Ci aspetta un pianeta senza ghiacci?

Gli scienziati hanno compilato una registrazione continua e ad alta fedeltà delle variazioni del clima terrestre risalendo fino a 66 milioni di anni. Il record rivela quattro stati climatici distintivi, che i ricercatori hanno soprannominato Hothouse, Warmhouse, Coolhouse e Icehouse

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Gli scienziati hanno compilato una registrazione continua e ad alta fedeltà delle variazioni del clima terrestre risalendo fino a 66 milioni di anni. Il record rivela quattro stati climatici distintivi, che i ricercatori hanno soprannominato Hothouse, Warmhouse, Coolhouse e Icehouse.
Questi principali stati climatici persistettero per milioni e decine di milioni di anni, e all’interno di ognuno il clima mostra variazioni ritmiche corrispondenti ai cambiamenti nell’orbita terrestre attorno al sole.
Ma ogni stato climatico ha una risposta distintiva alle variazioni orbitali, che determinano cambiamenti relativamente piccoli nelle temperature globali rispetto ai drammatici cambiamenti tra i diversi stati climatici.
Le nuove scoperte, pubblicate su Science, sono il risultato di molti anni di lavoro e di un’ampia collaborazione internazionale. La sfida consisteva nel determinare le variazioni climatiche del passato su una scala temporale abbastanza fine da vedere la variabilità attribuibile alle variazioni orbitali (nell’eccentricità dell’orbita terrestre attorno al sole e nella precessione e inclinazione del suo asse di rotazione).
Sappiamo da molto tempo che i cicli glaciale-interglaciali sono stimolati dai cambiamenti nell’orbita terrestre, che alterano la quantità di energia solare che raggiunge la superficie terrestre, e gli astronomi hanno calcolato queste variazioni orbitali indietro nel tempo“, ha spiegato il coautore James Zachos, illustre professore di scienze della Terra e planetarie e Ida Benson Lynn Professore di Ocean Health presso l’UC Santa Cruz.
Mentre ricostruivamo le variazioni climatiche del passato, abbiamo visto abbastanza bene i cambiamenti grossolani a lungo termine. Sapevamo anche che doveva esserci una variabilità ritmica su scala più fine a causa delle variazioni orbitali, ma per molto tempo è stato considerato impossibile recuperare quel segnale“, ha spiegato Zachos. “Ora che siamo riusciti a catturare la variabilità naturale del clima, possiamo vedere che il riscaldamento antropogenico previsto sarà molto maggiore di quello naturale“.
Negli ultimi 3 milioni di anni, il clima della Terra è stato abbastanza freddo, alternando periodi glaciali e interglaciali. Gli esseri umani moderni si sono evoluti durante questo periodo, ma le emissioni di gas serra e altre attività umane stanno ora guidando il pianeta verso gli stati climatici di Warmhouse e Hothouse che non si vedevano dall’epoca dell’Eocene, terminato circa 34 milioni di anni fa.
Durante il primo Eocene, non c’erano calotte polari e le temperature medie globali erano da 9 a 14 gradi  più alte di oggi.

Le proiezioni IPCC per il 2300 nello scenario” business as usual “porteranno potenzialmente la temperatura globale ad un livello che il pianeta non ha visto in 50 milioni di anni“.

Fondamentale per la compilazione del nuovo record climatico è stato ottenere molti sedimenti di alta qualità dai bacini oceanici attraverso il programma internazionale di perforazione oceanica. Le tracce dei climi passati sono registrate nei gusci di plancton microscopico conservati nei sedimenti del fondo marino. Dopo aver analizzato i nuclei di sedimenti, i ricercatori hanno dovuto sviluppare una “astrocronologia” facendo corrispondere le variazioni climatiche registrate negli strati di sedimenti con le variazioni nell’orbita terrestre (noti come cicli di Milankovitch).

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La comunità scientifica ha capito come estendere questa strategia a intervalli di tempo più vecchi a metà degli anni ’90“, ha spiegato Zachos, che ha condotto uno studio pubblicato nel 2001 su Science ed ha mostrato la risposta climatica alle variazioni orbitali per un periodo di 5 milioni di anni che copre il passaggio dall’epoca dell’Oligocene al Miocene, circa 25 milioni di anni fa.

Questo ha cambiato tutto, perché ci ha fatto capire che potevamo tornare indietro a forse 66 milioni di anni fa e mettere questi eventi transitori e le principali transizioni nel clima terrestre nel contesto delle variazioni su scala orbitale“, ha spiegato .

Zachos ha collaborato per anni con l’autore principale Thomas Westerhold presso il Centro di scienze ambientali marine (MARUM) dell’Università di Brema in Germania, che ospita un vasto deposito per il prelevamento di campioni di roccia di sedimenti (chiamati carote). Il laboratorio di Brema insieme al gruppo di Zachos presso l’UCSC ha generato gran parte dei nuovi dati per la parte più vecchia del record.

Westerhold ha supervisionato un passaggio critico, unendo insieme segmenti sovrapposti del record climatico ottenuto da carote di sedimenti provenienti da diverse parti del mondo. “È un processo noioso assemblare questo lungo megasplice di record climatici, e volevamo anche replicare i record con nuclei di sedimenti separati per verificare i segnali, quindi questo è stato un grande sforzo della comunità internazionale del team di scienziati che ha lavorato insieme“, ha asserito Zachos.

Ora che è disponibile un record climatico continuo e datato astronomicamente degli ultimi 66 milioni di anni, i ricercatori possono vedere che la risposta del clima alle variazioni orbitali dipende da fattori come i livelli di gas serra e l’estensione delle calotte polari.

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La maggior parte delle principali transizioni climatiche negli ultimi 66 milioni di anni sono state associate a cambiamenti nei livelli di gas serraZachos ha svolto ricerche approfondite sul Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM), dimostrando che questo episodio di rapido riscaldamento globale, che ha portato il clima in uno stato di serra, è associabile ad un massiccio rilascio di carbonio nell’atmosfera. Allo stesso modo, nel tardo Eocene, quando i livelli di anidride carbonica atmosferica diminuirono, le calotte glaciali iniziarono a formarsi in Antartide e il clima passò allo stato di Coolhouse.

Il clima può diventare instabile quando si avvicina a una di queste transizioni e vediamo risposte più deterministiche alla forzatura orbitale, quindi è qualcosa che vorremmo capire meglio“, ha dichiarato Zachos.

Il nuovo record climatico fornisce un quadro prezioso per molte aree di ricerca, ha aggiunto. Non è utile solo per testare i modelli climatici, ma anche per i geofisici che studiano diversi aspetti delle dinamiche terrestri e per i paleontologi che studiano come i cambiamenti degli ambienti guidano l’evoluzione delle specie.

I coautori Steven Bohaty, ora all’Università di Southampton, e Kate Littler, ora all’Università di Exeter, hanno entrambi lavorato con Zachos all’UC Santa Cruz. I coautori del documento includono anche ricercatori di più di una dozzina di istituzioni in tutto il mondo. Questo lavoro è stato finanziato dalla German Research Foundation (DFG), dal Natural Environmental Research Council (NERC), dal programma Horizon 2020 dell’Unione europea, dalla National Science Foundation of China, dal Netherlands Earth System Science Center e dalla US National Science Foundation.