Raffi et al., 2003), sono stati selezionati quelli di Backer Rocks e di

Mount Jackman, sulla base delle loro diverse condizioni topografiche e morfologiche.

Figura 23 A

Figura 23 B

Figure 23 A e B: Foto satellitare dell’Antartide (A) e ingrandimento dell’area si studio (B). 40

5.1 Baker Rocks

Baker Rocks è una piccola area deglaciata situata lungo la costa nordorientale del Mount

Melbourne, un vulcano quiescente che mostra evidenze di attività recente (Kyle, 1990). Il

versante nordorientale del Mount Melbourne presenta una copertura glaciale pressoché

continua dalla quale emergono isolati affioramenti rocciosi, fra i quali quello di Baker

Rocks che dà il nome informale al sito di studio, da cui dista circa 4 km.

Figura 24: Ubicazione del sito di Baker Rocks - (Foglio Mount Melbourne, Antarctica - U.S. Geological

Survey, SS 58-60/9).

Baker Rocks (lat. 74° 12’ 27”; long. 164° 50’ 01”) è una piccola insenatura, situata

all’interno della Baia di Wood, delimitata a nord da una falesia rocciosa alta circa 150 m e

a sud dalla fronte galleggiante, alta alcune decine di metri, di un lobo glaciale del Mount

Melbourne. L’insenatura è delimitata verso l’interno da una ripida scarpata rocciosa che si

innalza per oltre 300 m, sulla cui sommità si appoggia parte del ghiacciaio del Mount

Melbourne e, verso l’esterno, da una spiaggia rettilinea lunga circa 1500 m. Una serie di

ripiani debolmente inclinati verso mare, nei quali sono state riconosciute spiagge emerse

41

oloceniche, sono presenti all’interno dell’area. Il ripiano più alto, posto ad una quota di

circa 12 m s.l.m., è coperto verso l’interno da conoidi di deiezione e falde di detrito.

Figura 25: Il sito di Baker Rocks.

I depositi di spiaggia olocenici, rielaborati da processi periglaciali, mostrano in superficie

un assetto poligonale a maglie prevalentemente rettangolari e quadrate, i cui lati hanno

lunghezze variabili fra i 10 e i 30 m. I poligoni hanno la superficie convessa e sono

delimitati da solchi profondi 20-30 cm e ampi 40-60 cm.

Figura 26: I poligoni di Baker Rocks. Nel cerchio rosso la stazione termometrica

(Lat. 74° 12' 27" S; Long. 164° 50' 10"E). 42

Le sezioni nel terreno che hanno messo in luce i cinque cunei di ghiaccio sono state

effettuate in corrispondenza del ripiano di quota 12 m. I cunei erano ad una profondità di

50 cm dal piano campagna. L’ampiezza al top era compresa fra 40 e 80 cm e l’altezza fra

120 e 140 cm. Il ghiaccio si presentava di colore bianco, privo di frammenti sedimentari e

con una evidente foliazione verticale parallela ai lati del cuneo e sviluppata fino all’apice

inferiore, denotando, l’origine epigenetica del ghiaccio. Al centro dei cunei era presente

una fessura verticale, larga di 3-4 mm, riempita di minuti granuli di ghiaccio sciolto

saccaroide. Figura 27: Uno dei cinque cunei di

Ghiaccio rinvenuti a Baker Rocks. 43

5.2 Mount Jackman

Il Mount Jackman, 1920 m s.l.m., è ubicato nelle Freiberg Mountains, ed è la terminazione

più settentrionale di una breve dorsale la cui prosecuzione a sud è delineata da una serie di

nunatak disposti ad arco, che si innalzano fra l’Evans Nevé a est e il Rennick Glacier a

ovest. Il sito in cui sono state aperte le sezioni (lat. 72° 23’ 07”; long. 163° 10’ 49”) si trova

alla quota di 1326 m s.l.m., su di un ripiano posto al limite occidentale dell’area deglaciata,

alla sommità di una ampia conca posta a nord-ovest del Mount Jackman.

Figura 28: Ubicazione del sito di Mount Jackman - (Foglio Freiberg Mountains, Antarctica - U.S. Geological

Survey, SS 58-60/1).

I poligoni sono impostati in un deposito glaciale che in superficie mostra un pavimento

eolico costituito da clasti doleritici con patina di ossidazione, questi sono appoggiati su un

terreno a matrice fina sabbiosa, con immersi clasti da centimetrici a pluridecimetrici

doleritici. I poligoni, con giunzioni angolari sia di tipo ortogonale che pentagonale, hanno

44

un’ampiezza variabile fra 12 e 25 m, hanno la superficie piatta e sono delimitati da solchi

profondi 30-40 cm e ampi 40-50 cm (Fig. 48).

Figura 29: Il sito di Mount Jackman e, nel cerchio rosso, la stazione termometrica

(Lat. 72°23'07"S; Long. 163°10'49"E).

Nel febbraio 2004 e nel gennaio 2006 la tavola del permafrost era a 15-18 cm di profondità

dal piano campagna. In questo sito sono stati trovati cinque cunei di ghiaccio a profondità

comprese fra 27 e 35 cm dal piano campagna. L’ampiezza dei cunei, al top, variava da 27 a

85 cm e la loro altezza era compresa fra 20 cm fino al oltre 80 cm. Il ghiaccio si presentava

bianco latteo, privo di inclusi sedimentari e con evidenti bolle d’aria che formavano bande

verticali. Le foliazioni, parallele ai lati dei cunei, erano ben sviluppate e si estendevano per

tutta la lunghezza dei cunei. Figura 30: Uno dei cunei di ghiaccio di Mount

Jackman. 45

6. METODI

Per lo studio del regime termico dei cunei di ghiaccio, sono stati utilizzati i dati registrati

presso le stazioni termometriche di Baker Rocks e di Mount Jackman. Baker Rocks,

installata il 21 Febbraio del 2004, utilizza un registratore di tipo Testo Testor 171-4,

equipaggiato con dei sensori NTC (accuratezza ±0,2 °C). Mount Jackman, installata il 1

Febbraio 2006, utilizza sensori PT100 (±0,1 °C), montati su un registratore Campbell

CR1000-XT (fonte Raffi). In ogni stazione, quattro sensori hanno registrato giornalmente,

con cadenza oraria, le temperature dell’aria, della superficie del terreno a – 2 cm, del top e

del bottom dei cunei di ghiaccio. La temperatura dell’aria è stata misurata a 180 cm dal

suolo a Baker Rocks e a 155 cm a Mount Jackman. Per quanto riguarda il top e il bottom

dei cunei la temperatura è stata misurata ad una profondità di 50 cm e 133 cm a Baker

Rocks e di 35 cm e 85 cm a Mount Jackman. Il periodo di osservazione va dal 21 Febbraio

2004 al 23 Novembre 2008 per la stazione di Baker Rocks e dal 1 Febbraio 2006 al 13

Novembre 2008 per quella di Mount Jackman.

Le serie dei dati, sulla base delle 24 rilevazione giornaliere, hanno consentito di calcolare le

temperature medie annue, mensili e giornaliere dell’aria, della superficie del terreno a - 2

cm, del top e del bottom di due cunei di ghiaccio. Al fine di calcolare l’escursione termica

giornaliera sono state selezionate, per ogni giorno dell’intero periodo di osservazione, le

temperature massime e minime, e, quindi, sono state calcolate le temperature medie

massime, le temperature medie minime, le temperature medie mensili e le escursioni medie

mensili e annue. Ogni valore è stato calcolato sia per l’aria che per il suolo alla profondità

di – 2 cm.

I dati elaborati sono stati riportati all’interno di tabelle, e graficati. Inoltre, sono stati

computati i cicli di gelo e disgelo, ovvero il numero di volte in cui la temperatura dell’aria

e della superficie del terreno è passata al di sopra e al di sotto di 0 °C, durante tutto il

periodo di osservazione per entrambe le stazioni. 46

Fig. 31 A

Fig. 31 B

Figure 31 A e B: Le due stazioni di Baker Rocks e Mount Jackman, prese in esame (Fonte Raffi) 47

7. RISULTATI E DISCUSSIONE

7.1 Stazione di Baker Rocks

7.1.1 Temperature medie annue

Presso la stazione di Baker Rocks, la temperatura media annua dell’aria, nel periodo di

osservazione, è di -16 °C e oscilla tra i - 17,3 °C e i - 14,7 °C circa. Si registra la

temperatura media massima di – 14,7 °C nel 2007 ed la media minima di -17,3 °C nel 2004

(Tab. 1). La temperatura media annua della superficie del suolo è di -16,4°C e varia tra -

17,9°C nel 2004 e -15°C nel 2007. Il grafico n° 1 mette in evidenza che la temperatura

media dell’aria è sempre maggiore di quella della superficie del suolo tranne che nel 2006.

Analizzando i valori medi dei singoli anni, si osserva una tendenza all’aumento sia per

l’aria che per la superficie del suolo. La temperatura media annua del top e del bottom del

cuneo di ghiaccio sono rispettivamente di -14,9°C e -14,7°C; il top varia tra -16°C e

16,1°C, il bottom tra -15,9°C e -14,2°C. Dal grafico n° 1 si evince che la temperatura de

top e del bottom, hanno un andamento simile con una leggera tendenza al riscaldamento

negli anni 2005, 2006 e 2007, contrariamente agli anni 2004 e 2005 nei quali si nota un

modesto raffreddamento.

TEMPERATURE MEDIE ANNUE STAZIONE DI BAKER ROCKS 2004-2008

Anni T.Media Aria T.Media -2cm T.Media Top T.Media Bottom

2004 -17,3 -17,9 -16 -15,9

2005 -15,3 -16,7 -14,7 -14,5

2006 -16,3 -16 -14,6 -14,3

2007 -14,7 -15 -14,1 -14,2

2008 -16,4 -16,4 -15,1 -14,7

Tab. 1: Temperature medie annue dell'aria, del suolo del top e del bottom relative alla stazione di Baker

Rocks, dal 2004 al 2008. 48

T.Medie annue Baker Rocks T.Media Aria

-10 T.Media -2cm

-15 T.Media Top -

50cm

T.Media

-20 Bottom -

133cm

Lineare

(T.Media -

2cm)

-25 Lineare

2004 2005 2006 2007 2008 (T.Media

Aria)

Grafico n°1

7.1.2 Escursione Ter