CONVEGNO NAZIONALE DI GLACIOLOGIA ANTARTICA EPALEOCLIMA Padova, 6-7 Luglio 1999 -Riassunti a Cura Di A

"materiali" -dipartimento di geografia -università di padova

21/1999 CONVEGNO NAZIONALE DI GLACIOLOGIA ANTARTICA EPALEOCLIMA Padova, 6-7 luglio 1999 -Riassunti A cura di A. Bondesane M. Meneghel

Conil patrocinodi:

Comitato Glaciologico Italiano Dipartimento di Geografia "G. Morandini" ENEA- Programma Nazionale di Ricerche in Antartide Università degli Studi di Padova

Comitatoscientifico

Pierpaolo FAGGI Mirco MENEGHEL Graziano ROTONDI

"materiali" -Dipartimento di Geografia Università di Padova -n° 21/1999

Quindici anni di ricerca glaciologica italiana in Antartide: risultati e progetti

G. Orombelli Dipartimento di Scienzedell 'Ambientee del Territorio -Universitàdegli studi di Milano-Bicocca

Dopo 14 campagneannuali di ricerca in Antartide e alle soglie della 150è doverosoriflettere sui risultati raggiunti e sui progetti in corso nell'ambito del settore della glaciologia, paleoclimatologia e geomorfologiaglaciale. Dai primi timidi approcci e dalle prime ingenue iniziative indubbiamentemolti progressisono stati compiuti e molti importanti risultati sono stati conseguiti,quando si considerila baseristretta e inadeguatache la glaciologia in Italia avevae tutt' ora sostanzialmentemantiene nel panoramadella ricerca italiana. Tra i risultati promossidal PNRA va posto anzitutto il coinvolgimentodi nuove competenze,quali la geofisica,la geodesia, la geochimica isotopica, la chimica analitica, che nella glaciologia hanno trovato motivi di interessee di appassionatolavoro di ricerca. L'inserimento della ricerca italiana in programmiinternazionali, quali GRIP ed EPICA, ha portato i nostri ricercatori a contatto con progetti scientifici di punta; le innegabili difficoltà inizialm~nte incontrate sono state ampiamenteripagate dai risultati ottenuti, e ancora più lo saranno,se verranno mantenutil'impegno e la serietà sin qui dimostrati. Anche talune iniziative di realizzazionesostanzialmente italiana (nell'ambito di programmiconcepiti internazionalmente, quali ITASE), hanno mostratola maturità scientifica e operativaraggiunta dai ricercatori PNRA nel settoredella glaciologia. Molte le tematiche investigate, dalla valutazione del bilancio di massa, agli studi paleoclimatici e paleoambioentalisulle carote di neve e ghiaccio, alle indagini geofisiche e geodetiche su settori della calotta, su piattaforme e lingue di ghiaccio galleggianti, alla cartografiageomorfologica e glaciologica,alle indagini sul permafroste forme associate.Inoltre agli studi glaciologici veri e propri sono stati associatiquelli sulle meteoriti antartichee gli studi paleoclimatici sui sedimentimarini, nell' intento di creare una comunità scientifica aperta agli apporti interdisciplinari e tesaalla risoluzionedi problemi scientifici di ampio respiro. È da sottolineareche i risultati raggiunti sono anche in larga misura il frutto del costante sostegnoe incoraggiamentoottenuto da quanti hannooperato a livello direttivo e organizzativo, nella CommissioneScientifica Nazionale per l'Antartide e nella attuazionee gestionelogistica deiprogrammi (ENEA). Il supportoeconomico ricevuto ha consentitodi attrezzarelaboratori idonei,

--1 in precedenzanon esistenti o inadeguati in Italia, mentre la costante presenzagarantita in Antartide ai ricercatori del settore ha permessodi recuperare in pochi anni una esperienza mancante,avviando anche nuovi ricercatori (purtroppo pochi, ma ciò è dipeso da fattori più generali!) verso la glaciologia e geomorfologiapolari. La connessionetra attività scientifica e attività logistica in programmi complessiin Antartide (quali perforazioni in ghiaccio, traversate con mezzicingolati, campiremoti, crociereoceanografiche ecc.) è, inoltre, strettissimae i risultati dipendonoin egualmisura dall'impegno scientifico,tecnologico e logistico. Sulla base della esperienzapassata, l'organizzazione della ricerca glaciologica è stata ristrutturata nel programmatriennale 1999-2001 con l' esplicitazionedi linee di ricerca maturate negli anni passati e con la separazioneda altri settori, quali la geologia marina, una volta esauritasila opportunitàdi mantenerestretti contatti tra la ricerca paleoclimaticaa maree a terra. La attuale struttura della ricerca PNRA nel settore "Glaciologia e paleoclima" è pertanto articolatain 5 progetti: 1- Paleoclimae paleoambientenelle carote di ghiaccio e nella documentazione glaciale (13 unità operative); 2- Pennafroste variazioniclimatiche in Antartide (4 unità operative); 3- il settorepacifico della calotta antartica orientale: bilancio di massaed evoluzione negli ultimi 200 anni (7 unità operative); 4- Concentrazionedi meteoriti: individuazione,raccolta, studio (4 unità operative); 5- Rapporti isotopici e concentrazionedei gas nobili (He, Ne, Ar, Kr e Xe) nella colonna di ghiaccioe nel bedrocksottostante: mixing e sorgentipresenti in Antartide (1 unità operativa). Sono stati, inoltre, mantenuti gli impegni nei progetti internazionali EPICA, Concordia, ITASE e in altre iniziative non ancoraforrna1izzate. La prossimacampagna antartica (150 -1999/2000) prevedela partecipazionedi una ventina di ricercatori (a Baia Terra Nova, pressoaltre basi e a Dome C) nei settori della esplorazione geofisica, dei controlli geodetici,delle ricerche geomorfologiche(cartografia, permafrost), delle meteoriti. il futuro offre, da un lato, motivi di garanziadi continuazionedelle ricerche in un settore non eludibile in Antartide, ma anche motivi di riflessione responsabile sul buon uso e sulla concentrazione delle risorse, in tempi di probabili ridotte disponibilità. il problema più impegnativoè quello di garantireuna ulteriore crescitaculturale alla comunitàscientifica italiana, anche integrandola con competenzeancora non presenti o non sufficienti, quali la fisica del ghiaccio, la modellistica, la fisica dell'atmosfera e la climatologia dinamica. Sarà opportuno manteneree rafforazare i collegamenti internazionali stabiliti, mentre sarà pure necessario progettarenuove iniziative di rilievo, anchecon collaborazioniinternazionali, ma non in posizioni

2 scientificamenmtesubalterne. Soprattutto, pur riservandouna aliquota delle risorse alle ricerche libere, occorrerà evitare una eccessivaframmentazione, che il più delle volte porta ad una ripetizione routinaria della ricerca ed a risultati complessivamentiinadeguati alle risorse impegnate.

'-3 "materiali" -Dipal1imento di Geografia Università di Padova -n° 21/1999

I Ghiacciai locali di Baia Terra Nova. Dodici anni di osservazioni.

M. Meneghel Dipartimentodi Geografia. Universitàdegli Studidi Padova

Già dalle prime campagneantartiche del PNRA i ghiacciailocali hannoattratto l'attenzionedei glaciologi, principalmenteper due motivi. il primo è che si riteneva che, trattandosidi apparati molto piccoli, il loro bilancio di massa fosse sensibile alle variazioni ambientali, alle quali avrebbedovuto corrispondereuna rapida variazionevolumetrica e di posizione della fronte. il secondoè che gli apparati isolati avrebberoconsentito l'esecuzionedi numerosee frequenti misure di vari parametriutili per modellizzarequesta categoria di ghiacciai.Finalità delle indagini era la ricostruzione della storia dei ghiacciai locali a partire dall'ultimo acme glaciale, la comprensionedella dinamica attuale, la previsione del comportamentodi questi ghiacciai in funzione della tendenzadel clima prevedibile. I risultati ottenuti avrebberopoi potuto essere applicati ai ghiacciai di maggioridimensioni. Attualmente i ghiacciai locali sotto controllo sono cinque. Quello dove sono stateeseguite le osservazionipiù dettagliatee le misure più frequenti è il Ghiacciaio Strandline, situato a poca distanzadalla Baseitaliana, sul quale le prime osservazioninell'ambito del PNRA risalgono alla campagna86/67. Nell'89/90 sono iniziati i controlli al ghiacciaiosettentrionale di Tarn Flat. Nel 95/96 sono stati materializzatipunti di controllo per il ghiacciaiodella conca di AnderssonRidge. Nel 96/97 è iniziata l'osservazionedel ghiacciaio del Mt. Levick e l'anno seguentequella del ghiacciaio del Mt. Matz. Le misure effettuatesono state molteplici, eseguitecon finalità diversee in modo non sempre coordinato.La metodologiae gli strumentiutilizzati, ancheper la misura degli stessiparametri, sono stati assaivari. Le osservazionicompiute possono essere così sintetizzate: -posizione e morfologia della fronte -accumulo e ablazione -topografia della superficie -velocità e deformazione -dati meteorologici -stratigrafia, chimica del ghiaccioe.degli inclusi -indagini geofisiche.

4- 4 I dati e le osservazionisinora pubblicati sono stati molteplici, ma fondamentalmenteparziali. Manca una sintesi che evidenzi la correlazionetra comportamentodei ghiacciai e parametri ambientali, questo anche per la detta disomogeneitàdei dati raccolti e delle metodologie utilizzate. Si ritiene pertantoche per arrivarea questorisultato sia necessaria: -una migliore definizione dei parametriche si vogliono misurare -facilità e tempo ridotto di esecuzionedelle misure da ripetere ogni anno, in modo tale che possanoessere eseguite anche da personalenon afferentealla linea di ricerca specifica -esecuzione di indagini approfonditesu ogni apparatoglaciale "una tantum" o a distanzadi tempo. In concreto si propone la misura annuale della posizione della fronte dei ghiacciai sotto osservazionee di altri ghiacciailocali (che potrebberoessere quelli di Tarn Flat e del Mt. Larsen). A questemisure annuali si dovrebberopoi affiancareosservazioni di maggiordettaglio (velocità, deformazione, morfologia, accumulo e ablazione, stratigrafia, topografia del fondo ecc.) da eseguirevolta per volta suuno dei ghiacciai peruna suamigliore conoscenzae per la creazionedi modelli.

Bibliografia

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6 "materiali" -Dlpal1imento di Geografia Unive~ità di Padova -n° 21/1999

Studio sulle variazioni delle fronti dei ghiacciai delle coste Adélie e Clarie dal 1947 al 1996 (Antartide orientale, Settore Pacifico)

M. Polizzi & M. Frezzotti ENEA C.R. Casaccia-Dip. Ambiente,PO Box 2400,00100 RomaAD

Nel presentelavoro sono oggettodi studio, attraversol'impiego di dati telerilevati, i ghiacciai antartici dei settori costieri appartenentialle costeAdélie e Clarie e compresitra la BuchananBay (144°30' E, 67°05' S) e la PorpoiseBay (129°30' E, 66°30' S); il tratto di costaesaminato copre una lunghezzadi circa 1130 km (figura). I ghiacciai in esamedrenano una parte dell'areadi Dome C (173.000 km2). Lo scopo del presente studio è quello di fornire un contributo per la comprensionedei cambiamentiambientali in Antartide vista la stretta relazione esistentetra questi ultimi e le variazioni dell'estensionedelle lingue e delle piattaforme di ghiaccio galleggianti. Con l' ausilio del software Erdas Imagine sono state elaborate carte francesi (in scala 1:100.000e 1:500.000)ottenute per restituzione di fotografie aereedell'U.S. Navy del 1947; fotografie del satellite Argon del 1963; immagini dei satelliti Landsat1 MSS del 1973;fotografie del satellite Soyuz del 1985; immagini LandsatTM 4 e 5 del 1989e del 1990 e immagini radar dei satelliti ERS-SAR1 e 2 degli anni 1995e 1996. Inizialmente sono state analizzatele immagini Landsat TM che, grazie alla loro elevata risoluzione a terra (30 m), sonostate georeferenziate utilizzando i punti astronomicipresenti sulla cartografia disponibile; in seguito tali immagini sono stateadoperate come basesatellitare per la successivageoreferenzzazione delle rimanenti immagini e fotografie dell'areaesaminata. Per le carte e le fotografie da satellite, a differenza degli altri materiali già disponibili su supporti magnetici, si è resa necessariauna scansioneiniziale. Successivamenteè stata effettuata una vettorializzazionedelle linee di ancoraggiodei ghiacciai alla terraferma(grounding fine) e delle fronti degli stessi per ciascuna immagine, per poter effettuare una valutazione dell' area galleggiante occupata dai ghiacciai e della loro variazione nel corso dei vari anni. li valore dell'area di ciascun ghiacciaio in funzione dell'anno e la relativa ubicazione, ricavati sempre tramite software,sono stati riportati nella tabella. Da una prima analisi dei dati appare significativa, dal 1947 al 1963, la riduzione della superficie dei ghiacciai ad Est di 138°32'E, mentre nel settoreoccidentale dell'area esaminata si riscontra nello stessoperiodo un generaleincremento. Nei dieci anni che vanno dal 1963 al 1973

7 le variazioni dei corpi glaciali non sembranoavere una tendenzaomogenea; notevole è la riduzione di più della metà dell' areagalleggiante del Glacier du CommandantCharcot. Dal 1973 al 1985appare evidente l'arretramento delle fronti glaciali, mentre nel periodo che va dal 1985 al 1989 si assistedi nuovo ad un lieve avanzamentoverso mare di quasi tutte le fronti, molto più marcatotra il 1989e il 1995-1996.

8 "materiali" -Dipartimento di Geografia Università di Padova -n° 21/1999

Valutazione preliminare degli spessori di parte della piattaforma di Hells Gate (Baia Terra Nova, Antartide) attraverso misure fotogrammetriche L. Vittuari l & A. Bondesan 2

I DISTART (Laboratorio di Topografia. Fotogrammetria e Rilevamento Geologico), Università di Bologna. Viale Risorgimento 2, Bologna -Email: luca. vittuari(Q)mail.inrr.unibo.it 2 Dipartimento di Geografia, Università di Padova. Via del Santo 26. Padova -Email: [email protected]

La piattaforma di ghiaccio galleggiantedi Hells Gate è stataoggetto in passatodi numerose campagnedi rilevamento da parte di ricercatori di discipline diverse. In particolare, una ricerca (BONDESANet al., 1994) facente uso di tecniche GPS ha permesso di verificare che la piattaforma di ghiaccio è in sostanzialeequilibrio idrostatico, risentendodelle oscillazioni di marea e fornendo pertanto i presuppostiper calcolare lo spessoredel ghiaccio a partire dalla quotadella superficie. Le misure geofisiche effettuate con tecniche diverse (GPR, sismica,geoelettrica e altro) nel corso di numerosespedizioni hanno fornito un termine di confrontoutilissimo per la verifica degli

::§: "Eo :z

Fig. J: spessoridel ghiaccio espressiin metri.

o spessoriderivati dal modello digitale del terreno,confrotando la bontà dei risultati raggiunti. Attraverso l'impiego di tecniche fotogrammetrichedigitali denominate di autocorrelazione risulta possibile, una volta effettuate le usuali proceduredi orientamentointerno ed esterno di fotogrammi,la determinazioneautomatica delle coordinatetridimensionali di punti posti nell'area di sovrapposizionestereoscopica. Il grado di successodegli algoritmi più evoluti, nella corretta individuazione di punti omologhi su più fotogrammiè percentualmentesoddisfacente, ma viene verificato principalmenteattraverso l'analisi di un coefficiente di correlazione.Tale indice purtroppo non è in grado di validare in modo certo il risultato raggiunto e allo stato attuale risulta spessonecessario un intervento manualea posteriori, da parte di un operatoreesperto, particolarmentenelle aree in ombra o aventi tono fotografico poco diversificato (Bitelli et al. 1996). Tale tecnica apre però la via della generazionedi modelli digitali del terreno aventi una densità di punti realmente misurati estremamenteelevata (DTM di alta fedeltà), decisamente maggiorerispetto a quella verosimilmenteraggiungibile in produzioneda un operatore. In un precedentelavoro (Marsella & Vittuari, 1996)tale tecnicaè stata sperimentatasu di una coppia di fotogrammiappartenente alla strisciata TMA 3037 279 aventescala media 1:40000 e scattatain data23/11/1993 nell'ambito di un progetto di fotograrnrnetriaaerea assistita dal GPS nella Terra Vittoria (Antartide). In tale occasione è stato misurato, con una stazione fotograrnrnetricadigitale Leica-HelavaDPW770 un DTM avente passo di griglia pari a 20 m della parteterminale della piattaformadi Hells Gate. Partendoda tale DTM, dopo alcune verifiche circa la precisione del modello, attraversoun confronto con rilievi effettuati nell'area con tecnichetopo grafiche diverse (quali GPS cinematico, fotogrammetriaanalitica ecc.)è stataindividuata direttamente dai fotogrammila quota del livello del mare al momentodella presafotograrnrnetrica. In basealla quota topografica, riferita a tale livello del mare, dei punti appartenentialla superficie della piattaforma sono stati desunti gli spessoriapprossimati della piattaforma galleggiante,considerando un semplice comportamento isostaticodi galleggiamentodella piattaforma in un mezzoavente densità variabile verticalmente. Quali dati di densità dell' acqua marina sono stati impiegati i profili di densità misurati nello stessoperiodo pressola fronte della piattaforma(TISON et al., 1997)e quale densitàdel ghiaccio i valori misurati in sededi carotaggio. In figura l si riporta una mappapreliminare degli spessoridi ghiaccio ottenuti in basea tale

lO modello. Bìbliografia

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Il "materiali" -Dipartimento di Geografia Università di Padova -n° 21/1999

Evoluzione estiva su substrato pianeggiante del manto nevoso di Baia Terra Nova (Antartide)

L. Matta & M. Matta Dipartimentodi Scienzedella Terra. Via ValpergaCaluso 35, Torino.

12 - Evoluzione del manto nevoso a BTNA confrontata con l'intensità del vento

registrata dalla stazione ENEIDE nel periodo 5/23 -12 -1998

nodi 100. 80. 60 - 40. 20. O . ~~~~ dL_~_--, 5 6 7 8 9 10 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

8bi -ghiaccio di fondo 3sr -piccole particelle arrotondate

m 8ic -colonnedi ghiaccioverticale 6cl -grani arrotondati a grappoli

Sii -strato di ghiaccio orizzontale 6mf -policristalli arrotondati

D 1 f -cristalli di recenteprecipitazione 6s1 -neve fusa

~ 7ch -brina di cavità ~ 2bk -particelle estremamentespezzettate

D 5cp -cristalli a calice 2dc -particelle parzialmente frammentate

4fa -particellepiene sfaccettate ::iiiiii:iiiiiii 4sf -piccole par1icellesfaccettate

4mx -forme mistesfaccettate ~ 9mfc -crosta da fusione e rigelo

3mx forme miete arrotondate § 9wc -crosta da ventoB

-31r -grosse particellearrotondate 9sc1- crostada sole

..~ 13 dell 'acqua di fusione superficiale. La superficie assumeuna caratteristica micromorfologia a penitenti, mentre a maggiorescala si osservanoforme simili a grandi sastrugi,ma generateda sublimazioneinvece che da erosionemeccanica. Allontanandosidal mare,la fusionediventa sempremeno importante. Al Boulder Clay Glacier e al Browning Pass(210 -300 m s.l.m.) i cristalli da metamorfismodi fusione prevalgonosolo a fine estate.A partire dai 650 m s.l.m. sul medio e alto CampbellGlacier non si è osservataalcuna traccia di fusione, anche superficiale. Al posto di questo processodiventa preponderanteil metamorfismocostruttivo, reso possibile dal gradientetermico, molto forte sino a circa 2000 m s.l.m. Nel medio e alto Campbellsi incontrano quindi in superficie alternanzedi strati di neve ventata a elevata coesionee piccola granulometria,e strati di particelle sfaccettateo cristalli a calice. In profondità si osservauna progressivatrasformazione in strati di particelle sfaccettate anchenella neve ventata.È quindi probabileche l'unico limite al metamorfismocostruttivo sia la scarsaporosità della neve ventata,che limita la diffusione del vapore,notoriamente necessaria al metamorfismocostruttivo. Confrontando siti con differente substrato, si è accertato che questo fattore ha influenza relativamentemodesta. I rari substratiorganici (alghe,guano presenti soprattutto a InexpressibleIsland) e i molto più comuni substratisalini favorisconopalesemente il metamorfismocostruttivo, con formazione di brina di profondità anchea livello del mare fuori da periodi di perturbazionifredde (lnexpressible Island). Analoghi studi sulle Alpi suggerivanoun metamorfismocostruttivo per produzione di calore con la decomposizionedella sostanzaorganica (Motta et al., 1995). Per quanto riguarda i substratisalini, si può ipotizzareche lo scioglimentodelle efflorescenzesaline crei dei vuoti alla basedel mantonevoso. Essi facilitano la circolazionedel vapore,con azioneanaloga a quella dei substratiricchi di cavità. È anchepossibile che lo scioglimentodei sali raffreddi la parte inferiore del mantoaccrescendo il gradientetermico. I substratirocciosi essendo impermeabili causano il ristagnodell'acqua di percolazione.Hanno quindi un'azioneopposta ai substratiorganici e salini, favorendo i processidi fusione-rigelo, con la formazionealla basedel mantodi uno spessostrato di ghiaccio di fondo. Confronti fra substratiglaciali e substrati detritici a permafrost,mostrano scarse differenze, ancheperchè la presenzadel manto nevosomantiene gelato lo strato attivo del permafrost.Con l'ovvia eccezione delle coperture di limitato spessore,in cui l'intero manto nevoso è alla temperaturadi fusione o prossimoalla temperaturadell'aria, si osservanoi seguentitipi di profili termici nei due substrati. -Nel substratodetritico il profilo termico varia continuamentein risposta alle variazioni di temperaturadell'aria. Si ha superficialmenteuna zona di escursionetermica giornaliera, stretta

14 quandoè determinataesclusivamente dall'altezza del sole sull'orizzonte,ampia quandola neve è ombreggiataalcune ore al giorno. In profondità giungono solo le perturbazioni termiche più prolungate,legate alle variazionimeteorologiche. il profilo apparesovente spezzato fra una parte superiore adattata alle nuove condizioni termiche e un'inferiore che conserva l'andamento precedentealla variazionemeteorologica. Alla basela diffusa presenzadi cavità e substratiporosi permettel'infiltrazione d'aria, causaed effetto della diffusa morfologia degli ammassinevosi a banchi isolati, limitati da orli subverticali(sastrugi da sublimazione,snow drift). Ne deriva una certa tendenza della parte basale a raggiungere la temperaturadell'aria prima degli strati intermedi. -il substratoglaciale delle zone di ablazioneè assimilabile a quello detritico; in zona di accumuloinvece si osservad'estate un profilo molto regolare,tendente a una curva logaritmica. Piccole escursionitermiche giornaliere,o variazioni a più lungo periodo connessealle variazioni meteorologiche,si osservanonei primi decimetridi spessoredel profilo.

Bibliografia

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~~. "materiali" -Dipartimento di Geografia Università di Padova -n° 21/1999

Un archivio di firme spettrali di superfici nivo/glaciali per il monitoraggio di ambienti glaciali con dati telerilevati

A. Cagnatil, R. Casacchia2,S. Ghergo3,R. Salvatori2 & M. Valtl 'Regione Veneto-ARPAJI; Centro Valanghedi Arabba (BI) 2CNR-lIA. MonterotondoStazione (Roma) JCNR-Dip. Attività ScientificheRoma

Gli ambienti glaciali sono quelli che risentonomaggiormente dei cambiamenticlimatici. Le variazioni di temperaturadeterminano una diminuzionenell' estensionedelle coperturenevose ed una modifica sostanzialenella strutturadel mantonevoso. Per monitorare questi cambiamenticon i sensorisatellitari del visibile e dell'IR, è necessarioconoscere il comportamentospettrale della neve a questelunghezze d'onda nelle diverse condizioniambientali. Studi sul riconoscimentodei diversi tipi di manto nevosocon dati da satellite (Dozier e Marks, 1987; Dozier, 1989; Winther, 1993) e analisi sul comportamentospettrale della neve (Warren, 1982; Winther et al., 1998; Wiscombe e Warren, 1981; Zibordi et al., 1996) dimostranoche le variazioni strutturali delle coperture nevose possono essere analizzate con dati di riflettanza ripresi nell' intervallo di lunghezzed'onda compresotra 350 e 2500 nm. Al fine di studiarela relazionetra la rispostaspettrale delle superficie la loro caratterizzazione nivologica, nell'ambito dell'attività di ricercacondotta dal progettoTelerilevamento è statocreato un' archivio di misure spettroradiometrichee nivologiche basato sull'esperienzasviluppata nel PNRA, sia attraversole campagnedi misura condotte in Antartide, nella regione di Baia Terra Nova (Cagnati, 1996; Zilioli e Cagnati, 1995),che mediantel'analisi delle immagini telerilevate (Casacchiaet al., 1998e 1999).L'archivio, che saràconsultabile via rete, è strutturatoin modo da correlare direttamente le proprietà nivologiche della superficie investigata con le sue caratteristichespettrali. I dati contenutinell'archivio sono tutti dati acquisiti al terrenoe, pertanto, per ogni sito di misura, sono riportati oltre ai dati radiometrici, anche dati geografici, meteorologicie nivologici (figura 1). In particolare,per ogni sito di misurasono disponibili: .misure di riflettanzaassoluta nell'intervallo 350-2500nm; dati nivologici comprendentitemperatura, densità e contenuto in acqua della neve; dimensionie geometriadei grani, morfologia dello strato superficialee profilo del manto nevoso; informazionigeografiche e meteorologicherelative ai siti ed alle datedelle misure.

. 16 L'archivio è inoltre arricchito dei dati acquisiti in Artico, alle Isole Svalbardnei pressidella stazionescientifica di Ny-Alesund (Cagnatiet al., 1998),e in Italia, nelle Alpi Bellunesi (Cagnati etal., 1997).

Data Sito Coordinate Quota Altre misure Ora m 19.11.1998 74°33'38 S Stratigrafia 100 cm 09.30-11.30 Mc Carthy Ridge 162°56'36 E 650 Penetrometria 100 cm

Temperatura dell'aria: -7.4 cC Stato del cielo: sereno (0/8) Vento: calma di vento

Numero cicli misure: 100 Misure eseguite: 67 Pannello di riferimento: 304 x 304 mm

Strato superficiale: strato a debole coesione di brina di superfice (7a E=3.0 mm) e piccole particelle arrotondate (3a E=0.2 mm) Durezza strato superficiale: 3 molto bassa (pugno: 0-10 Pa) Temperatura neve: -15.9°C Umidità strato superficiale: neve asciutta Densità: -3 150 kgm Rugosità superficiale: superficie liscia da vento (Sa)

Mc Carthy Ridge

350 600 850 1100 1350 1600 1850 2100 2350

lunghezza d'onda

Figura 1 -Esempio di dati nivologici e spettroradiometrici presenti nell'archivio.

17 Bibliografia

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~8 "materiali" .Dipartimento di Geografia Università di Padova. n° 21/1999

SAR Interferometric Analysis of David -Drygalski Glacial System and Nansen Ice Sheet (Antarctica)

F. Corenl, M. Frezzotti2,R. Vidrnarl & P. Sterzai3 1Osservatorio Geofisico Sperimentale Dipartimento di Geofisicadella Litosfera.POBox 2011 Trieste-ITALY 2ENEA.Dip. Ambiente,P.O. Box2400. RomaAD-/TALY 3Museo dell'Antartide di Siena-Via del Laterino,853100 SienaITALY

We bave used tandem pairs of the remote sensingsatellites ERS-1 and ERS-2 synthetic apertureradar (SAR) observationsof the David glacier and NansenIce Sheetin the vicinity of Terra Nova Bay -Antarctica, for the double purpose to outline the glacial setting and ice structure of the area and contemporarystart an evaluationphase to assessthe best processing procedurebefore to extensivelyapply differential interferometricalanalysis on the whole Victoria Land. The reconstructionof the ice velocity field in a large scale over Antarctica is ODeof the rnain goal of the VECTRA project, thereforewe focused our attentionto this test gite that was objective of rnany studies and investigationsto determinethe possibility to assessinforrnation about the glacial setting of the area directly from amplitude, raw interferogramand coherence images. This procedurecould be useful in a further step of interferometric analysis to better understandand evaluateanomalous behaviours in the baskscatteredsignals that could effect the phaseand consequentlythe interferogramquality. ERS1-2 SAR tandemorbit RAW data images bave beenprocessed with phasepreserving algorithrns in order to allow interferometricanalysis obtaining single look images (SLC). The pair of SLC obtained bave been processedand coherencemap and interferogramgenerated. The interferogramhas beencorrected only for the fIat terrain frequencytherefore it containsrnixed togetherthe inforrnationof both topographyand ice motion. The radar imagescover the David -Drygalski glacial systemand NansenIce Sheet where we performed a glacial analysis based on interferometric (Joughin et al. 1995) and amplitude products (Dowdeswellet al. 1994). The glacial featuresinterpreted using amplitude, coherence and interferogram images bave been subrnitted to a validation procedure. The validation approachinsights the comparisonbetween Landsat TM (Tematic Mapper) satellite images and SAR data and ground truth data. SAR products bave been ellipsoid (WGS84) geocoded in order to be compared with Landsat TM images. Landsat TM bave been georeferencedusing GPS control points and thenmatched with SAR images. By the comparisonbetween the data corning from LandsatTM image and ground truth data (Frezzottiet. 1998)an interpretationprocedure can be achievedusing different SAR productsfor ~

19 this area.The raw interferogramwell describesthe ice flux differenceand the stressfields related to the confluenceof the two ice fluxes of the David Glacier. Becauseof the groundingline (GL) lirnit is relatedto a changeof both topographyand ice velocity the GL of the two ice fluxes of the David Glacier can be outlined directly using the raw interferogram.Deformation pattern can also beenoutlined in the NansenIce Sheet.Stress pattern of the outlet glacier marginand differential ice flux inside the main streamcan also beenpicked interpretingthe raw interferogram. The amplitudeimage and coherencemaps describe the distribution of different type of ice and crevasspattern and allow the discrirninationbetween continental ice and thin ice shelf.

References

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20 "materiali" -Dipartimento di Geografia Università di Padova -n° 21/1999

I tephra di Frontier Mountain e Lichen Hills (Terra Vittoria settentrionale)

N. Perchiazzi, L. Folco* & M. Mellini 'corrispondenzaa: LF- MuseoNaziona/e Antartide. Siena;e-mai/: [o/[email protected]

I campi di ghiaccio blu dell'alto Rennick sono spessotraversati da bande di polvere con spessore da centimetrico a decimetrico che si estendono per chilometri. Bande di tali caratteristiche affioranti a Frontier Mountain sonostate in precedenzaclassificate speditivamente comedetrito basaleriesumato in corrispondenzadi ghiacci in risalita. Quattro di questebande sono statecampionate a Frontier Mountain e Lichen Hills. L'assenza di rocce locali e di frammenti di rocce sedimentarie,la presenzaubiquitaria di vetro vulcanico privo di tracce di abrasione,i minerali ignei, la composizionechimica di vetro e minerali e la composizionechimica del campionetotale indicano in manieraunivoca che si tratta di ceneri vulcaniche(tephra). Le singole bande presentanocaratteri sostanzialmentecomuni alla scala dell' affioramento, salvo la eventuale diversa abbondanzae diversa giacitura. Nonostantequesta loro apparente somiglianza,le singole bandepossono essere nettamente discriminate l'una rispetto all'altra su basemineralogico-geochimica. Caratteri discriminanti sono le dimensionidelle particelle, il grado di vescicolaritàdel vetro, il contenutoin elementimaggiori e tracce di minerali, vetro e campione totale. Le dimensioni delle particelle (in media,da 20 a 200 ~m) indica trasportotroposferico e provenienza da una sorgente di distanza non superiore ai 500-1000 chilometri. Vincoli geocronologicie composizionichimiche individuano la sorgentedei tephra di Frontier Mountain e Lichen Hills all' interno della recenteattività della provincia vulcanicadel Monte Melbourne. I possibili centri di emissionesono Le Pleiadie/o il Monte Rittmann(attivi rispettivamenteda circa 50 ka e 4 Ma).

~ "materiali" -Dipanimento di Geografia Università di Padova -n° 21/1999

Primi risultati delle prospezioni geofisiche condotte sulla parte meridionale della Nansen Ice Shelf (Terra Vittoria, Antartide)

G. Caneval, Lozej A. 2,Merlanti F.1, Pavan M.l & Tabacco 1.2 JDipartimento per lo studio del Territorio e delle sue Risorse -Università di Genova 2 Dipartimento di Scienze della Terra -Università di Milano

Nel corso della XIV CampagnaItaliAntartide (1998/99)è stata effettuata una prospezione sismica a riflessione nella parte meridionale della piattaformadi ghiaccio gallegiante Nansen. Tale prospezioneha compresol'indagine di un transettotra Backstair Passageed Inexpressible Island. Lo scopo principale di questo studio, condotto con tecniche indirette, era quello di determinarela morfologia del fondo marino sotto la piattaformae le relazioni con l'evoluzione quatemariadel settore.Per ottenereuna buonadefinizione della morfologia di fondo è necessaria la stima, il più possibileprecisa, degli spessoridi piattaformaa causadella differenza di velocità di propagazionedelle onde elastichetra il ghiaccio e l'acquamarina sottostante.In questo senso sono state utilizzate tecniche integrate di rilevamento topografico GPS, osservazioni elettromagneticheradar e i profili sismici a riflessione. I risultati delle elaborazionipreliminari hannoposto in evidenzauna morfologia del fondo marinocostituita da tre sezionivallive separate da alti morfologici. Due di questi alvei concordanocon gli arrivi dei ghiacciai Priestleye Reeves mentre il terzo è di più difficile correlazione.Nonostante le corrispondenzeosservate non è ancora possibile affermare se la morfologia del fondo è dovuta a erosione glaciale e/o a più complessimovimenti tettonici.

22 "materiali" -Dipartimento di Geografia Università di Padova -n° 21/1999

Ice wedge polygons in the Terra Nova Bay region, Antarctica Distribution and morphological features

R. Raffi!, A. Gambini2 & C. Smiraglia3 l Dipartimentodi Scienzedella Terra, Università "La Sapienza",P.le A. Moro, 5, Roma Diartimento di Scienzedella Terra, Universitàdi RomaTre, Largo S.L. Murialdo, l, Roma Dipartimentodi Scienzedella Terra, Universitàdi Milano, Via Mangiagalli 34, Milano

This report servesas documentationof the existenceof a particular periglaciallandform, "ice wedge polygons", in an area of Northern Victoria Land overlooking the Ross Sea. The area principally lies within the coastal section of the Terra Nova Bay region. The area considered extends approximately betweenlatitude 74° and 75° southand betweenlongitude 162°15' and 164°15'east. It is one of the largestdeglaciated areas in Antarctica, with the exceptionof the Dry Valleys and the McMurdo Sound area. The area nearestto the coast, the Northern Foothills, presentsreliefs with slightly undulatedpeaks that reach 1000m in altitude. They afe evidenceof the glacial modelling that took pIace during a phaseof greaterexpansion towards the Ross Ice Shelf. The areas of the interior contrastwith these latter areasand afe characterizedby alpine typical altitudesand landforms,such as ridges, glaciercirques and horns.These deglaciated zones afe virtually islandsseparated by vast outlet glaciers,the Reeves,Priestley and Campbellglaciers and they afe characterizedby the presenceof permafrostand variousperiglaciallandforrns. Studiesconducted on the patternedground or polygons in the Antarctic bave focused mainly on the McMurdo Soundand Dry Valley areas(Péwé, 1959; Black, 1973).This researchhas seen marked developmentin the Terra Nova Bay areafollowing the installation of the Italian scientific station in 1986-87.In addition to geomorphologicalinvestigations (Orombelli, 1986; Baroni, 1989 and 1996 ed.), geophysicalsoundings bave also beenconducted to examinethe typologies and characteristicsof the permafrost(Guglielmin et al., 1997). Bondesanet alii (1997) recently compiled a descriptionand geneticinterpretation of polygons. The polygons constitutethe most widespreadperiglaciallandform presentin the entire study area.The meshsize rangesfrom one to tens of metersand they afe borderedby furrows that range betweenseveral decimeters and one meterin width, with depthlying within a similar range. The authors carried out a systematic study of the polygons in the study area between December1998 and January1999. Severalhelicopter flights were madeover various deglaciatedsectors. On the basis of the observationsmade and data alreadyreported in the literature, severalsample sites were selected,taking numerous parameters into account(type of morphology,type of debris cover, lithology, aspect,altitude etc.). A total of 21 stationswere set up within the gite areas.Sections were madeaiong the furrows markingthe polygonsand where necessary,trenches were dug with depthsand widths exceeding2 meters. The field surveysconducted reveaied the presenceof ice wedges.The latter were found in a total of eight stations:Mt. Emison (2 stations), on BoomerangGlacier (2), at the GerrnanBase Campof Gondwana(1), nearEnigma Lake (2) and on InexpressibleIsland (1). The ice wedgeswere found at depthsranging betweenlO and 30 cm from the surfacelevel on Mt. Emison and Boomerang Glacier and between 65 and 75 cm on Inexpressible Island, Gondwanaand at Enigma Lake. The wedge sizes vary even in terrns of stations located in the samesurvey area. Wedge upper widths rangefrom slightly aver lO cm (on BoomerangGlacier) to aver 150 cm (on Mt. Emison). They extend in depth tram 50-60 cm to aver 150 cm. In alI of the wedgesobserved, the outer lateral transition to the permafrostis marked by glassy clear ice, whereasthe air bubbles in the ice increase,revealing visible vertical strips, moving tram the edgestowards the centraIpart of the wedges.The presenceof centrai fissures that bave gaps of 5 to 6 mm full of frost and snow, indicatesthat the polygonsare relatedto thermal contractionsof the frozenground during the winter. Sandwedges measuring 30 -50 cm in width and 70 -100 cm in depth were found beneaththe furrows in severai sectionsmade in the interior zones on the westernslope of Mt. Levick (near PriestleyGlacier). The results of the field surveysrevealed the widespreadpresence of polygons with ice wedges. On the basis of the dataavailable, the Deep FreezeRange and Northern Foothills sites appearto be the sites in which the developmentof ice wedgesprevails. Though stilI on the basis of preliminary data, it is possible to state that the variety of moisture conditions affects this particular distribution of ice wedge polygons. The moisture level is definitely higher in the Northern Foothills and in the southernsectors of the Deep Freeze Range, compared to the Eisenhower Range and this has probably contributed to the developmentof the landforrns observed.

References

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25 "materiali" -Dipartimento di Geografia Università di Padova. n° 21/1999

Significant Marine Ice Accumulation Near the Grounding Line of the Nansen Ice Shelf (Terra Nova Bay, Ross Sea): Implications and New Insights into the Consolidation Process and the Resulting Isotopic/Chemical Fractionation

Tisonl, A. Khazendarl,A. Bondesan2,M. Dini3 & B. Stenni"

Départementdes Sciences de la Terreet de l'Environnement.Université Libre de Bruxelles,Av. F.D. Roosevelt50. BruxellesBelgium 2Dipartimentodi Geografia. Universitàdi Padova,Via del Santo26, Padova 3 Laboratorio di GeochimicaIsotopica, Dipartimento di Scienzedella Terra. Universitàdi Trieste,Via E. Weiss6. Trieste

Ice shelve'smass baIance is an essentialkey to the stability of the ice sheetunder climatic changes.A major issue that has beenfocused on in the last decadeis the processof marine ice accretion at the ice-oceaninterface. ODe and two-dimensionalmodels along flow lines bave reasonablyreproduced basai melting at grounding lines and frazil ice accretion rates further downstream,in the sub-ice shelf Deep ThermohaIineCirculation pattern. Recent 3-D oceanic models suggestthat the topographyof the ice shelfs basehas a criticai impact on depositional patterns of the marine ice forming in the water column. Previous work at Hells Gate Ice Shelf (HGIS), in the Terra Nova Bay area, indicated that junction lines between individuai flows convergingto form the ice shelf (near groundingzones or in the lee of pinning points) afe sites of preferred accretionof the individuai frazil ice crystaIsfloating up in the watercolumn. The High resolutioncrystaIlographic, saIinity and isotopic anaIysisof the NIS 1 45-meterice core presentedbere (see preliminary results in MENEGHEL& BONDESAN,1996), reveals a unprecedentedcase where similar thick accumulation of marine ice occurs in widely open transversecrevasses fracturing the NansenIce Shelf up to the surface,close to its groundingline in the Reeves Glacier area. This is supported by the overaIl field configuration and by the discrepancyin someproperties betweenthis core and the marine ice sections of other previous drilling projects.Occurrence of suchan accretionprocess in an areawhere melting from the Deep Thermohaline Circulation should normally prevail is of utmost importance in the context of dynamicaI stabilization of the ice shelf. BasaI crevassesand rifts afe common features near groundinglines of ice shelvesand in their frontal zonesas precursorsfor icebergcalving. Hughes (1983) explored the important role that thesefracture features play in the disintegration of ice shelves,while, on the other hand, Stephensonand Zwally (1989) discussedthe stabilizing effect

I.-L.26 that might regOlitram the filling of rifts with ice. Recently,work by Rignot and MacAyeal (1998) and MacAyeal et al. (1998) bavedemonstrated how the dynamicproperties of what they calI the "ice melange" in openrifts do play an importantrole in the calving processat the frani and in the overall stability of an ice-shelf. According to theseauthors, the melangeis composedof multi- year sea ice, ice shelf fragmentsand wind-blown snow. lt is quite plausible that the dynamic properties of the material filling the rifts and its responseto temperaturevariation would be different if the ice was mainly an homogeneousbody of marineice (resulting from a processsuch as the one describedhere) rather than the mixture describedby the aboveauthors. On the other hand, the high resolution measurementspresented in this paper, and more speciallythe salinity/ol80 relationship,also allow us to improve our understandingof the relative "purity" of the marine ice as comparedto seaice, a subjectstilI stronglydebated in the litterature. A model is developedto explainthe observedchemical properties taking into accountthe various complexprocesses leading to consolidatedmarine ice as it is observedin the cores.

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27 "materiali" .Dipartimento di Geografia Università di Padova -n' 21/1999

Holocene and transition SO41., N03- and Cf profiles in the first 580 m of EPICA-Dome C ice core.

R. Udisti!., E. Castellano2,S. Becagli2,S. Vennigli2,S. Torcini5& G. Piccardi2 1Department ofChemistry, UniversityofCalabria. 87030 Arcavacatadi Rende(Cosenza). ltaly 2Department ofPublic Health and EnvironmentalAnalytical Chemistry,University ofFlorence. via G. Capponi 9, 1- 50121 Florence.ltalv JENEA,AMB, CRECasaccia.1-00100 Rome, ltaly .Correspondenceaddress: Analytical ChemistrySection. University ofFlorence. ".ia G. Capponi,9 -50121 Florence- 1taly.E-mail: [email protected]ì.it

During the 1997/98 and 1998/99 EPICA -Dome C campaigns, an ion chromatographic method coupled with a flow analysis system was carried out for the direct, in situ, deterrnination of sulphate, nitrate and chloride in semi-continuous way. The method perrnitted to obtain a powerful screening of these components at very high resolution along alI the ice core. In this way, it was possible to show particular events characterized by sudden increases of the concentrations of oDe or more of the analysed compounds. 5uch information is essential to individuate reliable temporal horizons for the ice layer dating, to understand the temporal trend of the sources and/or of the transport processes of substances used as environmental and climatic markers and to drive, directly in situ, the successive sub-sampling of the ice core. The last point is very interesting to obtain sub-samples with very high resolution only around the most important ice core sections, shown by 5042",N03" and CI- peaks. In the 1998/99 campaign, the drilling reached the depth of about 780 m, whose the first 584 m were analysed. In accordance with the preliminary dating proposed by the EPICA 5teering Committee, the processed ice core covers the period of about 30,000 years before presentoIn the Holocene period (about 0-400 m depth range), sulphate and nitrate show rather constant background levels, with concentration means around 95 and 15 ppb, respectively. No particular trends were pointed out in their concentration/depth profiles in this periodo On the other hand, the sulphate profile is characterized by the very sharp signals of several volcanic events. Many spikes afe also present in the chloride profiles, some ascribable to volcanic emissions and other to sea spray contributions, but a particular trend is bere visible, too. We can observe a progressive increase of the chloride concentration from the surface to the Holocene low limito The mean value in the 300-400 m depth range (around 25 ppb) is about 2 times higher than the more superficial layers. In particular, a sharp concentration increase is visible in the depth range 270-360 m, probably due to an increase of atmospheric turbulence (able to carry on the plateau areas higher

2& marine aerosol contents) and/or to a variation of the snow accumulationrate (able to maintain more constantthe chloride concentrationby decreasingits post-depositionaldecomposition or re- emissioninto the atmosphere).Globally, the Holocene period was dominated by the sulphuric acidity. The sulphuric contribution to the total (sulphuric,nitric and chloridric) acidity budgetis around73%. In the interglacial/glacialtransition period (about400-580 m) a very sharpincrease of concentrationof alI three componentsis shown.This pattemis particularly evident for nitrate (concentrations3-5 times higher than the Holocene values) and, above all, for chloride that reachesvalues about lO times higher. The sulphateconcentration, on the other hand, increases only of about 2 times. As a consequence,the percentagecontribution of the acidic species changesdramatically. Therefore, in the transition period, the relative contribution of sulphuric and chloridric acidity is similar (around48% and 42%, respectively)and the nitric contribution increasesfrom 7 to lO % about. As above noted, rnany spikes afe presentin the concentration/depthprofi1es of ch1orideand sulphateboth in the Holoceneand in the transitionperiodo Some of the sulphatepeaks, suchas markers for volcanic explosive emissions, were described in detail, to give reliable and characteristictemporal horizonsfor dating. In this way, it was possibleto suggesta lime scale for the last 1000 years, by recognising the signals related to temporal known volcanic events (betweenthem, for instance: Tambora-1815,Kuwae-1450 and EI Chichon-1259). Many other volcanic inputs were pointed out, but their temporal classificationis not so easyas in the most superficial ice core sections. Anyway, these signals can be used to compare the volcanic signaturesat Dome C with thosefound in otherice coresdrilled in Antarctica or in Greenlandand to assignreference horizons to the datingperformed by fim densificationmodels. In particular, in the transition period, two volcanic events show very high sulphatepeaks (up to 1200 ppb) at the depths of 454.2 and 494.8 m. The height and the characteristicshape of these sulphatepeaks could permit their use as a global temporalhorizons.

29 "materiali" -Dipartimento di Geografia Università di Padova -n° 21/1999

Elements and minerals in Coastal Antarctic Aerosols by PIXE and SEM-EDAX analyses or recent snow G. Gherrnandi ',P. Laj 2,M. Capotosto' & R. Cecchi' IDept. Scienze dell'Ingegneria. University 01 Modena and Reggio Emilia. Via Campi 213/a -4 I 100 Modena (ltaly) ;'Laboratoire de MètèorologiePhysique. UniversityolClermont-Ferrand Il (France)

The physical and chemicalcharacteristics of aerosolsin the remoteregions of the atmosphere unperturbedby anthropogenicactivities afe importantinputs to atmosphericmodels on scale from the meso to global. Becauseany change in the nature of atmosphericaerosols can significantly affect the Earth's radiationbudget, either directly by absorbingand scatteringincoming radiation or indirectly by modifying the radiative properties of clouds, determinationof the background aerosol compositionand sourcesis of greatimportance. The determinationof the compositionof recent Antarctic snow allows to characterisethe polar aerosoland its short term variability in remoteregions. Twenty-sevensnow samplesbave beencollected -during the ninth field trip of the PNRA (ltalian Antarctic ResearchProject) in 1994-along a 320 cm snow-pit (about 200 m from the Hercules Névé camp, 2960 m a.s.l., Lat. 73006.378' S , Long. 165027.785' E) with a lO cm resolution interval startrng at a depth of 30 cm. AlI sampling operations were performed following a standardprocedure, and the sampleswere kept frozen until preparation(that took pIace in a «clean»laboratory) for PIXE and SEM-EDAX analyses. The targets for PIXE analysiswere preparedby sample evaporationto dryness of 25 mi of liquid sample (Laj et al., 1996, 1997). PIXE measurementswere performed at the Laboratory of the Nationallnstitute of Nuclear Physics (INFN) in Legnaro(Padua, ltaly) by meansof a proton beam acceleratedto 1.8 MeV by the AN 2000 Van de Graaff accelerator{Aprile si et al., 1984). Concentrationsof Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Cf, Fe, Ni, Cu, Zn were determined,with measurementerrors from 5% to 10% (LOD: some ng cm-2,i.e. p.p.b. level in melted snow) (Ghermandiet al., 1996). Single-particle analysis of the sampleswas performed by SEM-EDAX. Samples were by filtration through a Nuclepore membrane. Analyses were carried out with a Philips XL4C scanningelectron microscope coupled to a PV9900 energydispersi ve analyserat CIGS (Modena University, Italy), with precision ranging from 5% to 10% (LOD about 10-2gg-l). Between50 and 150 analyseswere performed on each sample, dependingon particle concentration.The

30 elementsmeasured were : Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Cf, Fe, Cu, Zn. The shapeand size of eachanalysed particle were also noted. The dating of the snow layers,deduced from the variation of '{)180in snow, revealedthat the 320 cm were depositedover an 8-yearperi od, from 1986to 1994. The elementalconcentrations measured by PIXE afe generallyvery low, comparab1ewith the typical concentrationsfound in CentraIAntarctica, while the concentrationsof Cu and Zn afe two orders of magnitude larger than typical values, probably due to increasinganthropogenic input or also to local contarnination.The totalloading of chemicalspecies ranges from 0.15 to 2 l.1g/gof waterequiva1ent. The seasonalvariations of the elements in snow show highest concentrationsof marine components (especial1yNa and S) either during or directly following the Austral winter temperatureminima in the years 1987-1990and 1992-1993.The presenceof marine-derived chemicalspecies is linked to the occurrenceof long-rangeadvection of air massesfrom the open- water areas.The depositionof crostal material is also maximumduring the Austral winter. This disagreeswith the assumptionthat the depositionof minerai dust is maximumduring the Austral surnrner,and it may be due to local sourcesofparticulate aroundHercules Névé. Most of the studiede1ements (especially Mg, K, and also Ca, Si, and Al) afe presentin excess of the typical sea-saltratio with Na; they would appearto derive also from the crost component, as indicated by the SEM-EDAX measurements(Ghermandi et al., 1998). On a first approximation,Fe, Al, Si and Ti concentrationsresult correlated (cross-corre1ation with Fe always higher than 0.7) as we11as Na and Mg (cross corre1ationof 0.8). Instead,the correlation of the marine componentwith Cl is not significant, probably deriving from advection and scavengingof HCI. Cf, Cu and Zn were not takeninto accountin correlationand the data reductiongiven the low numberof samplesabove the detectionlimit . To completethe exarninationof elementsources, we bave investigatedthe PIXE analysesof Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Fe by meansof a factor analysis.This analysisconfirmed previousresults. Na, Mg, Al, Si, Ti, Fe afe associated(loadings > 0.7) to the first factor (of ten) that explains 39% of the tota1 variance. It indicates a common source or the occurrence of common transportpaths that producesthe samepattern for crostal and marine e1ements.To the secondfactor (17% explainedvariance) is relatedS, and 1essstrongly P and Cl and may represent the marine biogenic input. The third factor (explained variance 16%) relates K and Ca.Nevertheless, it has to be taken into account that the multivariate analysis techniques afe preferablyapplied whena highernumber of cases( 27 analysedsamples in this work) afe treated. Size distribution and composition of the insoluble particulate were derived from the SEM- EDAX analyses.The size distribution of insoluble particles is unimoda1in the 1-5 I.1mdiameter

3~ range. aver 80% of the particlesbave average diameter of lessthan lO ~m. Comparisonwith the temperaturevariation shows an enrichmentof the coarsefraction (10-100 ~m) during the Austral winter, probably indicating a local source of mineraI aerosol.The mineraI composition of the individuai particlesshows that about40% of the identified particles result from the aggregationof two or three minerals.Quartz, plagioclase and K-feldspar,and clay accountfor about50% of alI particles. sulphurand phosphateminerals account for about 10%, suchas oxides and carbonates, micas for 3%; other unidentified minerals for the rernaining17%. No clear relationship was found betweentemperature variations and the occurrenceof minerals in snow (Gherrnandiet al., 1998). Coupling of the PIXE and SEM-EDAX resultsperrnits to computethe relative distribution of elementsbetween the solub1eand the insoluble phases(Laj et al, 1997): insoluble material was found to be predominant(more than 50%) for Al. Fe, K, Ca. Instead,the soluble fraction is higher both in S and Cl .

The depth of 130 cm correspondsto the beginning of 1991 (Austral summer).The results show that a marked change in the relative concentrationof the main elementsand minerals measuredtook pIaceat this time, perhapsas a result of a perturbationof the Antarctic atmosphere. A tentative examinationof the two set of PIXE data separately(given also the low number of casesin eachset), correspondingto depth lower than 130 cm (from 1991 to 1994)and to samples deeperthan 130 cm (from 1986to 1990),has beenperformed by meansof factor analysis. For the deepestsamples, three factors cover about the 71 % of total variance. The first includesNa, Mg, Al, Si (loadingsclose to 0.7) and Ti (0.6) and Fe (0.8). Na is also weakly related to S and Cl in the secondfactor. The third factor relates P, K and Ca. Given also the SEM- EDAX results,the first factor may identify the crostal component,while the secondand the third marine and marine biogenic components . The factor analysis of the PIXE data of the samples collected at lower depth «130cm) provides a completely different picture. Four factors cover 90% of the total variance. At the first ODe(53.0% of the total variance) are strongly related Na, Mg, Al, Si, Ca, Ti, Fe (loadings > 0.75) and also K. At the second factor is related P and weakly Na and Mg. At the third is strongly related only Cl and at the fourth factor is significant related only S (0.60). The set of oldest (before 1991) data describes an unperturbed condition, with crustal and marine elements, while the recent set shows a perturbed condition, with separate trends of Cl and S, perhaps due to another source then the sea saltoThis source would be identified in the volcanic gases emitted by the lune 1991 eruption of Mount Pinatubo. The major inputs of S and Cl gases were in the stratosphere and could bave been transported southwards to the polar regions (Solomon et al.,

32 1996). In fact, the whole atmosphericcomposition and circulation were notoriously affected by Pinatuboeruption (Wolfe, 1992):this exceptionalevent could explainsthe particular behaviourof Cl, S and other elements in the Antarctic precipitation. However, additional investigation is neededto confirm this hypothesis,in particularthe analysisof snowdeposited after 1993.

References

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33 "materiali" -Dipartimento di Geografia Università di Padova -n' 21/1999

La distribuzione degli elementi in tracce nella neve e nel ghiaccio. Confronto fra aree polari ed alpine

C. Barbante1,2,G. Cozzi1, C. Turetta2,G. Scarponi3& P. Cescon1,2 Dipartimentodi ScienzeAmbientali, Università Ca' Foscaridi Venezia,Dorsoduro 2137, 30123 Venezia,Italia : Centro di Studi sulla Chimicae le Tecnologieper l'Ambiente,C,N,R" Dorsoduro 2137, 30123 f'enezia,Italia 3 Istituto di Scienzedel Mare, Universitàdi Ancona,Via BrecceBianche, 60131 Ancona,Italia

La neve e il ghiaccio accumulatisinel corso dei secoli nelle regioni polari ed alpine, si sono dimostrati degli ottimi strumentinello studio dei cicli biogeochimicidegli elementiin traccesia in areeremote che fortementeantropizzate. Gli elementiin tracce,soprattutto in relazionealla loro distribuzione durante le ere climatiche passate,alle loro proprietà tossicologiche verso gli organismi viventi ed al fatto che sin dall'antichità le attività umane ne hanno favorito la dispersionenell' atmosfera,sono staticontinuo oggetto di studioda parte dei ricercatori. Molti metalli pesanti quali piombo, zinco, mercurio, bismuto, cadmio, rame, sono stati analizzati nelle nevi e nel ghiaccio dell' Antartide (Barbante& alii, 1997b) (Barbante & alii, 1997a;Barbante & alii, 1998),della Groenlandia(Barbante & alii, 1998)e delle Alpi (Van de Velde & alii, 1998);tuttavia, tanto per le ere climatiche passate,quanto per i decennipiù recenti, la comprensionedei cicli biogeochimicidi tali sostanzeè ancoraben lontana dal potersi definire completa. Per cercare di valutare l'entità dei differenti gradi di antropizzazionedell' ambiente,si sono confrontati i valori di concentrazionedi diversi eleIÌ1entiin traccia fino ad ora poco o non del tutto studiati (quali oro, cromo, molibdeno, uranio, argento, cobalto ed antimonio) in campioni prelevati in Antartide (Barbante& alii, 1997b)(Barbante & alii, 1997a;Barbante & alii, 1998) (Dome C) e Groenlandia(Barbante & alii, 1998)(Summit) con i risultati ottenuti recentemente attarversole analisi di campioni provenientida due diverse località dell'arco alpino: Dame de Gouter(massiccio del M.te Bianco)e Colle Gniffetti (massiciodel M.te Rosa). Le analisi chimiche sono stateeffettuate mediantespettrometria di massaad alta risoluzione con sistema di ionizzazioneal plasmaaccoppiato induttivamente (ICP-HR-MS). I campioni di neve e ghiaccio alpini e quelli provenientidalla Groenlandiasono stati analizzatidirettamente, dopo scioglimentoed acidificazione con acido nitrico ultrapuro, mentre i campioni provenienti dall' Antartide sono stati preconcentratiattraverso un processodi evaporazioneal di sotto del punto di ebollizione, sotto cappail flusso laminare(Classe 100) e quindi acidificati. Mediamente si è utilizzato circa l mi di campioneper le analisi, questograzie alla capacità di analisi multi~ elementaredello spettrometrodi massaed alla bassissimavelocità di introduzione del campione (40 -80 ~l mini) In Tab. 1 si sono riportati i valori di concentrazionemedi per Cr, Co, Zo, Mo, Ag, Cd, Sb, Au, Fe, Bi e U nelle Alpi, nella Groenlandiae nell' Antartide.

Tab. 1: Concentrazionimedie e tra parentesi le deviazionistandard (SD)di metalli in tracceper campioni di neve alpina (n=14) del periodo 1989-1990,di nevegroenlandese (n=68) del periodo 1990-1995e di ghiaccio antartico (n= 3) (3700-5700anni fa).

Monte Bianco Monte Rosa

Cr 238 (170) 352 (241) 2.5 (2.2)

Co 264 (132) 176 (187) 5.8 (3.6) 0.6 (0.3)

Zn 1932 (2580) 7970 (11360) 47 (40) 9.8 (4.9)

Mo 19 (21) 22 (20) 1.6 (1.2) 0.9 (0.2)

Ag 1.8 (1.7) 0.7 (0.7) 0.6 (0.8) 0.06 (0.06)0.02)0.04) Cd 21 (33) 58 0.7 (

Sb 23 (20) 38 (29) 0.9 (0.6) 0.1 (

Au 0.1 (0.02) 0.2 (0.07) 0.661(0.30)

Bi 101 (193) 175 (504) 2.5 (3.2) 0.0081[0.001) U 8.5 (6.3) 4.3 (5.9) 1.8 (2.7) 0.031[0.03)

Fe 119 (71)

La concentrazionedei metalli in tracce nei campioniantartici, databili tra i 3700 e 5700 anni fa, può esserericonducibile unicamentea processidi origine naturale.I campioni di neverecente, provenienti esclusivamentedalla Groenlandiae dalle Alpi, al contrariopresentano concentrazioni di gran lunga superiori nella neve groenlandesee di diversi ordini di grandezzanei campioni di nevealpina. Certamentequesti andamentiriflettono la diversainfluenza dei fenomeniantropici rispetto alla collocazione geografica dei siti di campionamentoconsiderati. È possibile tuttavia rilevare il significativo scostamento,rispetto alla maggior parte degli elementi considerati, dell'oro che presentanella neve alpina livelli di concentrazioneprossimi a quelli del fondo naturale(0.66 pg g-l), dell' argento(0.6 pg g-l) e dell' antimonio(0.9 pg g-l) che nei campionidi neve groenlandese evidenzianoconcentrazioni molto vicine a quelle dei campioniantartici. B;b/;ografia

BARBANTE C., BELLOMI T., MEZZADRI G., CESCON P., SCARPONI G., MOREL C., JA Y S., V AN DE VELDE K., FERRARI C. & BOUTRON C. F. (1997a) -Direct determination of heavy metals at pico gram per gram level in Greenland and Antarctic snow by Double Focusing lnductively Coupled Plasma Mass Spectrometry. J. Anal. At. Spectrom., 12,925-931. BARBANTE C., TURE1TA C., CAPODAGLIO G. & SCARPONIG. (1997b) -Recent decrease in the lead content of Antarctic snow. Int. J. Environ. Anal. Chem., 68,457-477. BARBANTE C., TURE1TA C., GAMBARO A., CAPODAGLIO G. & SCARPONI G. (1998) -Sources and origins of aerosols reaching Antarctica as revealed by concentration profiles in shallow snow. Ann. Glaciol., 27, 674-678. V AN DE VELDE K., BOUTRON C., FERRARI C., BELLOMI T., BARBANTE C., RUDNEV S. & BOLSHOV M. (1998) -Seasonal variations of heavy metals in the 1960s Alpine ice: sources versus meteorological parameters. Earth Planet. Sci. Lett., 164,521-533. "materiali" -Dipartimento di Geografia Università di Padova -n° 21/1999

Variazioni di regime termico superficiale lungo l'asse vallivo del Campbell Glacier (Terra Nova Bay, Antarctica)

M. Mottal, M. Pavan2& C. Smiraglia3

Dipartimento di Scienze della Terra. Università di Torino. Via Valperga Caluso 35. Torino 2Dipartimento per lo Studio del Territorio e delle sue Risorse,Università di Genova 3Dipartimento di Scienzedella Terra. Universitàdi Milano. ViaMangiagalli 34, 20133 Milano

Nella campagna1998-99 si è eseguitauna serie di trincee stratigrafiche,carotaggi e profili termici lungo l'assevallivo del CampbellGlacier, in prosecuzionedi ricerche iniziate dieci anni prima (Meneghel & Smiraglia, 1990). Lo scopo era di quantificare le variazioni chimiche, termiche e cristallografiche di ghiaccio e neve in un ambiente di transizione costiero - continentale. I siti di misura sono quindi tutti nella medesima situazione di fondovalle pianeggiante,ma via via più lontani dal mare ed elevati di quota. Nonostante le difficoltà logistiche, si sonocomplessivamente eseguite 21 analisistratigrafiche, 32 profili termici e si sono raccolti oltre 200 metri di carote di firn e ghiaccio. Mentre i dati stratigrafici, chimici e cristallografici sono attualmentein corso d'elaborazione,si è già in grado di fornire un primo quadro del regime termico superficiale,grazie a un'elaborazionedei dati compiuta in gran parte direttamentenella basedi Baia Terra Nova. I dati termometriciraccolti appartengonoa due categorie: .misure profonde ottenute mediante sonda calata nel foro di carotaggio (debitamente sigillato); .misure superficiali raccoltea intervalli di 2 -5 cm nei primi decimetri di profonditàe ogni lO cm sino al fondo della trincea stratigrafica, mediante termometro per analisi stratigrafichee termometroelettronico con sondaa spina. Le misure sono state effettuate nei mesi di dicembree gennaio, in piena stagioneestiva. È evidenteche in tali condizioni la temperaturadiminuisce con la profondità, tendendoalla media annua.L'obiettivo della ricercaera la verifica dell'andamentodella curva profondità / temperatura, con la determinazionedi un'eventualeasintoto a cui tende la curva, in base al quale si può determinare la temperaturamedia annua, e della variazione della derivata della curva, che rappresentail gradiente di temperatura,fondamentale per i processi metamorfici del manto nevoso. Le curve sperimentalipresentano andamenti molto simili nella parte inferiore, variabili nella superiore. Ciò ha fatto ipotizzare che la parte superiore fosse determinata da oscillazioni

~7 giornaliere legate alla diversa altezza del sole sull'orizzonte, e quindi fondamentalmente influenzata dall'ora di misurazione.Quest'ipotesi è stata confermata mediante l'esecuzionein diversetrincee stratigrafichedi due o tre profili a ore diversedello stessogiorno. Fra 50 e 250 (massimaprofondità delle trincee) cm di profondità le curve appaionoregolari, salvo variazioni legate a strati particolarmentecompatti (buoni conduttori del calore), con un gradiente di circa 5 cC / m. Fino ai 2,5 m di profondità non si nota alcuna attenuazionedel gradiente con la profondità; le misure profonde indicano però che ciò avviene fra 2,5 e 13 m. Allontanandosi dal mare, non cambia la forma della curva, e la temperaturain tutto il profilo decresceproporzionalmente alla diminuzionedella temperaturamedia dell'aria. Si può concludereche: i profili termici rispecchianouna regolarediminuzione della temperaturalungo l'asse del ghiacciaio,senza variazioni di gradientetermico; sul fondovalle il regimetermico è quindi omogeneo,specie nei riguardi dei processimetamorfici; il gradiente termico è assai elevato, più che sufficiente a generalizzatecondizioni di metamorfismocostruttivo. Oltre i 600 m s.l.m., massimaquota a cui siano stati riscontrati segni di processi di fusione, il metamorfismocostruttivo diventa l'unico responsabile dell'evoluzionedel mantonevoso, come del restoriscontrato nelle analisi stratigrafiche.

Bibliografia

MENEGHEL M. & SMIRAGLIAC. (1990) -Snow stratigraphy and 'accumulationat Browning Pass (Northern VictoriaLand -Antarctica). Preliminary observations.Mem. Soc.Geol. It.. 46. 49-58.

. "materiali" -Dipartimento di Geografia Università di Padova -n° 21/1999

signals and accumulation rate at Talos Dome (East Antarctica)

Propositol, R. Gragnanil, O. Flora2, C. Cremisini l, M. Frezzottil, B. Stenni2 & S. Torcinil

1 ENEA. Dip. Ambiente.CR-Casaccia, Via Anguillarese301, 1-00100 Roma, 1taly2 Dip. di ScienzeGeologiche. Ambientali e Marine. Universitàdi Trieste.Via E. Weiss2.1-34127 Trieste. /taly

As a part of the Intemational Trans-Antarctic Scientific Expedition (IT ASE), the ltalian Antarctic Prograrnrne undertook a traverse from Teua Nova Station to Talos Dome, during the 1996-97 ltalian Antarctic Expedition. The aim of IT ASE is to collect environmental data (climate, atmospheric composition, snow accumulation rate, impact of anthropogenic activity etc.) on the last 200 yrs, by means of the study of the upper layers of the Antarctic ice sheet. The study of some parameters obtained by means of the chemical and isotope analyses permits to build up an accurate time scale. The latter is essential far interpreting past atmospheric conditions, and their variation in the time period studied. In this work we investigated the isotope and chemical composition on two fim cores from Talos Dome the most peripheral culmination of East Antarctic lce Sheet Pacific Sector. The cores, about 89 m and 19 m long, were collected at an elevation ,or 2335 m and 2160 m respectively. The temperatures of -41 cC and -38.1 cC were recorded at a depth of 15 m, at Talos Dome and at ST 556 respectively. Chemical and isotope analyses were cauied out along the whole fim cores: this choice allows to reconstruct in detail the seasonal trend of a few chemical and isotopic elements and compounds. By the analysis of the seasonal trend far the most significant parameters it has been possible to date each annuallayer. Concentration versus depth trend far nssSO4provides the unambiguous recognition of some of the most important volcanic eventsin the pastand their interactionwith climate. Indeedvolcaniceruptions may produce climatic changesas they modify the flux of both the solar radiation reachingthe earth surfaceand the terrestriallong-waveradiation. In particular, recenteruptions representa good chancein investigatingthe climatic interactionsat local and global scale. The core sections,after surface cleaning in a cold room, were sub sampledevery 2.5-4 cm.Samples were kept frozen and stored in pre-cleaned (with 18 Mohm ultra-pure-water)polyethylene containers.The sampleswere then melted in a clean room prior to their chemical

VolcanicM.39 analyses. Cl", N03", S042" and methanesulphonic acid (MSA) were performed by ion- chromatography,H2O2 was analysedby a electrochemicaldetector and oD by massspectrometry. Tritium measurementswere performed,by direct liquid scintillation counting, in the upperpart of the care, betweenabout 4 m and 9 m, in arderto identify the 1965-66thermonuclear atmospheric bombtests tritium peak. In the Talos Dome care higher tritium concentrationswere found in the depth interval of 530- 640 cm with a maximumvalue found at 607-610cm correspondingto the 1966.This corresponds to the year suggestedby the seasonalvariations of nssSO4o

calculated overall mean oD value is -286.1 %0 (V -SMOW). The amplitude of the oD seasonalvariation decreases with depthdue to smoothingprocesses acting more effectively in the fim layers when accumulationrates afe quite low. The H2O2concentration, between O and lO m, at Talos Dome and ST 556 shows a median

value of 13.4 f.1gL-l and Il.2 f.1gL-l respectively, with higher concentrations in the upper part of the care, while below lO m depth H2O2 values decreaseand the profile is smoothed auto

The MSA analysis has been carried out on the whole ST 556 care, whereas about Talos Dome care this compound has been analysed only starting from 48.7 m.

The median values of the MSA concentrationfar Talos Dome and ST 556 afe 0.054 ~Eq L- and0.041 ~Eq L-l respectively. The median CI- concentrations afe 1.30 JlEq L -l at Talos Dome and 34 I1Eq L-I at ST 556; these values afe lite Dome C and South Pale values.

The median values of the NO3- concentrationfor Talos Dome and ST 556 afe 0.898 ~Eq L-

and 0.786 IlEq L-I respectively, and the rather srnall standarddeviations (0.279 and 0.285) suggesta low variability of the NOx sources.Along the whole sectionof the two firo cores it is to recognisea markedseasonal signal. The concentrationof nssSO4shows well-defined annualcycles in phasewith the òD profile in

the upper part of the care. This confirrns that peak values correspond to late spring-summer.

concentrationscoupled with the tritium time markerlevel; the dating was then fine-tuned using volcanic level as time markers.In the Talos Domeand ST 556 cores were recognisedrespectively 779 and 97 yrs. Numerous high nssSO4concentrations found at different depth correspondto the fall-out of some known explosive volcanic eruptions. The highest volcanic signal in the XIX and XX centuries in Antarctica is linked to Tambora eruption (1815). The highest signal found in Talos

40 possibleThe Dome care it is linked to paroxysmal1452 Kuwae eruption, that has beenidentified in previous Antarctic sites. The effects of this eruption interestedthe entire globe producing strong coo1ing evento At Talos Dome the mean snowaccumulation rate obtainedfar the whole care is 80 kg m-2yi .1

whereas at ST 556 it is 106 kg m-2 yr-l. At Talos Dome, if we take into account the 10-yr average value, the snow accumulation rate did not change significantly throughout the period investigated. A high interannual variability with a decadal scale has been observed for alI periodo The lower

accumulation rate is observed between 1450 and 1480 (52 kg m-2yr-1). Starting from this peri od a mean increase values progressive of the accumulation rate is observed up to 1590 -2 -1 (108 kg m yr ).

« "materiali" -Dipartimento di Geografia Università di Padova -n° 21/1999

Ricostruzione paleoclimatica basata sulla strati grafia isotopica di carote di nevato-ghiaccio nella Terra Vittoria Settentrionale (Antartide)

B. Stenni l, R. Gragnani2,M. Proposito 2,O. Flora l, J. Jouzel3 & M. Frezzotti 2

l Dip. di ScienzeGeologiche, Ambientali e Marine, Universitàdi Trieste,Via E. Weiss2, 34127 Trieste,ltaly 2ENEA,Dip. Ambiente,CRE Casaccia,Via Anguillarese301,00100 Roma,ltaly3 Laboratoire desSciences du Climat et de l'Environnement(UMR CEAiCNRS1572), L'Orme des Merisiers,CEA Saclay,91191 Gif-sur-Yvette cédex, France

L'incremento della temperaturamedia globale a partire dalla metà del XIX secoloviene spesso citato per mettere in evidenza il fatto che la crescenteconcentrazione dei gas-serradovuta all'attività umana sta determinandoun cambiamentodel clima (IPCC, 1995). Sebbenenon sia ancora chiaro quanto l'uomo possa aver contribuito a questo riscaldamento,si è accresciuto l'interessedegli studi che possonoessere utili percomprendere meglio il clima e le suevariazioni. I profili del 0180 e del oD delle carote di ghiaccio dell' Antartide rappresentanoun'archivio di inestimabile importanzadelle variazioniclimatiche del passato.L'obiettivo di questolavoro era di effettuareuna ricostruzioneclimatico-ambientale degli ultimi 500-600anni della Terra Vittoria e della parte periferica della Calotta Est Antartica per mezzodell' analisi isotopica di carote di nevato-ghiaccio,e di constatarese in esse vi sono evidenzedella correlazionetra variazioni climatiche ed attività antropica. Sono stati presi in considerazionedue siti: Talos Dome e Hercules Névé. La perforazionea Talos Dome è stata effettuata nell'ambito del programma ITASE nel corso della spedizione1996/97, con recuperodi una carota lunga 89 m. Nel corso della spedizione1994/95 è stataeffettuata una perforazionesul plateaudell'Hercules Névé con recuperodi una carotadi nevatolunga 42 m. Talos Dome (coordinate72°48'S, 159°06'E)è un largo duomo, alto circa 2330 m, situato a Sud-Ovestdelle montagneUSARP (United StatesAntarctic ResearchProgramme) e ad Ovest della Terra Vittoria Settentrionalee rappresentala culminazionedella calotta antarticaorientale nel settoredel Mare di Ross.La temperaturamedia annua rilevata a -15 m di profonditàè di -41,0 °C. Il duomo rappresentaun' area di confine fra un settore maggiormenteinfluenzato dalla circolazione umida collegata all'Oceano Pacifico (250 km) ed alle perturbazionioceaniche, ed uno più continentaleinteressato dalle perturbazioniche provengonodall' interno della calotta o dal Mare di Ross(285 km).

4') L'Hercules Névé (coordinate 73°07'S, 164°58'E) ha un'area di circa 1100 km2, posto ad un'altitudine di circa 3000 m e a circa 75 km dal mare (Lady NewnesBay) che, con l'adiacente Evans Névé, forma il più grande ice field della Terra Vittoria Settentrionale.Subito dopo le operazionidi carotaggio,alla profondità di lO m nel nevatoè statamisurata una temperaturadi - 33,1°C. Su questecarote è stata determinatala composizioneisotopica dell'ossigeno (0180) nel caso della carotadell'Hercules Névé e dell'idrogeno (oD) nel caso di Talos Dome, previa definizione della variabilità spaziale della composizione isotopica della neve superficiale nella Terra Vittoria e della sua relazione con la temperatura. È stato determinato un gradiente composizione isotopica/temperatura di O,64%o/OCper il 0180 e di 5,85%o/OCper il oD. La datazionedi questedue caroteè stataeffettuata per mezzodel conteggiodegli strati annui, definiti dalle variazioni stagionali dei parametrichimico-isotopici, in particolare utilizzando le variazioni stagionaliche si possonoosservare nel profilo dei nss 5042- (non sea salt sulphate- solfati non derivanti da spray marino). Quindi, dopo aver effettuato un conteggio degli strati annui, la datazioneè stata "forzata" prendendoin esamegli orizzonti di riferimento che vengono forniti dall'attività del trizio, almenoper quanto riguarda la parte più superficialedel carotaggio,e dall' attività vulcanicadi carattereesplosivo. La carota dell'Hercules Névé ricopre un intervallo di tempocorrispondente al 1770-1992con un accumulomedio di 119 kg m-2 yrl. La carotaprelevata a Talos Dome ricopre un periodo di tempoche va dal 1217al 1996,con un accumulomedio di 80 kg m-2yrl. Entrambele caroteindicano condizioni ambientali"più fredde" fra il 1550ed il 1850 (nel caso dell' HerculesNévé a partire dal 1770)che potrebberoessere collegate alla fase fredda conosciuta come Piccola Età Glaciale. Questo conferma quanto è già stato osservato in altre carote di ghiaccio dell' Antartide Orientale(Mosley-Thompson, 1992). È statoperò messoin evidenzache i profili isotopici relativi ad entrambele carote non registranosolo le variazioni di temperaturama sono influenzati anche da altri fattori, sia ambientaliche meteorologici.Questo probabilmente mette in luce il fatto che il profilo isotopico è disturbatoda un "rumore di fondo", collegatoalla variabilità interannuale di questo parametro,che viene esasperatonel caso di siti con basso accumulo. Per la carota dell'Hercules Névé si riporta una certa amplificazionedelle variazioniosservate, che potrebbeessere collegata al caratterepiù costiero di questosito, maggiormenteinfluenzato da una variazione di estensionedel ghiaccio marino o da una variazione nella frequenzadelle precipitazioni rispetto al sito di Talos Dome, che sembra registrare condizioni più stabili, caratteristichedi una situazioneambientale di plateau.La carotadell'Hercules Névé indica una

43 maggioretendenza al riscaldamentonel corso del XX secolo,che potrebbeessere associata non solo al cambiamentodi temperatura,ma anche ad una variazione di condizioni ambientali nell'area (estensioneghiaccio marino, attività ciclonica ecc.). Infatti, se si confrontano le differenze di temperaturacalcolate con la funzione di trasferimentoalT nel caso dell'Hercules Névé si ottiene un raffreddamentodurante la Piccolaetà Glaciale di circa -2°C e di circa -1°C per il sito di Talos Dome. Infine verrà preso in considerazioneil possibile legamefra le grosseeruzioni vulcaniche del passato(ad esempioquella del Tambora-1815) ed i conseguentieffetti climatici che si possono osservarenelle due carotedi ghiaccio.

Bibliografia

IPCC (INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE) (1995) -The climate system: an overview. In: J.T. Houghton, L.G. Meira Filho, B.A. Callander, N. Harris, A. Kattenberg & K. Maskel1 (Eds.), Climate Change 1995: The Science of C1imate Change. Cambridge University Press, Cambridge, UK, 55-64. MOSLEY-THOMPSON E. (1992) -Paleoenvironmental conditions in Antarctica since A.D. 1500: ice care evidence. In: Bradley, R. S. and P. D. Jones (Eds.), C1imate Since A.D. 1500. London and New York, Routledge, 572-591.