modEllizzazione geofisica del Boulder Clay Glacier (Northern Foothills) e studio bIologico e bioGeochimico preliMinare dei suoi laghi glaciAli

Oltre alla sua ambizione scientifica, questo progetto intende perseguire la corretta comprensione della dinamica di un ghiacciaio (Boulder Clay Glacier)
che costituisce un sito di estrema importanza strategica per le future attività del PNRA.

Questo studio interdisciplinare si propone di determinare ed investigare nel dettaglio:
 

1) determinare le caratteristiche fisiche principali e modellizzare il comportamento dell’intero ghiacciaio di Boulder Clay attraverso l’integrazione di indagini geofisiche e l’analisi di immagini satellitari;
 

2) verificare la presenza o meno di un eventuale nuovo lago subglaciale profondo che, previa verifica delle condizioni al contorno, potrebbe rappresentare un ambiente rimasto isolato per un periodo di circa 20.000 anni;
 

3) la presenza di altri punti nel ghiacciaio oggetto di indagine nei quali si trova acqua liquida all’interfaccia ghiaccio/bedrock;
 

4) il rilievo geofisico del lago Enigma (e degli altri tipi di laghi presenti sul ghiacciaio di Boulder Clay), ed il suo campionamento biologico e microbiologico. Questo lago rappresenta inoltre un sito ottimale dove eseguire un test a diverse profondità delle metodologie di perforazione sterile. Il progetto si propone di campionare acqua e sedimento del lago a diverse profondità (< 7-8 m max.) caratterizzandone il contenuto biologico, microbiologico e le proprietà idrogeochimiche; 
 

5) lo studio di fattibilità per realizzare un sistema sterile di perforazione del ghiaccio per effettuare la raccolta di campioni di acqua e sedimento dal nuovo lago (ovviamente se la sua presenza fosse confermata) ai fini della determinazione delle comunità microbiche che lo popolano.

Il progetto ENIGMA ha partecipato a due campagne di rilevamento in Antartide organizzate dal PNRA, la XXXIII (2017-18) e la XXXV (2019-20)

Allo stato attuale, il progetto ha realizzato numerosi obiettivi fra quelli proposti, ed in particolare:

1) Ha permesso di ricostruire e modellizzare lo stato morfologico e deformativo di un ghiacciaio antartico costiero con morena
 

2) Ha permesso di individuare la presenza di raccolta d'acqua allo stato liquido anche in zone profonde del ghiacciaio di Boulder Clay e in varie parti delle Northern Foothills
 

3) Ha permesso di ricostruire in l'evoluzione del lago Enigma sia dal punto di vista morfologico che dal punto di vista biologico

4) Ha permesso di realizzare un modello matematico-numerico innovativo per la descrizione delle deformazioni insorgenti in un ghiacciaio contenente particolato roccioso in assenza/presenza di acqua sul fondo roccioso, con eetti termici e gradiente di pressione longitudinale (rispetto alla direzione di
spostamento), caratteristiche congruenti a quelle del transetto di Boulder Clay Glacier identicato come possibile pista di atterraggio. Il modello e predisposto all'inclusione dell'azione del vento. 

5) Ha permesso di realizzare campionamenti sterili (\clean-access") in alcuni punti specici e di misurarne il prolo di temperatura, pH, ossigeno e salinità

6) Ha permesso di analizzare l'idrochimica e gli isotopi stabili d 18O (‰) e d 2H (‰), che indicavano l'isolamento del lago per almeno 10,000-20,000 anni
 

7) Ha permesso di analizzare la popolazione microbica di acqua e stromatoliti (spesso materassino microbico che ricopre i sedimenti).
 

Articoli e capitoli su libri

Urbini S, Gianluca Bianchi-Fasani, Paolo Mazzanti, Alfredo Rocca, Luca Vittuari, Antonio Zanutta, Valentina Alena Girelli, Michelina Serani, Achille Zirizzotti and Massimo Frezzotti (2019). Multi-Temporal Investigation of the Boulder Clay Glacier and Northern Foothills (Victoria Land, Antarctica) by Integrated Surveying Techniques. REMOTE SENSING, vol. 11, ISSN: 2072-4292, doi: 10.3390/rs11121501 
 

Kannan K, Daniela Mansutti, Kumbakonam R. Rajagopal (2021) Computational corroboration of the ow of rock glaciers against borehole measurements, INTERNATIONAL JOURNAL OF NON-LINEAR MECHANICS, (open-access dal 19/03/2021, in stampa vol.132, giu. 2021) https://doi.org/10.1016j.ijnonlinmec.2021.103

Krishna Kannan, Daniela Mansutti, Kumbakonam R. Rajagopal, Urbini S (2020). Mathematical modeling of rock glacier flow with temperature effects. 

In: Springer, Cham. Mathematical Approach to Climate Change and its Impacts. SPRINGER INDAM SERIES, vol. 38, p. 149-161, ISBN: 978-3-030-38668-9,
ISSN: 2281-518X, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-38669-6 4

Presentazioni a congressi

Urbini S et al. - Thu 270 CR-6 82 Geophysical Characterization of Boulder Clay Glacier (Victoria Land, Antarctica), SCAR Open Science Conference, 19 { 23 June 2018, Davos, Switzerland. Radar signatures in Antarctic shallow coastal glaciers: the Boulder Clay Glacier example (NorthernFoothills,Antarctica)
Poster presentato al IUGG - 27th IUGG General Assembly, July 8-18, 2019, Montreal, Quebec, Canada: Mansutti D, Krishna Kannan, Kumbakonam R.Rajagopal (2019) Numerical test of a mathematical model of rock glacier flow with temperature effects. GEOPHYSICAL RESEARCH ABSTRACTS,
EGU2019-17090. https://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2019/EGU2019-17090.pdfTop of Form (con esposizione di poster)
Mansutti D, Krishna Kannan, Kumbakonam R.Rajagopal (2020) Numerical sensitivity analysis of a rock glacier flow model versus detection of an internal sliding occurrence. GEOSPHERE, EGU2020-17850. https://doi.org/10.5194/egusphere-egu2020-17850 https://presentations.copernicus.org/EGU2020/EGU2020-17850 presentation.pdf

Attivita di formazione

Sono state banditi assegni di ricerca e borse di studio sulle seguenti tematiche:
- Analisi dati ed interpretazione di misure di Radio Echo Sounding (RES) e Ground Penetrating Radar (GPR); assegnata a: Dott.ssa Michelina Serafini
- Simulazione numerica con modelli matematici innovativi di flussi non-newtoniani soggetti a gradiente di pressione: flusso di ghiacciaio morenico interfacciato a monte ad un ghiacciaio di accumulazione; assegnata a: Dott. Braun Elishan Christian
- Analisi di immagini satellitari ottiche e radar per l'analisi di processi deformativi in contesti ambientali estremi, per applicazioni geologiche e ambientali; assegnata a: Dott. Gianmarco Pantozzi.