L’Artico è la regione più settentrionale della Terra ed è una regione polare caratterizzata da condizioni climatiche polari: inverni freddi ed estati fresche. Le temperature medie invernali possono scendere fino a -40°C e la temperatura più fredda registrata è di -68°C (-90°F). Il ghiaccio marino, formato da acqua marina congelata, può galleggiare sulla superficie perché ha una densità inferiore a quella dell’acqua marina. Il ghiaccio emerge dall’acqua solo per circa il 12% e può diventare molto spesso (anche metri). Le conseguenze del cambiamento climatico sono molto evidenti: nell’Artico la temperatura dell’aria tende ad aumentare più rapidamente della temperatura media del pianeta. L’estensione del ghiaccio marino artico, che viene misurato ogni anno a settembre, nel periodo tra il 1979 e il 2016 è diminuita di quasi il 43% (un’area più grande dell’intera Australia). Anche lo spessore dei suoi ghiacci (nello stesso periodo di tempo considerato) si è ridotto notevolmente, portando il suo volume a una riduzione di quasi il 77%. Ciò rappresenta una grave minaccia per questo particolare ecosistema.

Le superfici hanno la capacità di riflettere una certa percentuale della radiazione incidente ricevuta dal sole. Ad esempio, la neve riflette più radiazioni rispetto alla stessa superficie coperta da una foresta. La proporzione di radiazione riflessa è chiamata albedo. Questo fenomeno è particolarmente importante nelle dinamiche che influenzano i cambiamenti climatici, soprattutto a queste latitudini: La neve e il ghiaccio riflettono un’alta percentuale della radiazione nello spazio (albedo elevato). Se una superficie coperta da neve o ghiaccio si scioglie a causa dell’aumento della temperatura, la superficie sottostante, solitamente più scura (come l’acqua o le rocce), rimane esposta e finisce per riflettere una quantità di radiazioni molto inferiore (albedo bassa), riscaldandosi. Di conseguenza, la temperatura sulla Terra continua a salire, causando un ulteriore scioglimento di neve e ghiaccio e un ulteriore riscaldamento. Questo circolo vizioso è noto come “feedback ghiaccio-albedo” (o anche “ice-albedo feedback”). L’effetto di feedback del letto di ghiaccio gioca un ruolo importante, soprattutto nell’Artico.

Il progressivo scioglimento del ghiaccio marino nell’estate artica fa sì che l’oceano assorba molto più calore di quanto ne assorbirebbe in presenza di una copertura di ghiaccio. Man mano che l’oceano si riscalda, il ghiaccio diventa sempre più piccolo, non solo a causa della radiazione solare, ma anche perché l’acqua marina più calda ne intensifica ulteriormente lo scioglimento. Lo scioglimento di neve e ghiaccio aumenta il riscaldamento della Terra.

Una certa fluttuazione della copertura ghiacciata della Terra è normale, ma di recente la scomparsa dei ghiacci, soprattutto dai poli, rappresenta una seria minaccia perché il livello dei mari sta aumentando, mettendo a rischio l’esistenza delle zone costiere. La maggior parte dei ghiacci presenti sulla Terra si trova nelle regioni polari e subpolari. Attualmente esistono due calotte di ghiaccio sulla Terra: la calotta artica, che comprende i ghiacci della Groenlandia, e la calotta antartica. Uno degli effetti più noti del cambiamento climatico è probabilmente il ritiro dei ghiacciai di montagna e delle calotte di ghiaccio. L’aumento delle temperature e altri fattori variabili a livello locale, come le nevicate annuali, hanno un certo impatto sul ritiro dei ghiacciai. Ma i ghiacciai di montagna e le calotte glaciali rappresentano solo una piccola parte delle masse di ghiaccio globali. La parte più grande (cioè oltre il 99% della massa terrestre globale di ghiaccio) è rappresentata dalle calotte glaciali della Groenlandia e dell’Antartide. Quasi tutti i ghiacciai osservati a livello globale perdono massa nel lungo periodo.

Non solo i ghiacciai si ritirano, ma anche la quantità di neve nell’emisfero settentrionale diminuisce. Dal 1966, una media di oltre 200 km² non riceve precipitazioni nevose rispetto all’anno precedente.

L’Antartico è coperto dalla più grande calotta di ghiaccio della Terra. La maggior parte dei ghiacci dell’Antartide si trova sulla terraferma, mentre un’altra parte galleggia, sotto forma di banchisa, davanti alle sue coste. In Antartide c’è così tanto ghiaccio che lo scioglimento dell’intera calotta farebbe aumentare il livello del mare di circa 58 metri.

Contrariamente a quanto accade nell’Artico, tra il 1979 e il 2016 la superficie del ghiaccio marino è aumentata, in media annuale, di circa lo 0,16%. Nel complesso, però, la calotta glaciale sta perdendo massa: mentre nell’Antartide Orientale si registra un leggero aumento del ghiaccio interno dovuto all’incremento delle nevicate, nell’Antartide Occidentale la calotta continua a sciogliersi, soprattutto a causa dell’aumento della temperatura dell’acqua marina. Di conseguenza, la velocità di scorrimento del ghiaccio dalla terraferma aumenta, causando il trasporto nell’oceano di una quantità di ghiaccio superiore a quella che si forma con le nevicate. Poiché in molte zone dell’Antartide Occidentale il ghiaccio sulla terraferma si infiltra sempre più in profondità sotto il livello del mare, man mano che il ghiaccio si ritira aumenta la superficie di attacco per l’acqua marina più calda. Questo fenomeno può accelerare ulteriormente il processo di fusione e di conseguenza la velocità del flusso di ghiaccio. Si stima che la perdita di massa totale annua di ghiaccio interno dal 2003 al 2016 sia di circa 141 miliardi di tonnellate.

La calotta glaciale della Groenlandia è la seconda più grande della Terra dopo quella dell’Antartide e copre quasi tutta la superficie terrestre della Groenlandia e in alcuni punti ha uno spessore di oltre tre chilometri.

A differenza del ghiaccio del Mar Glaciale Artico, la calotta glaciale della Groenlandia non si trova sul mare, ma copre la terraferma della Groenlandia. Quando si scioglie, il livello del mare si alza. Scienziati e climatologi affermano che se l’intera massa della calotta di ghiaccio dovesse andare “persa”, il livello del mare salirebbe di oltre sette metri. Tra il 2002 e il 2016, la massa di ghiaccio persa della calotta glaciale della Groenlandia ha causato un aumento annuale del livello del mare di circa 0,8 mm, che corrisponde a una perdita media annuale di circa 280 miliardi di tonnellate di ghiaccio. Questo fenomeno è causato principalmente dall’aumento del distacco di ghiaccio e dallo scioglimento del ghiaccio in superficie. Va notato che negli ultimi anni la calotta glaciale della Groenlandia ha perso massa a un ritmo crescente e la causa principale è il riscaldamento globale.

Quando il ghiaccio presente sulla terraferma si scioglie, l’acqua prodotta dallo scioglimento si riversa nel mare, provocandone l’innalzamento. Se tutto il ghiaccio si sciogliesse, si stima che il livello del mare si alzerebbe di circa 66 metri.

La situazione è diversa per il ghiaccio marino e le piattaforme di ghiaccio, che sono già in acqua. Se l’acqua e il ghiaccio in essa contenuto hanno la stessa concentrazione salina, lo scioglimento di questo ghiaccio produce esattamente la stessa quantità di acqua che era stata precedentemente spostata dal ghiaccio. Ma se c’è una differenza nella concentrazione salina tra il ghiaccio marino e le piattaforme di ghiaccio, da un lato, e l’acqua del mare, dall’altro, il ghiaccio sposta un po’ meno acqua di quella prodotta dalla fusione. In quest’ultimo caso, quindi, lo scioglimento di tutti i ghiacci marini e delle piattaforme di ghiaccio provocherebbe un innalzamento del livello del mare di circa 4 cm, il più importante dei quali (circa 3,6 cm) è attribuibile alle piattaforme di ghiaccio. Lo scioglimento dei ghiacci marini nell’Artico ha quindi un impatto minimo sul livello del mare.

Permafrost è il termine usato per descrivere uno strato permanentemente ghiacciato sulla o sotto la superficie terrestre, in questo caso un sottosuolo in cui si registrano temperature di 0°C o inferiori per almeno due anni. Il permafrost si forma nelle regioni fredde, come la Siberia, il Canada, l’Alaska o le montagne, e ricopre circa il 24% della superficie dell’emisfero settentrionale; è costituito da terra, ghiaia e sabbia, solitamente legate tra loro dal ghiaccio. Il permafrost conserva i resti a base di carbonio di piante e animali che si sono congelati prima di decomporsi.

A causa del riscaldamento globale, il permafrost, invece di immagazzinare carbonio, potrebbe diventare una fonte significativa di emissioni per il riscaldamento del pianeta. Infatti, se il permafrost si scioglie, i resti di animali e piante, che sono stati immagazzinati al suo interno per migliaia di anni, sono nuovamente esposti ai processi di decomposizione microbiologica. Questi processi convertono il carbonio contenuto in piante e animali in anidride carbonica (CO₂) e metano (CH₄), che possono poi essere rilasciati nell’atmosfera contribuendo al cosiddetto effetto serra e intensificando il riscaldamento globale.

Le temperature più elevate portano anche a un aumento della crescita delle piante, che nel breve periodo possono assorbire più CO₂ di quella rilasciata dal disgelo. Purtroppo, però, questo non vale nel lungo periodo, dove invece si assiste a un nuovo aumento della temperatura sulla Terra e quindi a un ulteriore scioglimento del permafrost. Questo circolo vizioso è noto come “feedback permafrost-carbonio”. Attraverso questo meccanismo di retroazione, la Terra si riscalda più velocemente di quanto non farebbe con il solo impatto delle emissioni umane.