Misteriosi cambiamenti climatici

La ricerca sul ghiaccio in Antartide getta nuova luce sul ruolo del ghiaccio marino per il bilancio del carbonio nell’atmosfera.

Nuove scoperte della ricerca sottolineano il ruolo cruciale svolto dal ghiaccio marino nell'Oceano Antartico per la CO₂ nell’atmosfera in tempi di rapidi cambiamenti climatici in passato.

Un team internazionale di scienziati con la partecipazione dell'Università di Bonn ha dimostrato che la crescita e la distruzione stagionale del ghiaccio marino in un mondo in fase di riscaldamento aumenta la produttività biologica dei mari attorno all'Antartide estraendo carbonio dall'atmosfera e immagazzinandolo nelle profondità oceaniche. Questo processo aiuta a rispondere a una vecchia domanda su un'apparente pausa di 1.900 anni nella crescita di CO₂ durante un periodo noto come inversione del freddo antartico. I risultati della ricerca sono stati ora pubblicati su Nature Geoscience. (1)

L'Oceano Antartico, che circonda il remoto continente dell'Antartide, è uno dei componenti più importanti ma mal compresi del ciclo globale del carbonio. Avendo catturato la metà di tutto il carbonio legato all'uomo che è entrato nell'oceano fino ad oggi, l'Oceano Antartico è cruciale per regolare la CO₂ prodotta dall'uomo. Pertanto, comprendere i processi che determinano la sua efficacia come l’assorbimento di carbonio nel tempo è essenziale per ridurre imprecisioni nelle proiezioni climatiche.

Dopo l'ultima era glaciale, circa 18.000 anni fa, il mondo è passato in modo naturale al caldo mondo interglaciale in cui viviamo oggi. Durante questo periodo, la CO₂ è aumentata rapidamente da circa 190 ppm a 280 ppm in circa 7000 anni. Questo aumento non è stato costante ed è stato interrotto da aumenti rapidi e plateau intermittenti, che riflettono i diversi processi all'interno del ciclo globale del carbonio.

Inversione del freddo antartico

Un periodo risalta: un plateau di 1.900 anni con livelli di CO₂ pressoché costanti a 240 ppm a partire da circa 14.600 anni fa chiamato inversione del freddo antartico. La causa di questo plateau rimane sconosciuta, ma comprendere i processi può essere fondamentale per migliorare le proiezioni relative ai feedback clima-carbonio.

«Abbiamo scoperto che nei nuclei di sedimenti situati nella banchisa dell'Oceano Meridionale la produttività biologica è aumentata durante questo periodo critico, mentre è diminuita più a nord, al di fuori della banchisa» afferma il dottor Michael E. Weber, (2) coautore dello studio presso l'Istituto di geoscienze dell'Università di Bonn. «Era dunque importante scoprire come questo periodo critico fosse rappresentato nei registri climatici del continente antartico.»

Per rispondere a questa domanda, i ricercatori della Keele University nel Regno Unito e della University of New South Wales (UNSW) a Sydney, in Australia, hanno viaggiato nella Patriot Hills Blue Ice Area per ottenere nuove testimonianze di biomarcatori marini imprigionati nelle carote di ghiaccio.

Il dottor Chris Fogwill, (3) autore principale dello studio della Keele University, afferma: «La causa di questo lungo plateau nei livelli globali di CO₂ atmosferica può essere fondamentale per comprendere la capacità dell'Oceano Antartico di moderare la CO₂ atmosferica. Mentre le recenti riduzioni delle emissioni dovute alla pandemia di Covid-19 hanno dimostrato che possiamo ridurre la CO₂, dobbiamo comprendere i modi in cui i livelli di CO₂ sono stati stabilizzati dai processi naturali, in quanto potrebbero essere la chiave per lo sviluppo responsabile di approcci di geoingegneria e rimangono fondamentali per raggiungere il nostro impegno nei confronti dell'accordo di Parigi.»

Analisi orizzontale del nucleo di ghiaccio

Le aree di ghiaccio blu sono create dagli imponenti venti catabatici e ad alta densità che erodono di fatto lo strato superiore di neve ed espongono il ghiaccio sottostante. Di conseguenza, il ghiaccio scorre fino alla superficie, consentendo l’accesso al ghiaccio antico sottostante. Mentre la maggior parte dei ricercatori antartici perforano il ghiaccio per estrarre campioni con un nucleo di ghiaccio convenzionale, questo team ha utilizzato un metodo diverso: l'analisi orizzontale del nucleo di ghiaccio. Chris Turney (UNSW, Sydney) afferma: «Invece di perforare chilometri nel ghiaccio, possiamo semplicemente attraversare un'area di ghiaccio blu per viaggiare nel tempo. Questo offre l'opportunità di campionare grandi volumi di ghiaccio necessari per studiare nuovi biomarcatori organici e DNA che sono stati spinti dall'Oceano Antartico in Antartide e sono rimasti conservati nel ghiaccio blu.»

I risultati hanno dimostrato un marcato aumento del numero e della diversità degli organismi marini nel corso dei 1.900 anni di plateau di CO₂, un'osservazione mai fatta prima. Il team ha anche effettuato una modellazione del clima che ha mostrato che questo periodo coincideva con maggiori cambiamenti dell'estensione della banchisa dall'estate all'inverno. Insieme ai nuclei marini, questi risultati forniscono la prima prova di un aumento della produttività biologica e suggeriscono che i processi nella zona antartica dell'Oceano Antartico potrebbero aver causato il plateau di CO₂.

Il team utilizzerà questo lavoro per sostenere lo sviluppo di modelli climatici che cercano di migliorare la nostra comprensione dei futuri cambiamenti climatici. L'inclusione dei processi della banchisa che controllano i feedback clima-carbonio in una nuova generazione di modelli sarà cruciale per ridurre le incertezze relative alle proiezioni climatiche e aiutare la società ad adattarsi al riscaldamento futuro.

Riferimenti:

(1) Southern Ocean carbon sink enhanced by sea-ice feedbacks at the Antarctic Cold Reversal

(2) Michael E. Weber

(3) Chris Fogwill

Descrizione foto: Campo di perforazione nella valle a ferro di cavallo con trapano piatto in primo piano. / Il diagramma mostra Patriot Hills (a sinistra) e il campo di ghiaccio blu della Horseshoe Valley (a destra), dove il ghiaccio più vecchio viene spinto in superficie. - Credit: © Chris Turney.

Autrice traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Veronica Pesenti / Articolo originale: Mysterious climate change