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Obiettivi scientifici

La programmazione scientifica e finanziaria del PNRA è basata su grandi linee di indirizzo scientifico, oltre che sui risultati della valutazione delle proposte della comunità scientifica nazionale, presentate e sviluppate negli anni.

Le attività sono coordinate all'interno di Settori di Ricerca (SdR) e molti Progetti di Ricerca (PdR) sono svolti nel contesto di collaborazioni internazionali.

Tutta la programmazione è articolata secondo le seguenti tematiche di ricerca interdisciplinari ed è definita dalla Commissione Scientifica Nazionale per l'Antartide (CSNA):

Il programma scientifico prevede l'esecuzione di Spedizioni in Antartide, con attività da svolgersi presso la Stazione Mario Zucchelli (MZS), sulla costa a Baia Terra Nova, la Stazione Concordia (Dome C), sul plateau antartico,  nonchè presso Basi e/o Navi straniere e nell'ambito di Campagne Oceanografiche nel Mare di Ross.


Cambiamenti globali
Le ricerche tendono a risolvere i problemi connessi all'evoluzione ambientale e geodinamica a diverse scale temporali. Gli studi sul ghiaccio e sui sedimenti dell'ultimo milione di anni saranno finalizzate a decifrare le relazioni fra variazioni climatiche, variazioni del contenuto di gas serra in atmosfera, forzanti astronomiche e ruolo della circolazione oceanica. Questo per avere la possibilità di comprendere e prevedere la risposta del sistema antartico ai cambiamenti in atto, confrontando condizioni climatiche simili alle attuali.

La storia degli ultimi 10.000 anni è infatti registrata sia nei sedimenti sia, con maggiore risoluzione, nel ghiaccio continentale; le risposte sulle cause dei cambiamenti climatici del passato e sui bilanci di massa delle calotte e le connesse variazioni del livello marino saranno utili per la comprensione delle cause delle variazioni climatiche di brevissimo periodo e dell'influenza degli effetti antropici sull'ambiente globale.


Processi climatici
La manifestazione dei cambiamenti in atto può essere percepita con anticipo nelle aree polari mediante l'osservazione di diversi indicatori come l'estensione del ghiaccio marino, la dinamica delle piattaforme di ghiaccio, il bilancio di massa delle calotte, la concentrazione di ozono, il contenuto dei gas in traccia e le caratteristiche degli aerosol. Il livello della contaminazione di origine antropica sarà monitorato in diversi ambienti terrestri e marini nell'atmosfera e negli organismi viventi.

Fra le attività di rilievo ci sarà lo studio degli effetti climatologici della radiazione ultravioletta e lo sviluppo di un'adeguata modellistica.

L'ambiente oceanico antartico influenza i cicli biogeochimici a scala globale e rappresenta un luogo preferenziale per effettuare ricerche sulle variazioni globali. In questo ambito le aree di polynya offrono un'occasione unica per lo studio delle interazioni tra terra, acqua e atmosfera; di particolare interesse sono gli studi sul ruolo svolto dal ghiaccio marino sui cicli biogeochimici. Proseguiranno le ricerche sulla struttura frontale superficiale della corrente circumpolare antartica e le indagini sulla ventilazione delle acque circumpolari con le acque di piattaforme.


Biodiversità e adattamento evolutivo
Gli studi degli adattamenti fisiologici evolutivi e della biodiversità negli organismi marini e terrestri, con riferimento agli effetti dei cambiamenti globali, costituiscono uno degli obiettivi più importanti della ricerca internazionale in questa area di studio.

Le indagini infatti mireranno allo studio e alla caratterizzazione della biodiversità delle specie animali e vegetali, analizzata a livello di organizzazione; alla ricostruzione delle storie evolutive e biogeografiche; all'identificazione dei meccanismi biochimici, genetici e fisiologici che sono alla base delle strategie di adattamento all'ambiente; ai cambiamenti di origine naturale o antropica che si verificano nell'area antartica. Dallo studio di batteri estremofili, ossia organismi in grado di vivere in ambienti ritenuti estremi ed impossibili, alla vita nel quadro generale delle origini della vita.


Adattamento dell’uomo agli ambienti estremi
Le ricerche riguarderanno gli aspetti fisici, psicosociali ed alimentari connessi con la presenza in Antartide (bassa temperatura, scarsità di ossigeno, isolamento), nonchè i molteplici aspetti connessi alla telemedicina, di risposta dell'organismo umano a condizioni ambientali avverse e di ristabilimento.

Questo permetterà di comprendere meglio i meccanismi fondamentali di condizioni fisiologiche ottimali; ciò consentirà di utilizzare le conoscenze così acquisite in termini di prevenzione di specifiche patologie, nonchè di estensione dei risultati ottenuti ad altri ambienti estremi (Artide, alta montagna, spazio).


Struttura ed evoluzione dell'ecosistema oceanico
Le ricerche multidisciplinari dovranno consentire di consolidare ed ampliare le conoscenze ecologiche sul sistema oceanico evidenziando le proprietà emergenti di questo peculiare modello. Particolare rilevanza assumono gli studi sull'ecologia e sull'evoluzione delle comunità oceaniche, così come quelli sulle variazioni lungo gradienti climatici.

In riferimento alla partecipazione italiana al CCAMLR, sono prioritarie le ricerche finalizzate alla valutazione della produzione del sistema antartico nel suo complesso ed a quella delle risorse marine viventi, in riferimento alla sostenibilità di un loro potenziale sfruttamento responsabile.


Osservatori permanenti
Per la conoscenza dell'evoluzione temporale dei fenomeni terrestri, e antartici in particolare, un grande rilievo rivestono i dati forniti dagli osservatori permanenti. La modellistica dei cambiamenti globali non può prescindere da affidabili serie storiche di parametri fisici, chimici e in generale ambientali, che vengono raccolti da osservatori quali quelli meteorologici, climatologici, magnetici, ionosferici, sismici, geodetici mareografici e altri ancora.


L’Antartide e la tettonica globale
Lo studio dell'evoluzione geologica dell'Antartide e del suo ruolo nell'evoluzione dei supercontinenti ha costituito la base delle ricerche geologiche-geofisiche in Antartide sin dall'inizio dell'esplorazione del continente ed ha largamente contribuito alla comprensione dei cicli di amalgamazione e frammentazione dei supercontinenti che si sono succeduti nella storia del Pianeta.

Fra le diverse problematiche saranno affrontate quelle derivanti dall'integrazione dei dati geologici acquisiti nella Terra Vittoria settentrionale in un insieme di dati allargato ad altre aree delle Montagne Transantartiche. In ambito di cooperazioni internazionali, in aree selezionate sarà studiato il basamento roccioso mediante l'applicazione di metodologie geofisiche; i laghi subglaciali saranno esplorati dal punto di vista geofisico, geologico e glaciologico al fine di ottenere modelli di flusso glaciale e della circolazione dell'acqua. Infine i margini della placca antartica forniranno dati per conoscere non solo i maccanismi, i tempi e le fasi dell'isolamento dell'Antartide, ma anche i processi in atto fra ambiente marino e sedimenti di fondo.


Space weather ed astrofisica
Lo studio delle relazioni Sole-Terra vede nell'Antartide un luogo privilegiato per l'analisi dei fenomeni polari tipici (aurore, correnti ionosferiche). I dati dai radar insieme a quelli delle immagini aurorali, in un quadro che riunisca anche le osservazioni magnetiche ionosferiche, con radiosondaggio e riometria, tenderanno alla definizione del cosiddetto space weather.

La conoscenza delle condizioni di perturbazione dello spazio circum-terrestre è importante se rapportato al rilevante impiego di mezzi tecnologici sofisticati che possono subire malfunzionamenti o danni in presenza di tempeste magnetiche e fenomeni ad esse associati.

L'Antartide, per la bassa umidità e trasparenza dell'atmosfera e per la sua ridotta turbolenza, costituisce una situazione unica sul pianeta per le osservazioni astrofisiche, sia mediante osservazioni da terra, sia utilizzando strumentazione montata su pallone.

Anche le meteoriti, che si rinvengono copiose in Antartide, offrono possibilità di studio non solo per la conoscenza della costituzione mineralogica e geochimica del Sistema Solare, ma anche per ricerche astrobiologiche tendenti a verificare la possibilità di vita in condizioni estreme.


Tecnologie
Saranno individuate soluzioni tecnologiche affidabili per operare in ambiente estremo, salvaguardando l'integrità ambientale e riducendo al minimo gli impatti. Le ricerche tecnologiche saranno sviluppate ad integrazione e/o complementarietà con i programmi di ricerca scientifica.