Scuola di Scienze e Tecnologie
L-32 / L-34 – Scienze geologiche, dell’ambiente e della natura
Corso di “Geografia fisica”
Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera”
10 – La Criosfera
Prof. Carlo Bisci
La Criosfera
La Criosfera è la porzione della superficie terrestre coperta da acqua allo stato solido.
La Criosfera comprende le coperture di neve, il ghiaccio presente su mari, laghi e
fiumi, i ghiacciai, le calotte polari e gelo presente nel suolo.
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Prof. Carlo Bisci
La neve
La neve è formata da cristalli di ghiaccio singoli, aventi simmetria esagonale, o da loro
piccoli aggregati. E’ un materiale granulare che si comporta come un fluido denso ma
con densità bassa, dato che buona parte dello spazio è occupato da aria.
La quasi totalità della neve presente sulla superficie terrestre deriva da precipitazioni
nevose.
La copertura nevosa del suolo
non risponde esattamente al
regime delle nevicate, dato che
la neve che si è deposta può
essere movimentata dal vento,
può fluire verso il basso e si
scioglie in modo non omogeneo.
La neve al suolo può anche
essere artificiale, ovvero
ottenuta tramite getti d’acqua
“polverizzata” con temperature
dell’aria ben sotto 0°C.
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Tipi di neve
Imbiancata: sottile copertura disomogenea e/o discontinua del terreno
Leggera e polverosa: appena caduta se si è sotto 0°C e con poca umidità dell'aria
Pesante: quando la temperatura va sopra 0°C, la neve diventa umida e un po' più
pesante a causa del suo parziale scioglimento
Grande e pesante: se si è sopra 0°C, i fiocchi si uniscono in agglomerati umidi più
grandi e a terra la neve diventa molto pesante e compattabile
Ghiacciata: quando la temperatura scende successivamente sotto 0°C la neve ghiaccia
e prende la consistenza di polvere mista a ghiaccio, scarsamente umida e quindi
difficilmente compattabile
Trasformata: successivi passaggi sopra e sotto 0°C compattano fortemente la neve,
quasi come in pista, spesso anche con crosta di rigelo; fenomeno più frequente in
primavera
Con crosta: il vento e l'umidità a esso associata e/o successivi passaggi sopra e sotto
0°C formano una crosta molto rigida e spessa sopra la neve polverosa, meno spessa
sulla neve più molle.
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Funzioni della neve
La neve accumulata al
suolo, essendo ricca
d’aria che è un ottimo
isolante termico, ha
l'importante funzione
biologica di proteggere
il terreno dalle gelate
Dal punto di vista
idrologico, la sua lenta
fusione consente una
maggiore infiltrazione
dell'acqua nel terreno
rispetto alle piogge,
permettendone
l'accumulo nelle falde
acquifere.
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Scioglimento della neve
La neve fresca è fortemente riflettente per tutte le lunghezze d’onda della REM
(elevato albedo), per cui tende a riscaldarsi solo minimamente per irraggiamento
solare.
Il fenomeno che principalmente determina lo scioglimento della neve sono le piogge;
subordinatamente si ha il riscaldamento da parte del suolo e il riscaldamento da parte
dell’aria.
Se l’aria è molto umida, la
neve tende ad assorbire
umidità, diventando
“pesante”.
L’acqua presente nella
neve umida assorbe
fortemente la REM (così
come eventuali detriti
presenti sulla sua
superficie), contribuendo a
rendere più rapido lo
scioglimento.
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Valanghe
La neve posta su pendii ripidi è in equilibrio metastabile, essendo attratta verso il
basso dalla forza di gravità mentre la coesione le impedisce di muoversi.
Se questo equilibrio si rompe, la neve si comporta come un fluido, per cui scende
verso il basso trasformando la sua energia potenziale (legata al dislivello) in energia
cinetica. Una valanga è una massa di neve che scende con moto turbolento verso il
basso, con velocità che possono superare i 300 Km/h.
Fattori predisponenti sono il
sovraccarico nevoso, la
presenza di masse di neve su
una superficie ghiacciata,
l’aumento di peso dovuto a
piogge o a fusione parziale
per innalzamento della
temperatura dell’aria.
Fattori scatenanti possono
essere il vento, frane e
attività antropiche
(soprattutto, passaggio di
sciatori o alpinisti).
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Classificazione delle valanghe
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Dalla neve al ghiaccio
La neve, soffice e areata in superficie (densità 0.2 / 0.3 Kg/dm3), in profondità tende a
compattarsi a causa del peso della coltre sovrastante; questo fenomeno è più
accentuato se le temperature sono prossime a 0°C. Questa compattazione comporta
un metamorfismo dei cristalli di neve, che localmente fondono nelle loro porzioni
apicali a contatto con altri cristalli e ricristallizzano in forme più compatte e meno
regolari, fino a dar luogo a granuli di ghiaccio (neve granulare) che poi si fondono
parzialmente tra loro dando
luogo al firn (densità 0.55 –
0.83 Kg/dm3).
Fenomeni simili
interessano anche il firn,
che lentamente si
trasforma in ghiaccio,
espellendo via via l’aria
presente negli interstizi fino
alla totale compattazione
(densità circa 0.9 Kg/dm3).
L’intero ciclo in media
impiega 5 anni.
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Il ghiaccio
Il ghiaccio può derivare da metamorfismo e compattazione della neve o da
congelamento dell’acqua liquida (marginalmente, da congelamento del vapore
d’acqua). Trascurando gli accumuli minimi, possiamo distinguere tra ghiaccio che
sovrasta masse d’acqua (pack, banchisa, lingue glaciali galleggianti ecc.), ghiaccio che
si accumula su ampie masse “continentali”
(calotte glaciali o inlandsis) e ghiaccio che
riempie valli (ghiacciai vallivi o alpini).
montane (ghiacciai).
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Moti del ghiaccio
Il ghiaccio, pur essendo un materiale solido, alla scala regionale si comporta come un
fluido estremamente denso, fluendo lentissimamente nel verso del gradiente
dell’energia potenziale.
Gli accumuli di ghiaccio appoggiati su una base inclinata (come è tipico dei ghiacciai)
tendono quindi a fluire molto lentamente verso il basso.
Molto più lentamente fluiranno radialmente gli inlandsis, spinti dal peso del maggior
spessore della porzione centrale della calotta
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Ghiaccio e temperatura
Il ghiaccio, ovviamente, si forma a temperature inferiori a 0°C e si scioglie a
temperature superiori. L’estensione e l’evoluzione delle masse di ghiaccio dipendono
quindi fortemente dalle caratteristiche climatiche locali (soprattutto temperatura
media e rapporto neve/pioggia). Un ghiacciaio stabile ha la testata ubicata in zone
fredde (T < 0°C) e si estende verso il basso fino ad aree caratterizzate da temperature
ben superiori a 0°C (cioè, fin dove la velocità di scioglimento è pari all’afflusso di nuovo
ghiaccio proveniente dalle quote
superiori). Per poter avere un ghiacciaio,
le nevicate devono essere molto
superiori alle piogge.
Quando però un ghiacciaio o la lingua
di un inlandsis terminano in un bacino
d’acqua, i moti di quest’ultima possono
provocare fratture che sbloccano masse
di ghiaccio galleggiante (determinando
il punto finale della lingua di ghiaccio
anche con temperature molto minori di
0°C), che poi migrano spinte da venti
e correnti marine (iceberg).
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Il ghiaccio come risorsa
I ghiacci rappresentano di gran lunga la più grande riserva di acqua dolce della Terra,
avendo un volume complessivo stimato intorno ai 29’000’000 Km3
Km3
%
Ghiaccio
29000000
68.62
Falde acquifere
13000000
30.76
A. superficiale
250000
0.59
Vapore acqueo
13000
0.03
42263000
100.00
TOTALE
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Gelo
Il gelo è l’acqua allo stato solido che si forma all’interno del suolo. Nelle regioni in cui si
ha una temperatura media annua minore di 0°C, questo gelo a una certa profondità
non si scioglie neppure durante la stagione più calda, dando luogo a uno strato
continuo, più o meno spesso, di suolo gelato con lenti di ghiaccio (permafrost), che
agisce da livello impermeabile e influenza fortemente l’evoluzione del paesaggio
locale.
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Distribuzione del permafrost
A seconda della sua continuità
laterale, che a sua volta dipende
dalle variazioni locali di
temperatura, si possono
distinguere quattro tipi di
permafrost:
continuo,
discontinuo,
sporadico,
isolato
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