Die italienische Mario-Zucchelli-Basis in der Antarktis (Foto von C. Cesaroni, © PNRA)
Der amerikanische Luftwaffenstützpunkt Thule an der Nordwestküste Grönlands (Foto von G. Muscari)
In den letzten Jahrzehnten waren Arktis und Antarktis zwei der größten Naturlabore unseres Planeten. Die in diesen extremen Umgebungen durchgeführten Forschungen und Experimente sind zahlreich und reichen von der Politik über die „einfache“ Zusammenarbeit zwischen Nationen bis hin zur Ausbildung von Besatzungen für Weltraummissionen. Italien ist seit 1985 mit einem staatlichen Wissenschaftsprogramm in der Antarktis präsent, dem Nationales Forschungsprogramm in der Antarktis (PNRA) finanziert durch die Ministerium für Bildung, Universität und Forschung (MIUR). Das INGV beteiligte sich seit den ersten Expeditionen gemeinsam mit anderen Forschungsinstituten und italienischen Universitäten an der Polarforschung und tut dies auch weiterhin.
Die Polarforschung des INGV umfasst Beobachtungen und geophysikalische Analysen einer Vielzahl von Elementen in allen Teilen unseres Planeten: der Atmosphäre, der Eiskappe, der Lithosphäre und des Verhaltens natürlicher physikalischer Felder wie des Magnetfelds und Ionosphärenbeobachtungen in diesen Breitengraden. In der Antarktis sind zwei geomagnetische Observatorien und zwei Ionosphären-Szintillationsobservatorien an zwei verschiedenen Standorten in Betrieb: der italienischen Küstenstation Mario Zucchelli und der italienisch-französischen Concordia-Station auf dem antarktischen Plateau. Daten dieser Observatorien können in Echtzeit angezeigt und von den jeweiligen Portalen heruntergeladen werden. Ionosphären-Szintillationsbeobachtungen werden auch von den Svarbald-Inseln in der Arktis aus durchgeführt.
Die Radioglaziologie ist eine der zahlreichen Forschungsaktivitäten des INGV in der Antarktis. Sie konzentriert sich auf die Erforschung des antarktischen Kontinents, der unter dicken Eisschilden (durchschnittlich 2500 m, maximal 4800 m) begraben liegt. Dank zweier großer internationaler Projekte (BEDMAP und BEDMAP2) konnte die Morphologie des gesamten Kontinents rekonstruiert werden. Zudem wurde das Vorhandensein von flüssigem Wasser an der Eis-Gestein-Grenzfläche nachgewiesen, sowohl in Ansammlungen (subglaziale Seen) als auch in laminarer Form (nasse Kontakte). Darüber hinaus ist die Radioglaziologie von grundlegender Bedeutung für die Auswahl von Bohrstellen für paläoklimatische Studien und für die Untersuchung der Massenbilanz von Eisschilden, die die Schwankungen des mittleren Meeresspiegels beeinflusst. Die Untersuchung der fossilen Luft im Eis der antarktischen Eiskappe, die durch die Bohrung der mittlerweile berühmten „Eiskerne“ gewonnen wurde, ermöglicht präzise Rekonstruktionen der Klimaverläufe der letzten 840 Jahre und die Verknüpfung der Temperaturschwankungen mit dem Vorhandensein von Treibhausgasen wie CO2 und CH4 (Projekt „European Project for Ice Coring in Antarctica – EPICA“). Neben dem EPICA-Projekt hat das INGV dank der radioglaziologischen Messungen, die von 1995 bis heute mit einem in seinen Labors entwickelten und aktualisierten Instrument durchgeführt wurden, zum Erfolg anderer Eiskappen-Bohrprogramme wie TALDICE ( TALos Dome Ice CoreE) und als BE-OI-Projekt ( Jenseits von Epica Oldest Ice) derzeit in Bearbeitung.
In der Arktis führt das INGV seit 2003 Forschungsaktivitäten durch (im Rahmen spezifischer Ausschreibungen, die stets von der PNRA herausgegeben werden) an der Station Ny-Ålesund auf den Spitzbergeninseln (Norwegen) und seit 2009 auch an der amerikanischen Basis in Thule, Grönland.
Insbesondere das Thule Hocharktisches Atmosphärenobservatorium (THAAO) Es besteht aus zahlreichen Instrumenten zur Beobachtung der polaren Atmosphäre von der Troposphäre bis zur Mesosphäre und dient in erster Linie der Erforschung des Klimawandels und des stratosphärischen Ozonabbaus. Das Observatorium wird in Zusammenarbeit zwischen der Sapienza-Universität Rom, ENEA, dem INGV, der PNRA und den amerikanischen Instituten NCAR, NSF und der Universität von Alaska betrieben. Die Arbeit der INGV-Mitarbeiter konzentriert sich vor allem auf die Messung von Konzentrationsprofilen chemischer Verbindungen in der mittleren Atmosphäre (z. B. H2O und O3) und des Wasserdampfgehalts in der Atmosphäre. Diese Beobachtungen werden mit Mikrowellenspektrometern durchgeführt, die am INGV konzipiert und entwickelt wurden.