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Droni salgono in alto fino alle nuvole per comprendere l’effetto della formazione di ghiaccio sul clima

Scienziati finanziati dall’UE hanno usato dei droni equipaggiati con strumenti per studiare l’effetto degli aerosol sui cristalli di ghiaccio nelle nuvole, che si ritiene influiscano su clima e cambiamento climatico.
Droni salgono in alto fino alle nuvole per comprendere l’effetto della formazione di ghiaccio sul clima
Si ritiene che l’interazione tra le nuvole e gli aerosol giochi un ruolo importante nel cambiamento climatico, ma la sua rilevanza non è ben compresa. Il progetto BACCHUS, finanziato dall’UE, ha riunito 20 istituzioni e organizzazioni provenienti da una dozzina di paesi, oltre 60 ricercatori specializzati nelle nuvole contenenti ghiaccio, per studiare in che modo gli aerosol alterano le proprietà della nuvola e influiscono sulle precipitazioni.

Gli aerosol sono una conseguenza delle attività umane o si presentano in modo naturale sotto forma di polvere, polline, spore fungine, batteri o composti organici marini. «Abbiamo esaminato l’importanza delle emissioni biogeniche (naturali o pre-industriali) rispetto a quelle antropiche (causate dall’uomo) per le interazioni aerosol-nuvola in regioni chiave nella regolazione del clima della Terra, come ad esempio la foresta pluviale dell’Amazzonia o l’Artide», dice la prof.ssa Ulrike Lohmann, coordinatrice del progetto e professoressa di Fisica dell’atmosfera all’Istituto di scienze dell’atmosfera e del clima dell’ETH di Zurigo in Svizzera.

«Per molte di queste regioni sono disponibili pochissimi dati, in particolare al di sopra degli oceani», fa notare. «Per iniziare, volevamo sapere quale percentuale della nuvola è composta da goccioline d’acqua e quale da cristalli di ghiaccio, e poi come questo rapporto viene influenzato dagli aerosol».

Nelle medie latitudini in Europa, persino le nuvole che si trovano a bassa quota possono contenere ghiaccio; questo è significativo perché le nuvole di ghiaccio si condensano più facilmente e influenzano maggiormente il bilancio della radiazione termica rispetto alle nuvole d’acqua. Questo equilibrio tra la radiazione proveniente dal Sole e quella di ritorno proveniente dalla Terra è un’equazione importante nella modellazione del cambiamento climatico.

Uso innovativo dei droni per studiare le nuvole

Oltre a usare dati satellitari di telerilevamento e dati provenienti da terra, da navi di ricerca e da un grande velivolo di ricerca, il progetto ha usato anche dei droni. Questi ultimi erano equipaggiati con leggeri sensori per temperatura, umidità e aerosol disponibili in commercio e inviati nel cielo ad alcuni chilometri di altezza. Si è trattato della prima vota in cui gli scienziati hanno utilizzato dei droni per questo tipo di profilazione verticale, consentendo al progetto di effettuare misurazioni più rappresentative delle condizioni atmosferiche della formazione del ghiaccio nelle nuvole rispetto alle misurazioni effettuate dal suolo.

I droni sono preferibili agli aerei da ricerca che volano troppo velocemente attraverso la nuvola. «Con gli aerei si ottengono solo pochi punti di misurazione», afferma la prof.ssa Lohmann. «I droni sono leggeri e molto flessibili. Possono anche facilitare misurazioni più frequenti delle nuvole in luoghi differenti in giro per il mondo, in particolare in regioni remote in cui non si hanno dati».

Una banca dati unica sulle nuvole di ghiaccio

I droni sono stati usati per la prima volta su una località remota a Cipro, dove l’aria è spesso carica di polvere del deserto. Le informazioni sono state immesse in una banca dati unica sulle nuvole di ghiaccio, mettendo insieme osservazioni di lungo periodo e dati sul campo relativi alle proprietà microfisiche delle nuvole, le particelle in cui si ha la nucleazione del ghiaccio e attorno alle quali si formano i cristalli e aerosol.

«Ci sono banche dati per gli aerosol e banche dati per tutte le variabili meteorologiche, ma non esisteva una banca dati per le particelle in cui si ha la nucleazione del ghiaccio. L’abbiamo costruita da zero», dice la prof.ssa Lohmann. Il primo strumento sul mercato per la misurazione delle particelle in cui si ha la nucleazione del ghiaccio, basato su un disegno sviluppato dai ricercatori del progetto, è diventato disponibile solo pochi anni fa. «Si tratta di una disciplina molto giovane», spiega.

Con l’analisi di campioni di ghiaccio provenienti dalla Groenlandia, la banca dati di BACCHUS includerà dati sul periodo pre-industriale risalente fino al 1300 dopo Cristo.

Una squadra di BACCHUS ha circumnavigato l’Antartide sulla nave da ricerca Akademic Tryoshnikov per raccogliere dati per modelli climatici polari. «Siamo stati in grado di ottenere molte misurazioni di particelle in cui si ha la nucleazione del ghiaccio in una regione in precedenza scarsamente campionata dell’Oceano Antartico», dice la prof.ssa Lohmann.

«Volevamo inoltre vedere quanto potrebbe essere importante il futuro traffico navale artico per le nuvole, e quale sia il peso dell’inquinamento prodotto dalle navi in un ambiente così incontaminato». Finora i risultati sono stati troppo diversi per poter trarre delle conclusioni, in parte a causa dell’incertezza su fonti e longevità degli aerosol naturali.

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