“Development of a new Continuous Flow Analysis (CFA) system for ice core analysis, and paleoclimatological characterization of the Grand Combin (Pennidic Alps) and Weißseespitze (Ӧetzal Alps) glaciers based on dust, biomass burning tracers, and heavy metals”

Abstract

I ghiacciai di montagna sono preziosi archivi climatici e ambientali e hanno sempre rappresentato una notevole attrazione per gli scienziati alla ricerca di indizi sui cambiamenti climatici passati e sull'evoluzione del paesaggio. Tuttavia, a causa della loro attuale significativa contrazione innescata dai cambiamenti climatici, l'interesse della comunità scientifica oggi è principalmente volto a mitigare la perdita di informazioni contenute in questi archivi naturali, cercando nel contempo di riportare l'attenzione politica sui processi e in particolare sui driver antropogenici associati a questi impatti e ai loro effetti negativi. Per raggiungere questi obiettivi, è necessario fornire robusti dataset di riferimento, anche nell'ottica di preservare gli archivi glaciali per le prossime generazioni di scienziati. Il presente lavoro di dottorato si colloca quindi in questo contesto, in cui la necessità di un'indagine paleoclimatica approfondita di due ghiacciai alpini selezionati e fortemente minacciati, ha incontrato la sfida analitica di ottenere misurazioni ad alta risoluzione di marcatori chimici nelle carote di ghiaccio, limitando il tempo necessario alla preparazione e l’analisi dei campioni. È stato così realizzato presso l'Università Ca' Foscari di Venezia, in collaborazione con l'Istituto di Scienze Polari del CNR (ISP), un nuovo sistema ibrido di analisi a flusso continuo (CFA), accoppiato con cromatografia liquida rapida – spettrometria di massa tandem (FLC-MS/MS), per misurazioni continue ad alta risoluzione di traccianti di combustione di biomassa (acido vanillico, acido siringico e levoglucosano), particelle di polvere insolubili e conducibilità. Questa tecnologia ha consentito anche la raccolta di campioni discreti da linee dedicate per l'analisi off-line degli isotopi stabili dell’ acqua (δ18O, δ2H, eccesso di deuterio) ioni maggiori (Na+, Cl-, Br-, K+, Mg2+, Ca2+, NO32-, SO42-, NH4+, MSA-), acidi carbossilici (acetico, glicolico, ossalico, malonico, succinico, glutarico) e elementi in traccia (7Li, 9Be, 51V, 52Cr, 55Mn, 59Co, 60Ni, 63Cu, 66Zn, 71Ga, 74As, 77Se, 85Rb, 88Sr, 107Ag, 111Cd, 115In, 137Ba, 205Tl, 208Pb, 209Bi, and 238U). Le scelte dei due siti alpini, invece, sono state dettate dall'urgenza di salvare un archivio già parzialmente compromesso, come il ghiacciaio del Grand Combin (parte del programma Ice Memory, situato al confine tra Italia e Svizzera), e di ispezionare segnali chimici intrappolati in uno dei pochi ghiacciai millenari del settore alpino orientale (ghiacciaio Weißseespitze), dove circa 6000 anni appaiono rinchiusi in circa 10 m di ghiaccio. Tutti questi risultati hanno contribuito in modo cruciale alle ricostruzioni paleoclimatiche e paleoambientali dei due ghiacciai, sebbene la carota di ghiaccio del Grand Combin abbia fornito informazioni più limitate a causa di un pronunciato effetto dello scioglimento che ha interessato la parte più profonda del nucleo. Quindi, mentre il dataset della carota del Grand Combin può offrire solo un breve record temporale (possibilmente fino al 2000 d.C.), l'enorme set di dati ottenuto dalla carota di Weißseespitze ha offerto la possibilità di ispezionare gli ultimi 6 kyr di record paleoclimatici. In quest'ultimo caso è stato possibile applicare il metodo della Fattorizzazione a Matrice Positiva (PMF), che ha rilevato un contributo predominante dato dal sale marino e dalla combustione di biomasse (58,5% del totale), e un 10,9% associato a fonte antropica. Questi risultati sono perfettamente in linea con quanto emerso dal modello preliminare dell'età, che vincola l'attuale superficie del ghiacciaio alla fine del XVII secolo. In entrambi i casi i risultati sono stati confrontati con le temperature ricostruite nei siti di perforazione. Inoltre, sono state ispezionate le traiettorie all'indietro cercando di individuare la provenienza delle masse d'aria in arrivo ai siti di Grand Combin e Weißseespitze.