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Cambiamento climatico: un aggiornamento

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Direi che è dagli anni '90 che i cicli di Milankovitch vengono usati in geologia per datare rocce sedimentarie con precisione fino ad allora possibile solo con metodi radiometrici. Non so se qucluno di voi ha presente la Scalinata dei Turchi presso Porto Empedocle, quello è un esempio di come i cicli Milankoviani lasciano l'impronta nei sedimenti marini.

Scala dei turchi

Quelle bande nere e bianche impiegano 20k anni a depositarsi e si ripetono. Dentro troverete fossili che indicano alternanza di periodi freddi/caldi o mari ricchi di nutrienti/poveri di nutrienti. Contando il numero dei cicli dal presente si riescono a datare sedimenti in continuità fino a circa 15-16 milioni di anni. Tale ciclicità si vede anche in sedimenti più antichi. Questo si vede soprattutto nel Mediterraneo, che essendo un mare semi-chiuso (da quando si è formato), amplifica il segnale climatico. Ma anche altri bacini possono registrare lo stesso segnale. L'analisi spettrale aiuta a riconoscere attraverso vari proxy le differenti componenti cicliche (precessione, obliquità, eccentricità). Immaginiamo di avere un sedimento che registra la ciclicità annuale, d'inverno si depone un tipo di sedimento e d'estate un altro tipo. Il risultato è lo stesso. I proxy registreranno delle ciclicità perché il sistema naturale è tendenzialmente ciclico. Queste ciclicità subsecloari sono quelle degli indici di circolazione atmosferica (nino, nao, etc.). Perché hanno alcune ciclicità e non altre, cosa stabilisce il ciclo di duarata del nino? Perché ogni 60 anni si verificano picchi di piovosità in Mediterraneo (dico per dire)? Se vuoi riuscire a regolare il clima come dici si farà, bisogna sapere queste cose. Altrimenti stai giocando con un gioco del quale non conosci il funzionamento e rischi di fare cazzate. Magari vuoi più caldo in Canada, ma finisci per fare morire i Sudanesi... Insomma trovo terribilmente complicato legare alla CO2 i vari risvolti climatici che le varizione della circolazione atmosferica possono avere sulle varie parti della Terra. Prova solo a immaginare quale organismo dovrà controllare il clima e quante pressioni riceverà perché i sduafricani vogliono più secco, mentre i cinesi vogliono più vento, mentre gli antilliani vogliono un mare più basso e i trentini vogliono più neve d'inverno ma più sole d'estate...

Ah, la prossima fra qualche migliaio di anni, ma le ere glaciale non hanno avuto sempre lo stesso timer, ci sono epoche in cui sembra che ce ne fossero ogni 40k anni, altre ogni 100k... come accade ultimamente. Su questo dovrebbe influire la disposizione dei continenti (come ha detto Giorgio), tipo la chiusura del collegamento Pacifico-Atlantico in America Centrale fra 13 e 2.75 Milioni di anni fa. In realtà anche la precessione ha il suo peso, seppur probabilmente riguarda più specificatamente l'estensione dei ghiacci (variazione isotopi ossigeno). In questo senso più è ampia l'oscillazione dell'insolazione (circa precessione, come ciclicità), maggiore è l'oscillazione climatica e  dei ghiacci. Siamo in un minimo di eccentricità dei 400k anni, quindi queste ocillazioni sono più smorzate che in altri periodi, come vedete qui, ci sono anche incognite. Molte. Ma è pur sempre una teoria. Bella è la proiezione nel futuro dei cicli d'insolazione (emisfero nord).

Antartide

Ma penso che per farci gelare le chiappe a noi eruopei basterebbe una piccola glaciazione tipo appunto quella del minimo di maunder. Ma qui entrano in ballo i cicli solari e come abbiamo detto capire quelli è ancora più difficile che capire i cicli lunghi. Insomma, se ci avete capito qualcosa in più... Spero di essere stato utile.

400 ppm

alberto rotondi 21/1/2014 - 13:07

Grazie per le precisazioni. Una delle poche cose certe è che l'attuale picco di 400 ppm di oggi (da 280 a 400 in cento anni) è totalmente nuovo, dato che negli ultimi milioni di anni non si è mai superato il limite di 280, come anche tu hai riportato. Non abbiamo quindi esperienze passate su ciò che significa questo dato, abbiamo solo le previsioni dei modelli, ed il sistema è così complicato che non è detto che i modelli attuali siano completamente adeguati. Potrebbero sbagliare in peggio (speriamo, alcuni dati riportati da Gilestro sembrano indicare questo) ma anche sbagliare in meglio, cioè essere troppo ottimisti per noi.
Intanto che ci pensiamo ed affiniamo i modelli, il buon senso scientifico direbbe di porre freno alle emissioni a gogo di CO2 e degli altri gas serra.

sull'ultimo punto

roccog 21/1/2014 - 14:25

sono d'accordo, si dovrebbe porre freno, ma questo è un problema politico di difficile soluzione.
Una cosa non mi è chiara e non ho capito. La carota di ghiaccio di Vostok permette di correlare temperaura e CO2 in antartide, ma, mentre spesso si plotta la CO2 attuale per farne vedere l'impennata, non si proietta allo stesso modo la temperatura al polo sud. Qualcuno l'ha fatto? Al polo sud l'incremento di temperatura è evidente?

Le temperature che si ottengono dalle bolle d'aria dei ghiacci antartici a varie profondità (anni) rappresentano una valutazione della temperatura globale della Terra. I carotaggi sono descritti qui e il metodo per misurare le temperature è descritto qui e, più sinteticamente, anche qui.

In sintesi, se la terra è calda, gli isotopi pesanti legati nella molecola d'acqua (O18 e D2) ricevono più energia per evaporare.  Questo avviene in tutta la Terra, ma il fenomeno è massimo all'equatore. Da lì il vapore acqueo arriva anche sull'antartide, dove precipita come neve e poi ghiaccia. La spettrometria di massa (un metodo straordinariamente sensibile e preciso) dell'aria delle bolle misura il rapporto isotopico e lo correla alla temperatura di quel periodo. Il metodo è molto accurato e preciso (qualche per cento). La taratura della procedura è descritta nei riferineti che ho dato. Il metodo quindi, per sua natura, dovrebbe dare una valutazione della temperatura media di tutto il pianeta.

Adesso abbiamo il picco della CO2, che però non è (ancora?) seguito da quello della temperatura, a differenza dei dati del passato, che però hanno una scala temporale molto più compressa e non ci fanno apprezzare l'eventuale ritardo tra  le due grandezze.

Gli isotopi dell'ossigeno nell'acqua dipendono da evaporazione e condensazione e dall'estensione dei ghiacci, sono quindi misura indiretta di 2 fenomeni che hanno a che fare con la temperatura. Ma dai testi che hai linkato non riesco a capire qual'è la risoluzione delle misure in età. Dici giustamente che nella carota la scala temporale è più compressa, sai per caso di quanto? A quanti anni corrisponde una misura isotopica? In Epica mi sembra che si vada da un minimo di una decina d'anni per le misure più recenti ad un centinaio di anni per quelle più vecchie.

  Da questo articolo di Nature (che ho letto un po' in fretta) risulta che le incertezze sugli anni vanno da qualche centinaio di anni per i ghiacci superficiali fino a meno di 10 mila anni per i ghiacci carotati più profondi (3500 m) che risalgono a 450 mila anni fa. Intorno a 100 mila anni, l'incertezza è inferiore a più o meno 5 mila anni. Lincertezza relativa sulle ppm di CO2 è molto piccola, solo più o meno 2 ppm su valori tra 200 e 280 ppm. 

Non sono invece riuscito a trovare l'incertezza sulle temperature. L'andamento relativo dei picchi e delle valli della curva di temperatura è sicuramente accurato, ma non so dire l'incertezza sulla taratura della curva, che dà le temperature assolute.

In questo articolo si parla anche di metano, CH4, l'altro gas serra più pericoloso. Ne approfitto per ricordare che anche il metano, negli ultimi 100 anni, ha avuto una impennata simile a quella della CO2, che non si è mai riscontrata nei miloni di anni precedenti