Modelli dinamici per la risposta dei ghiacciai alpini alla variabilità climatica

Alpine glaciers respond strongly to climate change, and in the last decades, owing to the rising temperatures, most mountain glaciers are retreating. For this reason, it is important to develop and apply theoretical models that can be used to assess glacier response in climate change scenarios. This work focuses on simple dynamical models for alpine glaciers. Two kinds of models are considered: linear models and minimal models. Here these models are applied to a set of glaciers in the north-western Italian Alps, namely Belvedere, Cherillon, Lys, Moncorvè, Piccolo di Verra, Pre de Bar, Toula, Valtournanche and Ciardoney. A minimal model is used to reconstruct the length variations of the glacier, but this model needs specific information in order to be applied. In fact it needs a measured record of change in length, measurements of temperature and precipitations in the considered region, and measurements of mass balance and equilibrium line altitude (ELA). Ciardoney is a glacier with all of these required measurements. The length series is available at the Italian Glaciological Commitee, while the measurements of mass balance and ELA were performed by the Società Meteorologica Italiana. The minimal model is thus applied to the Ciardoney glacier. Subsequently, I also apply this kind of model to the Pre de Bar glacier in order to show the results which can be obtained in absence of all the requested information. In fact Pre de Bar glacier does not have measurements of mass balance and ELA positions, but these values can be estimated starting from the general relations used by Oerlemans. The first case leads to good results, even if some correction on the ELA relation and on balance gradient and slope values need to be applied. Also in the other case the general behavior of the length variations is well depicted, even though in a more approximate way owing to the lack of mass balance data. Finally the linear model is applied to a set of glaciers, namely Belvedere, Cherillon, Lys, Moncorvè,Piccolo di Verra, Pre de Bar, Toula and Valtournanche. This kind of model requires less information, in fact it needs measured records of change in length and measurements of temperatures in the considered region. The eight considered glaciers have records of variations in glacier length that range from 1902 to 2009. These series are again available at the Italian Glaciological Commitee. Then the linear model is used to reconstruct the temperature oscillations starting from the measured length variations. Linear models need two parameter, response time and climate sensitivity, whose values are estimated with general formulas and then corrected in order to find their best combination for each glacier. The temperature estimates obtained in this way are then compared with measured series provided by the Agenzia Regionale per la Protezione dell'Ambiente (ARPA). The results, except for the Toula, are good, pointing out that glacier length oscillations could be used as climatic proxy from which temperature information is obtainable. This work points out that simple models of glacier dynamics, such as linear models and minimal models, lead to good results despite their huge approximations.

I ghiacciai alpini rispondono fortemente ai cambiamenti climatici, e nelle ultime decadi, a causa dell'aumento delle temperature, la maggior parte di essi si sta ritirando. Per questa ragione è importante sviluppare ed applicare modelli teoretici in grado di stimare la risposta dei ghiacciai in uno scenario di cambiamenti climatici. Questo lavoro si sofferma su due semplici tipologie di modelli dinamici per ghiacciai alpini: linear models e minimal models. Questi modelli vengono applicati ad un set di ghiacciai dell'arco alpino nord-occidentale italiano: Belvedere, Cherillon, Lys, Moncorvè, Piccolo di Verra, Pre de Bar, Toula, Valtournanche e Ciardoney. I modelli minimi vengono usati per ricostruire le variazioni di lunghezza del ghiacciaio, ma tali modelli necessitano delle misure specifiche: serie di variazioni di lunghezze, misure di temperature e precipitazioni nell'area considerata, misure di bilancio di massa e di equilibrium line altitude (ELA). Il Ciardoney ha le misure richieste, infatti la serie di lunghezze è disponibile presso il Comitato Glaciologico Italiano, mentre le misure di ELA e bilancio di massa vengono eseguite dalla Societa Meteorologica Italiana. Quindi questo modello viene applicato al Ciardoney. Successivamente applico anche il modello al ghiacciaio del Pre de Bar in modo da mostrare i risultati raggiungibili in assenza di tutte le misure richieste, infatti il Pre de Bar non ha misure di ELA e bilancio di massa. I valori mancanti vengono stimati con delle relazioni generali trovate da Oerlemans. Il modello applicato al Ciardoney porta a buoni risultati anche se bisogna applicare alcune correzioni sulla relazione dell'ELA e sui valori di pendenza e di gradiente di bilancio. Nell'altro caso si riesce a visualizzare l'andamento generale delle variazioni delle lunghezze anche in assenza di tutte le misure richieste. Infine si applica il modello lineare, utilizzato per stimare le oscillazioni di temperatura partendo dalle oscillazioni di lunghezza del ghiacciaio, a otto dei ghiacciai presentati (tutti escluso il Ciardoney). Questo modello richiede meno informazioni, infatti sono necessarie solo le misure di variazioni di lunghezza dei ghiacciai e delle temperature delle aree in cui si trovano i ghiacciai. Gli otto ghiacciai considerati hanno misure di variazioni di lunghezza che si collocano nel periodo 1902 - 2009, serie disponibili presso il Comitato Glaciologico Italiano. Il modello lineare richiede due parametri: tempo di risposta e sensibilità climatica, i cui valori vengono stimati con delle formule generali e poi corretti in modo da trovare le migliori coppie di valori per ogni ghiacciaio. Le stime di temperature così ottenute vengono poi confrontate con i valori misurati dall'Agenzia Regionale per la Protezione dell'Ambiente (ARPA). I risultati che si ottengono sono buoni, escluso il caso del Toula, ciò evidenzia che le oscillazioni di lunghezza dei ghiacciai possono essere usate come proxy da cui ottenere informazioni sulle temperature. Questo lavoro mostra come dei modelli semplici di dinamica dei ghiacciai possano portare a dei buoni risultati nonostante le loro grandi approssimazioni.