How we look kilometers below the Antarctic ice sheet | Dustin Schroeder

Traduttore: Eleonora Cavallo Revisore: Laura Testa

I'm a radio glaciologist.

Sono un radio-glaciologo.

That means that I use radar to study glaciers and ice sheets.

Significa che uso i radar per studiare i ghiacciai e le calotte di ghiaccio.

And like most glaciologists right now,

Come molti glaciologi di questi tempi,

I'm working on the problem of estimating

mi occupo di stimare

how much the ice is going to contribute to sea level rise in the future.

quanto contribuirà il ghiaccio all'innalzamento dei mari in futuro.

So today, I want to talk to you about

Quindi oggi voglio parlare del motivo

why it's so hard to put good numbers on sea level rise,

per cui è così difficile fare una stima sull'innalzamento del livello del mare

and why I believe that by changing the way we think about radar technology

e perché credo che cambiando il modo in cui consideriamo la tecnologia radar

and earth-science education,

e le scienze naturali,

we can get much better at it.

possiamo migliorare molto.

When most scientists talk about sea level rise,

Quando parlano di innalzamento dei mari,

they show a plot like this.

gli studiosi mostrano questo.

This is produced using ice sheet and climate models.

Questo grafico è creato con modelli climatici e di calotte.

On the right, you can see the range of sea level

Sulla destra vedete il range di aumento dei mari

predicted by these models over the next 100 years.

predetto da questi modelli per i prossimi 100 anni.

For context, this is current sea level,

Per capirci, questo è il livello del mare ora,

and this is the sea level

e questo è il livello

above which more than 4 million people could be vulnerable to displacement.

oltre al quale 4 milioni di persone sarebbero a rischio ricollocamento.

So in terms of planning,

Quindi parlando di pianificazione,

the uncertainty in this plot is already large.

l'incertezza di questo grafico è già grande di per sé.

However, beyond that, this plot comes with the asterisk and the caveat,

Ma questo grafico è accompagnato da un asterisco e una precisazione:

"... unless the West Antarctic Ice Sheet collapses."

"Se la Calotta Glaciale Antartica Occidentale non collassa".

And in that case, we would be talking about dramatically higher numbers.

In quel caso si parlerebbe di numeri decisamente più elevati.

They'd literally be off the chart.

Sarebbero fuori da questo grafico.

And the reason we should take that possibility seriously

E dovremmo valutare seriamente questa possibilità

is that we know from the geologic history of the Earth

perché dalla storia geologica della Terra sappiamo

that there were periods in its history

che in alcuni periodi della sua storia

when sea level rose much more quickly than today.

i mari sono aumentati molto più rapidamente di oggi.

And right now, we cannot rule out

E oggi non possiamo escludere

the possibility of that happening in the future.

che questo accadrà anche in futuro.

So why can't we say with confidence

Quindi, perché non sappiamo dire con sicurezza

whether or not a significant portion of a continent-scale ice sheet

se una zona enorme di una calotta grande come un continente

will or will not collapse?

collasserà o meno?

Well, in order to do that, we need models

Per poterlo sapere ci servono dei modelli

that we know include all of the processes, conditions and physics

che includano tutti i processi, le condizioni e le leggi della fisica

that would be involved in a collapse like that.

che sarebbero coinvolte in un disastro simile.

And that's hard to know,

Ed è difficile da sapere

because those processes and conditions are taking place

perché quei processi e quelle condizioni avvengono

beneath kilometers of ice,

sotto chilometri di ghiaccio.

and satellites, like the one that produced this image,

E i satelliti, che scattano immagini come questa,

are blind to observe them.

non riescono a vederli.

In fact, we have much more comprehensive observations of the surface of Mars

Abbiamo delle immagini più nitide della superficie di Marte

than we do of what's beneath the Antarctic ice sheet.

di quello che c'è sotto la Calotta Glaciale Antartica.

And this is even more challenging in that we need these observations

Ed è ancora più difficile perché abbiamo bisogno delle immagini

at a gigantic scale in both space and time.

di una superficie enorme, sia nel tempo che nello spazio.

In terms of space, this is a continent.

In termini di spazio, questo è un continente.

And in the same way that in North America,

E così come in Nord America

the Rocky Mountains, Everglades and Great Lakes regions are very distinct,

le Montagne Rocciose, le Everglades e i Grandi Laghi sono diversi fra loro,

so are the subsurface regions of Antarctica.

lo sono anche le regioni dell'Antartide.

And in terms of time, we now know

In termini di tempo, sappiamo

that ice sheets not only evolve over the timescale of millennia and centuries,

che le calotte glaciali non impiegano solo millenni o secoli a cambiare,

but they're also changing over the scale of years and days.

ma cambiano anche nell'arco di anni o addirittura giorni.

So what we want is observations beneath kilometers of ice

Quindi vogliamo le immagini di qualcosa che è sotto chilometri di ghiaccio

at the scale of a continent,

su una zona grande quanto un continente,

and we want them all the time.

e in modo continuativo nel tempo.

So how do we do this?

Come si fa?

Well, we're not totally blind to the subsurface.

Bé, qualcosa riusciamo a vederlo sotto la superficie della calotta.

I said in the beginning that I was a radio glaciologist,

Come ho detto prima, io sono un radio-glaciologo.

and the reason that that's a thing

E si chiama così

is that airborne ice-penetrating radar is the main tool we have

perché usiamo un radar aereo capace di penetrare il ghiaccio

to see inside of ice sheets.

per vedere dentro le calotte.

So most of the data used by my group is collected by airplanes

Quasi tutti i dati usati dal mio team sono raccolti dagli aerei

like this World War II-era DC-3,

come questo DC-3 della Seconda Guerra Mondiale,

that actually fought in the Battle of the Bulge.

ha combattuto nell'Offensiva delle Ardenne.

You can see the antennas underneath the wing.

Potete vedere le antenne sotto l'ala.

These are used to transmit radar signals down into the ice.

Queste sono usate per trasmettere segnali radar dentro il ghiaccio.

And the echos that come back contain information

E l'eco che ritorna contiene delle informazioni

about what's happening inside and beneath the ice sheet.

su cosa sta succedendo dentro e sotto la calotta di ghiaccio.

While this is happening,

Mentre il radar fa questo,

scientists and engineers are on the airplane

gli scienziati e gli ingegneri sono sull'aereo,

for eight hours at a stretch,

a volte per otto ore di fila,

making sure that the radar's working.

e si assicurano che il radar funzioni.

And I think this is actually a misconception

In realtà, credo che la gente abbia un'idea sbagliata

about this type of fieldwork,

su questo tipo di lavoro.

where people imagine scientists peering out the window,

La gente pensa che gli scienziati guardino fuori dal finestrino,

contemplating the landscape, its geologic context

contemplando il paesaggio, il suo contesto geologico

and the fate of the ice sheets.

e le sorti delle calotte glaciali.

We actually had a guy from the BBC's "Frozen Planet" on one of these flights.

Una volta un tizio di "Frozen Planet" della BBC era su uno di questi voli.

And he spent, like, hours videotaping us turn knobs.

Ha passato ore a filmarci mentre giravamo delle manopole.

(Laughter)

(Risate)

And I was actually watching the series years later with my wife,

Anni dopo, mentre riguardavo la serie con mia moglie

and a scene like this came up, and I commented on how beautiful it was.

è comparsa una scena come questa e io ho detto che era molto bella.

And she said, "Weren't you on that flight?"

Le mi ha chiesto: "Ma non c'eri anche tu su quel volo?"

(Laughter)

(Risate)

I said, "Yeah, but I was looking at a computer screen."

Le ho detto: "Sì, ma guardavo lo schermo di un pc".

(Laughter)

(Risate)

So when you think about this type of fieldwork,

Quindi quando pensate a questo lavoro,

don't think about images like this.

non pensate a immagini come questa.

Think about images like this.

Pensate a immagini come questa.

(Laughter)

(Risate)

This is a radargram, which is a vertical profile through the ice sheet,

Questo è un radargramma, cioè un profilo verticale del ghiaccio,

kind of like a slice of cake.

simile a una fetta di torta.

The bright layer on the top is the surface of the ice sheet,

Lo strato chiaro in alto è la superficie della calotta,

the bright layer on the bottom is the bedrock of the continent itself,

lo strato chiaro sul fondo è il sostrato roccioso del continente,

and the layers in between are kind of like tree rings,

gli strati al centro sono come gli anelli di un albero

in that they contain information about the history of the ice sheet.

che contengono le informazioni sulla storia della calotta glaciale.

And it's amazing that this works this well.

Ed è incredibile che funzioni così bene.

The ground-penetrating radars that are used

I georadar che vengono usati

to investigate infrastructures of roads or detect land mines

per rilevare le infrastrutture stradali o le mine antiuomo

struggle to get through a few meters of earth.

faticano ad attraversare pochi metri di terra.

And here we're peering through three kilometers of ice.

Noi invece possiamo vedere attraverso 3 km di ghiaccio.

And there are sophisticated, interesting, electromagnetic reasons for that,

Questo è dovuto a cause elettromagnetiche sofisticate e interessanti

but let's say for now that ice is basically the perfect target for radar,

ma per ora diciamo solo che il ghiaccio è il soggetto ideale per il radar,

and radar is basically the perfect tool to study ice sheets.

e il radar è lo strumento ideale per studiare il ghiaccio.

These are the flight lines

Qui vedete le linee aeree

of most of the modern airborne radar-sounding profiles

della maggior parte dei moderni profili radar

collected over Antarctica.

raccolti sull'Antartide.

This is the result of heroic efforts over decades

Questo è il risultato di sforzi eroici nel corso dei decenni

by teams from a variety of countries and international collaborations.

grazie a team di diversi Paesi e collaborazioni internazionali.

And when you put those together, you get an image like this,

Quando le mettete insieme, ottenete un'immagine come questa,

which is what the continent of Antarctica would look like

questo è come sarebbe l'Antartide

without all the ice on top.

senza il ghiaccio.

And you can really see the diversity of the continent in an image like this.

Da questa immagine si può davvero capire la diversità del continente.

The red features are volcanoes or mountains;

Le zone rosse sarebbero i vulcani e le montagne;

the areas that are blue would be open ocean

le aree blu sarebbero l'oceano

if the ice sheet was removed.

se non ci fosse il ghiaccio.

This is that giant spatial scale.

Questi sono spazi enormi.

However, all of this that took decades to produce

Tuttavia, tutto questo che ci sono voluti anni per produrre

is just one snapshot of the subsurface.

è solamente un istante del substrato.

It does not give us any indication of how the ice sheet is changing in time.

Non ci dà nessuna indicazione del modo in cui la calotta sta cambiando nel tempo.

Now, we're working on that, because it turns out

Noi stiamo lavorando su questo perché si dà il caso

that the very first radar observations of Antarctica were collected

che le primissime osservazioni radar dell'Antartide sono state raccolte

using 35 millimeter optical film.

usando pellicole ottiche da 35 millimetri.

And there were thousands of reels of this film

C'erano migliaia di bobine di pellicola

in the archives of the museum of the Scott Polar Research Institute

negli archivi del museo dell'Istituto di Ricerca Scott Polar

at the University of Cambridge.

all'Università di Cambridge.

So last summer, I took a state-of-the-art film scanner

L'estate scorsa ho preso uno scanner all'avanguardia,

that was developed for digitizing Hollywood films and remastering them,

sviluppato per digitalizzare i film di Hollywood e rimasterizzarli,

and two art historians,

e due storici dell'arte,

and we went over to England, put on some gloves

e siamo andati in Inghilterra, indossato guanti,

and archived and digitized all of that film.

per archiviare e digitalizzare tutte le pellicole.

So that produced two million high-resolution images

Abbiamo prodotto 2 milioni di immagini ad alta risoluzione

that my group is now working on analyzing and processing

che adesso il mio team sta analizzando e processando

for comparing with contemporary conditions in the ice sheet.

per confrontarle con le condizioni attuali delle calotte.

And, actually, that scanner -- I found out about it

A dire il vero, ho scoperto lo scanner

from an archivist at the Academy of Motion Picture Arts and Sciences.

da un archivista dell'Academy of Motion Picture Arts and Sciences.

So I'd like to thank the Academy --

Quindi, vorrei ringraziare l'Academy...

(Laughter)

(Risate)

for making this possible.

per averlo reso possibile.

(Laughter)

(Risate)

And as amazing as it is

Ma per quanto sia incredibile

that we can look at what was happening under the ice sheet 50 years ago,

poter osservare cos'è successo sotto il ghiaccio 50 anni fa,

this is still just one more snapshot.

questa è solamente un'altra istantanea.

It doesn't give us observations

Non ci permette di osservare

of the variation at the annual or seasonal scale,

le variazioni annuali o i cambiamenti stagionali,

that we know matters.

che sono fondamentali.

There's some progress here, too.

Ma abbiamo fatto progressi.

There are these recent ground-based radar systems that stay in one spot.

Ci sono radar terrestri recenti che stanno fissi in un punto.

So you take these radars and put them on the ice sheet

Prendi i radar e li metti sulla calotta di ghiaccio

and you bury a cache of car batteries.

con una scorta di batterie dell'auto.

And you leave them out there for months or years at a time,

Li lasci lì per mesi, o a volte anche per anni,

e loro inviano degli impulsi nel ghiaccio

and they send a pulse down into the ice sheet

ogni tot minuti oppure ore.

every so many minutes or hours.

Questo offre delle immagini continue nel tempo,

So this gives you continuous observation in time --

but at one spot.

ma di un unico punto.

So if you compare that imaging to the 2-D pictures provided by the airplane,

Se paragonate questa rappresentazione alle immagini 2D scattate dall'aereo,

this is just one vertical line.

questa è una sola linea verticale.

And this is pretty much where we are as a field right now.

La disciplina è arrivata più o meno a questo punto.

We can choose between good spatial coverage

Possiamo scegliere tra una buona copertura spaziale

with airborne radar sounding

con una risonanza aerea

and good temporal coverage in one spot with ground-based sounding.

e una buona copertura temporale di un solo punto con i radar a terra.

But neither gives us what we really want:

Nessuno dei due ci dà i risultati che vogliamo:

both at the same time.

entrambe le cose insieme.

And if we're going to do that,

E se vogliamo riuscirci,

we're going to need totally new ways of observing the ice sheet.

ci servono modi nuovi per osservare le calotte di ghiaccio.

And ideally, those should be extremely low-cost

L'ideale sarebbe se fossero anche a basso costo

so that we can take lots of measurements from lots of sensors.

così da poter fare molte misurazioni usando molti sensori.

Well, for existing radar systems,

Parlando di sistemi radar già esistenti,

the biggest driver of cost is the power required

il più grande fattore di costo è la potenza che richiedono

to transmit the radar signal itself.

per inviare i segnali radar.

So it’d be great if we were able to use existing radio systems

Quindi sarebbe ottimo riuscire a usare i sistemi radio già esistenti

or radio signals that are in the environment.

o i segnali radio presenti nell'ambiente.

And fortunately, the entire field of radio astronomy

Per fortuna, l'intero campo della radioastronomia

is built on the fact that there are bright radio signals in the sky.

ruota intorno all'idea che esistono dei segnali radio luminosi in cielo.

And a really bright one is our sun.

Uno molto intenso è il Sole.

So, actually, one of the most exciting things my group is doing right now

Quindi una delle cose più emozionanti di cui si occupa il mio team adesso

is trying to use the radio emissions from the sun as a type of radar signal.

è cercare di usare le emissioni radio del Sole come un segnale radar.

This is one of our field tests at Big Sur.

Questo è un test sul campo condotto a Big Sur.

That PVC pipe ziggurat is an antenna stand some undergrads in my lab built.

La ziggurat in PVC è la base dell'antenna creata dagli studenti nel mio laboratorio.

And the idea here is that we stay out at Big Sur,

E l'idea di fondo è stare all'aperto nel Big Sur

and we watch the sunset in radio frequencies,

e guardare i tramonti in radio frequenze,

and we try and detect the reflection of the sun off the surface of the ocean.

cercando di captare i riflessi dei raggi solari sull'oceano.

Now, I know you're thinking, "There are no glaciers at Big Sur."

So che cosa state pensando: "Ma non ci sono i ghiacciai nel Big Sur".

(Laughter)

(Risate)

And that's true.

Ed è verissimo.

(Laughter)

(Risate)

But it turns out that detecting the reflection of the sun

Ma a quanto pare, rilevare il riflesso dei raggi del sole

off the surface of the ocean

sulla superficie dell'oceano

and detecting the reflection off the bottom of an ice sheet

e rilevarne il riflesso sul fondo di una calotta glaciale

are extremely geophysically similar.

è geofisicamente molto simile.

And if this works,

Se questo funzionasse,

we should be able to apply the same measurement principle in Antarctica.

potremmo applicare gli stessi principi in Antartide.

And this is not as far-fetched as it seems.

Non è così improbabile come sembra.

The seismic industry has gone through a similar technique-development exercise,

L'industria sismica ha fatto delle esercitazioni simili

where they were able to move from detonating dynamite as a source,

riuscendo a passare dalla dinamite come fonte di detonazione

to using ambient seismic noise in the environment.

all'uso di rumori sismici trasmessi nell'ambiente.

And defense radars use TV signals and radio signals all the time,

I radar della difesa usano spesso i segnali TV e quelli radio,

so they don't have to transmit a signal of radar

così non devono trasmettere dei segnali radar propri

and give away their position.

e non rivelano la loro posizione.

So what I'm saying is, this might really work.

Voglio dire che potrebbe funzionare davvero.

And if it does, we're going to need extremely low-cost sensors

E se funziona, avremo bisogno di sensori a basso costo

so we can deploy networks of hundreds or thousands of these on an ice sheet

per poterne dislocare centinaia o migliaia sulla calotta di ghiaccio

to do imaging.

e avere le immagini.

And that's where the technological stars have really aligned to help us.

È qui che le stelle della tecnologia si sono allineate a nostro favore.

Those earlier radar systems I talked about

I primi sistemi radar di cui vi ho parlato

were developed by experienced engineers over the course of years

sono stati sviluppati da ingegneri esperti nel corso degli anni

at national facilities

in strutture statali

with expensive specialized equipment.

con strumenti costosi e specialistici.

But the recent developments in software-defined radio,

Ma i recenti sviluppi dei sistemi software defined radio,

rapid fabrication and the maker movement,

la rapidità di produzione e il maker movement

make it so that it's possible for a team of teenagers

hanno permesso a un gruppo di adolescenti,

working in my lab over the course of a handful of months

che ha lavorato nel mio laboratorio per pochi mesi,

to build a prototype radar.

di fare un prototipo di radar.

OK, they're not any teenagers, they’re Stanford undergrads,

Ok, non sono ragazzi qualunque, sono studenti di Stanford,

but the point holds --

ma il concetto è quello...

(Laughter)

(Risate)

that these enabling technologies are letting us break down the barrier

Queste nuove tecnologie ci permettono di infrangere le barriere

between engineers who build instruments and scientists that use them.

tra gli ingegneri che creano gli strumenti e gli scienziati che li usano.

And by teaching engineering students to think like earth scientists

E insegnando agli studenti di ingegneria a pensare come geologi,

and earth-science students who can think like engineers,

e agli studenti di geologia a pensare come ingegneri,

my lab is building an environment in which we can build custom radar sensors

nel mio laboratorio si crea un ambiente in cui costruiamo dei radar su misura

for each problem at hand,

per ogni tipo di problema,

that are optimized for low cost and high performance

che sono ottimizzati per avere costi bassi ed elevate prestazioni

for that problem.

per quel problema.

And that's going to totally change the way we observe ice sheets.

Questo cambierà totalmente il modo in cui osserviamo le calotte glaciali.

Look, the sea level problem and the role of the cryosphere in sea level rise

L'innalzamento del livello del mare e il ruolo della criosfera

is extremely important

sono estremamente importanti

and will affect the entire world.

e coinvolgeranno il mondo intero.

But that is not why I work on it.

Ma non me ne occupo per questo motivo.

I work on it for the opportunity to teach and mentor

Io ci lavoro perché è un'opportunità di insegnare e seguire

extremely brilliant students,

studenti estremamente brillanti,

because I deeply believe that teams of hypertalented,

perché credo fermamente che i gruppi di studenti molto dotati,

hyperdriven, hyperpassionate young people

fortemente motivati e appassionati

can solve most of the challenges facing the world,

possano risolvere molti dei problemi del mondo.

and that providing the observations required to estimate sea level rise

Fornire le informazioni necessarie per stimare l'innalzamento dei mari

is just one of the many such problems they can and will solve.

è solo uno dei tanti problemi che possono risolvere e che risolveranno.

Thank you.

Grazie.

(Applause)

(Applausi)