Il clima antartico ha caratteristiche che lo differenziano da qualunque altro clima classificato sulla Terra e che solo a partire dalla seconda metà del XX secolo cominciarono a essere comprese. Con le spedizioni scientifiche nella Terra Australis, si svilupparono ricerche in tutte le branche, non esclusa quella meteorologica, ma le caratteristiche climatiche del plateau centro orientale rimasero un punto interrogativo sino all'Anno geofisico internazionale, quando l'installazione di basi scientifiche permanenti, americane e sovietiche, permise la raccolta continua dei dati atmosferici giornalieri tutto l'anno.
L'inverno del 2021 è stato il più freddo mai registrato in Antartide, a anche al Polo sud.
L'età pionieristica
Quando l'esplorazione dell'Antartide cominciò a organizzarsi su scala internazionale, grande influenza ebbe l'opera di William Scoresby junior, An Account of the Arctic Regions, with a History and Description of the Northern Whale Fishery (Edimburgo, 1820). Le esperienze dirette cominciarono a fornire i primi dati; il più antico che si conosca, è quello registrato da un termometro a minima, installato nel 1829 alla Deception Island da Henry Foster, e ritrovato nel 1841-42 dall'equipaggio della Ohio: aveva registrato un valore di -5 °F (-20,6 °C: King-Turner, 1997, p. 6). Le osservazioni di quell'epoca, permisero presto di capire le profonde differenze tra il clima dei due poli; fin dal marzo 1840 Charles Wilkes, scrivendo a James Clark Ross, riconosceva che «il pack dell'Antartico ha caratteri totalmente differenti da quelli dell'Artico» (Wendler et al., 1997, p. 182).
Particolare sorprendente dell'emisfero australe si rivelò l'accentuato gradiente di temperatura che si registrava già a poche decine di chilometri dalla linea costiera antartica, in relazione a una massa continentale che non gode della mitigazione oceanica, a differenza di quanto invece accade alle alte latitudini dell'emisfero boreale. Con la Belgian Antarctic Expedition, per la prima volta si ottennero osservazioni invernali d'una certa importanza a sud del Circolo Polare Antartico; a realizzarle, durante la navigazione forzata nel Mare di Bellingshausen, fu Henryk Arçtowski, che l'8 settembre 1898 rilevò un valore estremo di -43 °C (Fogg, 1992, pp. 112 e 291). Durante il viaggio della Discovery, al comando di Robert Falcon Scott, nel 1903 una squadra britannica effettuò un'escursione primaverile attorno alla Barriera di Ross e su alcune isole minori, in una di queste misurando una temperatura minima di -67,7 °F (-55,4 °C). Con la seconda spedizione Scott, durante l'allestimento dei depositi necessari alla conquista del Polo sud, alle 17.51 del 6 luglio 1911 si registrarono -77,5 °F (-60,8 °C) sulla Barriera di Ross (Cherry-Garrard, 2004, p. 321).
Il ruolo del vento
Il valore era notevole. Seguendo l'itinerario fra Capo Evans e Capo Crozier nella mappa tracciata da Apsley Cherry-Garrard, che faceva parte del convoglio di slitte, il 6 luglio la squadra doveva trovarsi nell'area dove furono poi ubicate le Aws (Automatic Weather Stations) Windless Bight 1 (77°42' lat. S, 167°42' long. E, quota 40 m), Windless Bight 2 (77°44' lat. S, 167°42' long. E, quota 50 m) e Tiffany (78°00' lat S, 168°12' long. E, quota 25 m); al di là delle diverse metodiche di misura (le Aws utilizzano sensori con resistenze al platino, la spedizione Scott disponeva di termometri ad alcol o a toluene, calibrati secondo gli standard dell'Osservatorio meteorologico di Kew, Londra, che erano utilizzati nell'aria libera: Solomon-Stearns, 1999, p. 13013), le minime assolute delle tre stazioni sono le seguenti: Windless Bight 1 -55,1 °C (20 luglio 1985); Windless Bight 2 -58,9 °C (9 agosto 2001); Tiffany -56,5 °C (29 luglio 1985). L'area, tuttavia, era già nota per essere soggetta alle calme di vento; scrisse infatti Cherry-Garrard:
Tale scoperta avvenne studiando l'orientamento dei sastrugi, cosa che permise al meteorologo George Clarke Simpson di delineare con una certa precisione le linee di flusso attorno alla Barriera di Ross. Questa peculiarità del clima antartico determina che i luoghi al riparo dai venti catabatici subiscano raffreddamenti più marcati, perché il cuscinetto freddo non viene rimosso.
L'inversione termica
Durante la seconda spedizione Scott «i dati rilevati mostrarono che d'inverno dal manto nevoso ha luogo una rapida radiazione che raffredda l'aria più vicina al suolo, formando così uno strato che può essere più freddo di molti gradi rispetto all'aria sovrastante. In tal modo le temperature diventano inferiori alla norma». Era la definizione tecnica dell'inversione termica, fenomeno che non si verifica solo in Antartide, ma che qui viene esaltato dalle caratteristiche fisiche del continente. L'impresa invernale sulla Barriera di Ross, tuttavia, fu compiuta in un ambiente ben diverso rispetto al plateau, dove gli estremi rimanevano sconosciuti; Cherry-Garrard, che nel 1912 ritrovò il cadavere di Scott e i diari, dov'erano annotate le condizioni meteo incontrate a dicembre e gennaio, pose l'interrogativo: «Se è così nel cuore dell'estate come sarà nel cuore dell'inverno?»
Gli sviluppi scientifici La domanda non trovò risposta nemmeno dopo il periodo epico, culminato con la doppia conquista del Polo sud (1911-12). Il 21-22 luglio 1934, durante il suo drammatico sverno solitario in una capanna osservatorio nella Terra di Edoardo VII (80°08' lat. S, 163°57' long. O, 198 km a sud della base Little America II), Richard Evelyn Byrd registrò una temperatura minima di -78 °F (-61,1 °C). Nel dopoguerra, l'attenzione per l'Antartide tornò a crescere e i sovietici impiantarono le prime basi sul plateau; alle 3.54 del 20 settembre 1956, a Pionerskaya (69°44' lat. S, 95°31' long. E, quota 2.741 m, 375 km a sud della base Mirnyj) si toccarono i -66 °C. Fu sulla scorta di questi valori che, nell'effervescenza dell'Anno geofisico internazionale, si cominciò a postulare la temperatura minima possibile nel cuore dell'Antartide, a oltre mille chilometri dalla più prossima linea costiera.
Il calcolo teorico
Simpson, il meteorologo aggregato alla seconda spedizione Scott, nel suo monumentale lavoro del 1919 stabilì che al Polo sud la temperatura media di gennaio, ridotta a livello del mare, doveva essere di circa 24 °F (13,3 °C) inferiore a quella del Polo nord a luglio. Il suo calcolo teneva conto del forte grado di continentalità antartica, fattore che, come accennato, gioca un ruolo preponderante nella differenziazione delle due regioni climatiche. Le intuizioni di Simpson vennero confermate nei decenni successivi dall'esperienza diretta e da una serie di studi basati sui dati raccolti. All'inizio degli anni settanta, in particolare, ricercatori sovietici calcolarono, attraverso l'equazione di Bodman, un coefficiente atto a indicare quale fosse la severità del clima per 25 basi antartiche, di cui si analizzarono i rilevamenti giornalieri del periodo 1957-70, incrociando la velocità del vento con la temperatura dell'aria; per quanto attiene al Polo sud, il coefficiente estivo tocca i 5,2 punti, ovvero quasi pari a quello invernale del Polo nord (5,3 punti: Kolosova, 1987, p. 66).
Fattori geografici e astronomici Ma il grado di continentalità, da solo, non basta a spiegare la severità del clima antartico: esistono altre componenti che ne determinano le basse temperature, ovvero l'altezza media di circa 2.000 m sul livello del mare, che per quanto riguarda la regione del Plateau si eleva oltre i 2.400 m; l'assenza di radiazione solare nel semestre freddo; l'albedo sempre superiore all'80% quando il sole sta sopra l'orizzonte. Quest'ultimo elemento, al Polo sud comporta uno sbilancio radiativo medio di 35 Ly/d (Langley per day: Hanson, 1961, p. 174). Lavorando su alcuni di tali aspetti, e ipotizzando una circostanza virtuale di assenza di vento e di cielo perfettamente sereno durante l'intera notte polare, all'inizio del 1958 una ricerca dell'U.S. Weather Bureau concluse che la temperatura al suolo potrebbe abbassarsi sino a circa -200 °C (McCormick, 1958). In quei mesi, analoghe estrapolazioni furono compiute da fisici sovietici, che però giunsero a risultati profondamente diversi, indicando in 1 °C ogni 200 ore la perdita di calore, e ponendo il limite estremo a -80 °C, con uno scostamento di 2 °C in più o in meno (Shlyakhov, 1958; Krichak, 1964). Per inciso, tale disparità di vedute diede luogo a una polemica tra i fautori dell'una e dell'altra teoria (Stepanova, 1959; Wexler, 1959).
L'equilibrio radiativo
In verità, i presupposti dei due ‘schieramenti’ erano antitetici. Gli americani, ai quali non doveva essere ancora del tutto chiaro il concetto di Kernlose winter, fondavano le loro stime su un computo puramente energetico, nello specifico immaginando il Polo sud come un sistema climatico a sé stante, ovvero non soggetto ad alcun tipo di interferenza; questa visione prescindeva dalle osservazioni in situ che, con l'avvio dell'attività scientifica alla base Amundsen-Scott, nel gennaio 1957, pure erano disponibili. I sovietici invece erano approdati a quel valore incrociando i dati di Amundsen-Scott e della base Vostok I (72°09' lat. S, 96°34' long. E, quota 3.252 m) col nomogramma di radiazione di Shekhter, in un tentativo più orientato a stabilire quale potesse essere la temperatura minima ‘reale’ che ‘ipotetica’ dell'Antartide. È infatti assodato il ruolo del costante scambio di masse d'aria tra l'oceano e l'interno del continente in un meccanismo che è causa ed effetto dei venti catabatici: il che impedisce alla temperatura di avvicinarsi allo zero assoluto, come le caratteristiche teorizzate dall'U.S. Weather Bureau lascerebbero postulare. Ora, poiché esiste un effettivo bilanciamento fra la radiazione di ritorno dall'atmosfera e quella dal suolo (variabili dell'equazione di Shekhter) indotto dagli apporti di calore, è chiaro che l'equilibrio di temperatura non può porsi molto lontano dal valore assunto come dato di partenza (che i sovietici avevano posto a -75 °C).
La progressione del record Al di là della polemica sulle cifre però, la domanda che si voleva soddisfatta era: fin dove si abbassa il termometro d'inverno? L'edizione 1962 dellEnciclopedia americana, in un articolo evidentemente steso prima dell'Anno geofisico internazionale e non aggiornato, supponeva che nel cuore dell'Antartide si realizzassero temperature inferiori a -100 °F. Fino al 1957, sulla Terra mai si erano registrati valori di quella portata, e nemmeno al di sotto dei -70 °C (-94,0 °F), essendo all'epoca il record mondiale fissato dai -67,7 °C osservati il 6 febbraio 1933 nella siberiana Ojmjakon (63°28' lat. N, 142°48' long. E, quota 741 m: Stepanova, 1958). Nel corso del 1957, alla base Amundsen-Scott i primati furono i seguenti:
9 maggio -71.1 °C (-96,0 °F) 10 maggio -72,8 °C (-99,0 °F) 12 maggio -73,3 °C (-99,9 °F) 18 settembre -74,4 °C (-101,9 °F) Nel 1958, le basi Sovetskaya (78°23' lat. S, 87°32' long. E, quota 3.662 m) e Vostok II, aperte dai sovietici nei luoghi più impervi del Plateau Antartico, modificarono il primato come segue: Sovetskaya, 2 maggio -78,3 °C Vostok II, 15 giugno -80,7 °C Sovetskaya, 19 giugno -81,2 °C Vostok II, 24 giugno -81,4 °C Sovetskaya, 25 giugno -83,0 °C Vostok II, 7 agosto -85,5 °C Vostok II, 8 agosto -85,8 °C Sovetskaya, 9 agosto -86,7 °C Vostok II, 25 agosto -87,4 °C Negli anni successivi, con la chiusura di Sovetskaya (3 gennaio 1959), il record è rimasto a Vostok: 24 agosto 1960 -88,3 °C 21 luglio 1983 -89,2 °C Questi dati costrinsero i sovietici ad ammettere che «secondo calcoli teorici l'abbassamento della temperatura in questa regione (di Vostok) è possibile fino a -90 °C e oltre, ma per questo è necessario che l'assenza progressiva di radiazioni non venga compensata da un afflusso di calore» (Budretskij, 1984).
L'evidenza statistica