Multi-proxy records reveal rapid atmospheric reorganization during Dansgaard–Oeschger events
Questo studio utilizza registri multi-proxy ad alta risoluzione della carota di ghiaccio GISP2 per dimostrare che una rapida e su larga scala riorganizzazione atmosferica e idrologica, piuttosto che una specifica sequenza di cambiamenti guidati dalle sorgenti, ha guidato principalmente le fluttuazioni climatiche improvvise osservate durante gli eventi di Dansgaard–Oeschger.
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Per millenni, il clima della Terra non è stato uno sfondo costante e immutabile. Al contrario, è cambiato con una velocità sorprendente, in particolare durante l'ultima era glaciale. Gli scienziati sanno da tempo di un modello di improvvisi eventi di riscaldamento nell'emisfero settentrionale, noti come eventi di Dansgaard-Oeschger. Questi non erano cambiamenti graduali, ma salti drammatici in cui le temperature in Groenlandia potevano aumentare anche di 17 gradi Celsius in soli pochi decenni. Sebbene sappiamo che questi cambiamenti sono avvenuti, il meccanismo esatto che li ha innescati è rimasto un mistero. Sappiamo che le correnti oceaniche che spostano il calore intorno al pianeta, specificamente la Circolazione Meridionale Atlantica di Sovrastante (AMOC), hanno giocato un ruolo, ma la precisa sequenza di come l'atmosfera, il ghiaccio e gli oceani abbiano reagito l'uno all'altro durante questi rapidi sbalzi è stata difficile da definire.
Per risolvere questo enigma, i ricercatori si sono rivolti a un enorme archivio di aria antica intrappolata nel ghiaccio della Groenlandia. Perforando profondamente nella calotta glaciale, possono estrarre strati di tempo congelato che registrano la composizione dell'atmosfera anno per anno. In un nuovo studio, un team di scienziati ha analizzato una sezione specifica della carota di ghiaccio GISP2, che copre un periodo compreso tra 30.700 e 47.400 anni fa. Questa sezione contiene le registrazioni di otto distinti eventi di rapido riscaldamento. Il team non si è limitato a esaminare i record delle temperature, che derivano dalla composizione chimica delle molecole d'acqua presenti nel ghiaccio. Hanno anche misurato una grande varietà di minuscole particelle, o aerosol, che sono state trasportate dall'atmosfera e si sono depositate sul ghiaccio. Queste particelle provenivano da luoghi diversi: polvere da terre aride, sale marino dall'oceano e fuliggine da incendi boschivi. Misurando questi diversi tipi di particelle insieme al record della temperatura, i ricercatori hanno potuto vedere se l'atmosfera cambiava in modo coordinato o se diverse parti del sistema reagivano in tempi diversi.
I ricercatori hanno scoperto che l'atmosfera si è riorganizzata con una velocità incredibile. Quando il clima è passato da uno stato freddo a uno caldo, la temperatura in Groenlandia e la concentrazione di tutti i diversi tipi di polvere, sale marino e fuliggine da incendi sono cambiate quasi simultaneamente. Non c'era un modello chiaro e ripetitivo in cui una cosa cambiava prima e un'altra seguiva dopo. Ad esempio, la polvere non arrivava costantemente prima del sale marino, né la temperatura cambiava sempre prima dell'arrivo della fuliggine da incendi. Invece, i dati suggeriscono che l'intero sistema atmosferico — come l'aria si muoveva, come la pioggia cadeva e come le particelle venivano rimosse dal cielo — si è spostato tutto in una volta. Questo cambiamento rapido e sincronizzato implica che l'atmosfera e il ciclo dell'acqua si siano riorganizzati come un unico sistema strettamente accoppiato, piuttosto che come una catena di eventi separati.
Per capire perché queste particelle siano cambiate così drasticamente, il team ha utilizzato un modello semplificato per tracciare come l'aria viaggi dalla sua fonte alla Groenlandia. Hanno scoperto che una parte importante del cambiamento era dovuta a come l'atmosfera si puliva se stessa. Nei periodi freddi, l'aria era più secca e il viaggio delle particelle era diverso, permettendo a più polvere e fuliggine di raggiungere la Groenlandia. Quando il clima si è riscaldato, l'aria è diventata più umida e la pioggia ha lavato via queste particelle dal cielo in modo più efficiente prima che potessero raggiungere la calotta glaciale. Questo effetto di "lavaggio" ha spiegato gran parte dei cambiamenti osservati nella carota di ghiaccio. Tuttavia, il modello non poteva spiegare tutto. Dopo aver tenuto conto di questo effetto di pulizia, i ricercatori hanno scoperto che la quantità di polvere, in particolare, variava ancora in modo dipendente dallo stato climatico. Ciò suggerisce che, mentre la capacità di pulizia dell'atmosfera cambiava per tutte le particelle, anche le fonti della polvere stessa cambiavano, forse a causa di venti più forti o condizioni terrestri più aride durante i periodi freddi.
Uno dei contributi più unici di questo studio è stata la capacità di misurare la dimensione delle particelle di fuliggine provenienti dagli incendi, non solo la loro quantità. I ricercatori hanno scoperto che durante i periodi freddi, le particelle di fuliggine che raggiungevano la Groenlandia erano leggermente più grandi di quelle trovate durante i periodi caldi. Questa differenza di dimensione è un indizio che il viaggio percorso dalle particelle è cambiato. Mentre le particelle viaggiano per lunghe distanze, l'atmosfera agisce come un filtro, rimuovendo le dimensioni più piccole o meno efficienti più rapidamente. Il fatto che la dimensione della fuliggine sia cambiata insieme alla temperatura conferma che i percorsi di trasporto e i processi di rimozione erano fondamentalmente diversi tra gli stati freddi e quelli caldi.
Lo studio esclude l'idea che questi rapidi cambiamenti climatici fossero guidati da una progressione lenta e passo dopo passo, in cui una parte del sistema terrestre cambiava e poi ne innescava un'altra. La mancanza di un ritardo temporale costante tra il cambiamento di temperatura e l'arrivo di diverse particelle suggerisce che l'intero sistema sia "scattato" rapidamente. Sebbene studi precedenti avessero suggerito che i cambiamenti della polvere potessero avvenire un decennio prima di quelli del sale marino, questi nuovi dati ad alta risoluzione mostrano che tali differenze sono troppo piccole per essere affidabili e sono probabilmente solo rumore nella misurazione. Le prove indicano un singolo, rapido riordino della circolazione atmosferica e del ciclo dell'acqua.
Queste scoperte sono cruciali per comprendere come il sistema climatico della Terra si comporti sotto stress. Gli attuali modelli informatici utilizzati per prevedere il cambiamento climatico futuro talvolta faticano a riprodurre questi tipi di cambiamenti improvvisi, rendendo spesso il clima troppo stabile. Dimostrando che l'atmosfera può riorganizzarsi in pochi decenni, e fornendo registri dettagliati di come diversi tipi di particelle abbiano risposto, questo studio offre un nuovo parametro di riferimento per testare tali modelli. Se un modello non riesce a riprodurre la velocità e la coordinazione di questi antichi cambiamenti, potrebbe non catturare la piena complessità del funzionamento del sistema climatico. I record delle carote di ghiaccio fungono da test storico, provando che la Terra è capace di cambiamenti rapidi e su larga scala che influenzano l'intera atmosfera contemporaneamente, un promemoria del fatto che il sistema climatico è dinamico e capace di cambiamenti sorprendenti.
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