What determines the isotopic composition of Antarctic precipitation?

Acronimo
WHETSTONE
Codice
PNRA18_00031
Area di ricerca
Earth science
Tematica specifica di ricerca
Determinazione legame tra isotopi stabili (δ18O, δD, eccesso D) e T nelle precipitazioni a Dome C
Regione di interesse
East Antarctic Plateau, Dome C
Sito web progetto
PI
Massimiliano Vardè (in sostituzione di Giuliano Dreossi, dal 21/07/2023)
Istituzione PI
CNR - Istituto di Scienze Polari
Sito web istituzionale
https://www.isp.cnr.it/
Altre Istituzioni e soggetti coinvolti
Giuliano Dreossi, Barbara Stenni (CNR-ISP), Massimo Del Guasta, Gianluca Di Natale (CNR-INO), Claudio Scarchilli, Virginia Ciardini, Paolo Grigioni (ENEA Centro Ricerche Casaccia)
Consistenza del team ricerca
Stato progetto
In corso
Stazioni principali usate
Concordia
Il progetto

Le precipitazioni sono la prima fonte di accumulo della calotta glaciale Antartica e rappresentano la principale connessione tra atmosfera a criosfera. La composizione isotopica e le proprietà microfisiche (morfologia dei cristalli) delle precipitazioni solide dipendono sia dalle condizioni locali di condensazione in atmosfera, sia dalle variazioni termodinamiche delle masse umide, dalla sorgente al sito di misurazione.

WHETSTONE mira a colmare le conoscenze sui fenomeni di precipitazione per un’area strategica per le perforazioni profonde che ospita il carotaggio del progetto “Beyond Epica-Oldest Ice”, che mira a raggiungere 1.5 milioni di anni.

WHETSTONE si propone di determinare il legame tra isotopi stabili della molecola d’acqua e la temperatura nelle precipitazioni e caratterizzare le condizioni microfisiche associate a questi eventi a Dome C. La proposta si basa su un approccio multidisciplinare che prevede una valutazione della quantità delle precipitazioni sia manuale che automatica, analisi isotopiche, misure meteorologiche (AWS), profili in atmosfera (LIDAR, radiometro a microonde, radiosondaggi) e valutazioni modellistiche (retro-traiettorie).

Immagini
  • Motivazione, importanza della ricerca

    Le carote di ghiaccio possono essere viste come un archivio continuo di eventi di precipitazione, fornendo informazioni che possono andare fino a 800.000 anni (carotaggio di Epica Dome C, European Project for Ice Coring in Antarctica). La composizione isotopica di ossigeno e idrogeno è da tempo utilizzata come proxy delle temperature, ma queste possono spiegare solo in parte il segnale isotopico.

    Definire le condizioni atmosferiche nel sito delle precipitazioni e tracciare le dinamiche delle masse d’aria che le producono è essenziale per poter applicare le conoscenze acquisite alla corretta decodifica dei record isotopici nelle carote. Le precipitazioni sul Plateau Antartico sono scarse e ci sono poche misure dirette e a lungo termine, in parte per le difficoltà di lavoro in condizioni estreme.

    Obiettivi della proposta

    Comprendere i processi che portano alla formazione del segnale climatico nelle carote di ghiaccio, determinando le differenze per δ18O, δD ed eccesso di deuterio tra le precipitazioni giornaliere raccolte sui banchini e la neve raccolta dalla tavoletta a terra, e comparare i dati ottenuti con quelli forniti dai ricercatori francesi a Concordia con la neve superficiale, le trincee e il vapore acqueo; 

    questo aiuterà a capire come il segnale isotopico cambia, e cosa rimane nelle carote di ghiaccio.

    Identificare le condizioni atmosferiche nelle quali si formano processi non all’equilibrio, che portano ai valori estremi di eccesso di deuterio riscontrati nelle precipitazioni.

    Acquisire tutte le informazioni atmosferiche che influiscono sui valori isotopici delle precipitazioni.

    Attività svolta e risultati raggiunti

    Raccolta delle precipitazioni giornaliere dai banchini, fisso e mobile, per tutta la durata del progetto.

    Raccolta giornaliera della neve dalla tavoletta a terra.

    Inserimento dei dati meteorologici, nivologici, misura dell’accumulo su banchino, peso dei campioni, misura della densità e calcolo della precipitazione giornaliera in acqua equivalente.

    Analisi isotopiche (δ18O, δD) e calcolo dell’eccesso di deuterio delle precipitazioni dal 2020 al 2022.

    Prodotti

    Articoli su riviste scientifiche ISI 

    • Dreossi G., Masiol M., Stenni B., Zannoni D., Scarchilli C., Ciardini V., Casado M., Landais A., Werner M., Cauquoin A., Casasanta G., Del Guasta M., Posocco V., and Barbante C., 2024. A decade (2008–2017) of water stable-isotope composition of precipitation at Concordia Station, East Antarctica. The Cryosphere (preprint).

     

    • Ollivier I., Steen-Larsen H.C., Stenni B., Arnaud L., Casado M., Cauquoin A., Dreossi G., Genthon C., Minster B., Picard G., Werner M., and Landais A., 2024. Surface processes and drivers of the snow water stable isotopic composition at Dome C, East Antarctica – a multi-datasets and modelling analysis. The Cryosphere (preprint).

     

    • Del Guasta M., P. Ricaud P., Scarchilli C., and Dreossi G., 2023. A statistical study of precipitation on the eastern Antarctic plateau (Dome-C) using remote sensing and in-situ instrumentation. Polar Science - Manuscript POLAR-D-23-00164 (in revision).

     

     

     

    Proceedings di congressi internazionali 

    Dreossi G., Masiol M., Zannoni D., Scarchilli C., Ciardini V., Grigioni P., Del Guasta M., and Stenni B., 2024. The March 2022 exceptional heatwave recorded in the isotopic composition of precipitation at Dome C, East Antarctica. EGU General Assembly 2024, Vienna, Austria and Online, 14–19 April 2024

     

    Dreossi G., Stenni B., Masiol M., Scarchilli C., Ciardini V., Del Guasta M., Petteni A., Casado M., Werner M., Cauquoin A., and Barbante C., 2023. A 10-year record of the isotopic composition of precipitation at Concordia station, East Antarctica. XXI INQUA, July 14-20, 2023, Roma, Italia

     

    Dreossi G., Stenni B., Masiol M., Scarchilli C., Ciardini V., Del Guasta M., Petteni A., Casado M., Werner M., and Cauquoin A., 2022. Ten years of isotopic composition of precipitation at Concordia Station, East Antarctica, IPICS International Partnerships in Ice Core Sciences, Paul Scherrer Institut PSI, Convegno: International Partnerships in Ice Core Sciences - 3rd Open Science Conference - Ice Core Science at the three Poles, October 2 - October 7, 2022

     

     

    Atti di convegni nazionali 

    • Dreossi G., Stenni B., Masiol M., Posocco V., Barbante C., 2022. Ten years of oxygen and hydrogen isotopic composition of daily precipitation at Concordia station, East Antarctica. Società Geochimica Italiana, 5-8 luglio 2022, Genova, Italia.

     

     

    Metadati inseriti a catalogo NADC, o altri repositories

    • Dreossi, G., Stenni, B., Masiol, M., & Zannoni, D., 2023. A decade (2008-2017) of water stable-isotope composition of precipitation at Concordia Station, East Antarctica [Data set]. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.10197160

     

    • Del Guasta M., and Ricaud P., 2023. Dataset of in-situ and remote sensing measurements of precipitation in the inner Antarctic (Dome-C 75°S 123°E) for the years 2014-2021 (1.0) [Data set]. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.8427614