Gli improvvisi cambiamenti avvenuti nei periodi interglaciali della Terra
Il nostro mondo si trova attualmente in un’epoca compresa tra grandi gelate. I cicli con cui sono comparse e scomparse le ere glaciali costellano il nostro recente passato geologico; l’ultimo di questi si è concluso circa 11 000 anni fa. Questi cosiddetti periodi interglaciali sono determinati da variazioni nella radiazione proveniente dal sole, che è legata all’orbita della Terra e alla graduale inclinazione del suo asse. I primi cicli interglaciali della Terra avevano una durata di circa 41 000 anni, per poi cominciare a rallentare più o meno 1 milione di anni fa, fino a raggiungere un’estensione approssimativa di 100 000 anni. Questo sorprendente cambiamento nel ritmo glaciale-interglaciale è noto come transizione del medio Pleistocene, la cui origine è un mistero. «In quel periodo non si sono verificati cambiamenti evidenti nella configurazione orbitale, da cui sorgono gli enigmi che avvolgono questa transizione climatica», spiega Frerk Pöppelmeier, borsista post-dottorato presso il dipartimento di Fisica climatica e ambientale dell’Università di Berna e ricercatore principale del progetto CliMoTran. Nel progetto CliMoTran, finanziato dall’UE, Pöppelmeier ha cercato di trovare indizi che spiegassero questa transizione climatica unica e misteriosa avvalendosi di una tecnica di modellizzazione computerizzata all’avanguardia, con l’obiettivo di studiare le retroazioni che potrebbero aver contribuito al cambiamento. «Mi sono principalmente concentrato sullo stato della circolazione oceanica e sul modo in cui è cambiata durante la transizione climatica», spiega Pöppelmeier. «Essendo l’oceano il più grande serbatoio in grado di scambiare prontamente carbonio con l’atmosfera, esso svolge un ruolo fondamentale nel determinare il clima.»
Integrazione delle croste ghiacciate
Per approfondire il tema il team si è avvalso di Bern3D, un modello climatico efficiente dal punto di vista computazionale capace di simulare rapidamente migliaia o milioni di anni e di catturare la maggior parte delle componenti e delle retroazioni ritenute responsabili dei cambiamenti climatici globali. Nel corso della transizione del medio Pleistocene, le dimensioni e l’estensione delle croste ghiacciate nell’emisfero settentrionale sono cambiate drasticamente, esercitando profondi impatti sul clima e sulla circolazione oceanica. Numerose ipotesi ruotano intorno a queste calotte, anche se in precedenza non erano integrate nel modello. Pöppelmeier ha innanzitutto integrato nel modello una nuova componente dinamica della crosta ghiacciata per poi confrontare le simulazioni ottenute in tal modo con le ricostruzioni paleoclimatiche (clima antico), allo scopo di valutare quale degli scenari fosse il più realistico.
Una transizione climatica complessa
La ricerca di Pöppelmeier, intrapresa con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, ha dimostrato l’impossibilità di identificare un singolo fattore scatenante che abbia causato la transizione del medio Pleistocene, in quanto con tutta probabilità hanno contribuito molteplici effetti. «In particolare, la lenta diminuzione della concentrazione atmosferica di CO2 sembra aver determinato una risposta non lineare del sistema climatico, in particolare per quanto concerne le croste ghiacciate continentali, le quali sono state in grado di ingrandirsi in modo sostanziale una volta superata una soglia critica in tale concentrazione di anidride carbonica nell’aria», spiega. I risultati suggeriscono che queste soglie nella concentrazione atmosferica di CO2 influenzerebbero fortemente il funzionamento del sistema climatico nel suo complesso, non solo su scale temporali di decenni o secoli (punti di non ritorno climatico rilevanti per il contesto attuale, come la circolazione oceanica, il permafrost o la foresta amazzonica), ma anche a livello di periodi glaciali e interglaciali. «Presumibilmente, i cambiamenti climatici antropogenici modificheranno quindi radicalmente il destino a lungo termine del clima della Terra», osserva Pöppelmeier.
Risolvere l’enigma del medio Pleistocene
Pöppelmeier continuerà a indagare su questo importante periodo nella storia climatica della Terra svolgendo una ricerca che beneficerà di nuove ricostruzioni dirette delle concentrazioni atmosferiche di gas serra, che dovrebbero essere messe a disposizione nei prossimi anni dal progetto finanziato dall’UE Ma (Beyond EPICA: Oldest Ice). Pöppelmeier si concentrerà inoltre su altre transizioni climatiche, come i rapidi eventi di riscaldamento avvenuti durante l’ultima era glaciale, nell’ambito del progetto ClimTip, recentemente finanziato e sostenuto dal programma Orizzonte Europa.
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