Killer loop glaciologico, part trois

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Se nelle prime due parti (qui e qui), fra le molte cose interessanti dedotte dagli studi di Shakun et al. e di Clark et al., un punto essenziale era la riduzione del presunto forte lag temporale fra andamento termico e concentrazione di CO2 fra il LGM e l'inizio dell'Olocene, adesso con questo lavoro pubblicato su Science e online da oggi cade ulteriormente questa ipotesi per l'intera ultima fase deglaciale.
Attraverso un'investigazione più approfondita e con l'aiuto di un metodo alternativo per stimare la cronologia tra CO2 e temperatura, il team di scienziati guidato dal ricercatore francese Frédéric Parrenin ha scoperto che CO2 e temperatura antartica variano in sincrono, all'interno di un lasso temporale di circa 150 anni. È quindi del tutto possibile che la CO2 abbia effettivamente causato il riscaldamento della temperatura antartica.


Il ghiaccio che intrappola l'aria si forma in primis fra i 50 e i 120 metri sotto la superficie dell'Antartide. Tutte le volte che gli scienziati ricavano l'età delle bolle di aria intrappolate nella carota simulando la trasformazione da neve a ghiaccio (densificazione firn, vedi anche qui) includono questa differenza di profondità. Almeno finora. Ma Frédéric lo scorso anno si è reso conto che i tempi di questo dato erano fuori sincrono, in quanto le simulazioni giudicano in maniera troppo esagerata la profondità in cui le bolle sono per prime intrappolate.
Prestando particolare attenzione ad un raro quanto stabile isotopo collaterale a quelli classici dell'azoto - noto come azoto-15 -, il team del ricercatore francese ha fatto una scoperta essenziale: siccome l'azoto-15 è più pesante rispetto a quello normale tende a depositarsi, il che significa che ci sono più isotopi di questo tipo nella parte più profonda della neve. Gli scienziati possono quindi dedurre quanto in basso nella colonna di ghiaccio sono rimaste intrappolate le bolle a partire da quanto azoto-15 è presente in esse.
Ecco l'abstract:
Understanding the role of atmospheric CO2 during past climate changes requires clear knowledge of how it varies in time relative to temperature. Antarctic ice cores preserve highly resolved records of atmospheric CO2 and Antarctic temperature for the past 800,000 years. Here we propose a revised relative age scale for the concentration of atmospheric CO2 and Antarctic temperature for the last deglacial warming, using data from five Antarctic ice cores. We infer the phasing between CO2 concentration and Antarctic temperature at four times when their trends change abruptly. We find no significant asynchrony between them, indicating that Antarctic temperature did not begin to rise hundreds of years before the concentration of atmospheric CO2, as has been suggested by earlier studies.

Usando un metodo diverso, un altro gruppo di scienziati l'anno scorso era giunto a conclusioni relativamente simili.

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Update 7/3: lo studio in questione non si occupa - perlomeno direttamente - dei dubbi circa
il lag fra fra temperatura e co2 nella riglaciazione
dubbi espressi sulla base di presunte ipotesi di significativi ritardi, durante i cicli glaciali / intergalciali degli ultimi x-centinaia di migliaia di anni (1 < x < 8), al di là delle affascinati elucubrazioni descrittive nell'ambito dei sistemi carichi di complessità. Perché, si dice,
il ritorno delle temperature a livelli glaciali sembra precedere di parecchio quello della co2
Ma è proprio vero?

Le ipotesi più valide che spiegano la causa dell'andamento della CO2 nelle fasi glaciale / interglaciale coinvolgono evidentemente in primis gli oceani: dall'estrazione del carbonio dalla superficie dell'oceano a causa della produzione biologica (sia a latitudini alte che basse) ai cambiamenti nel bilancio marino del carbonato di calcio. Nei seguenti lavori ci può fare una sommaria idea di base dei meccanismi in gioco che spiegano questi ciclici andamenti:

Tracers in the Sea
● Glacial to interglacial changes in ocean chemistry
● Glacial/interglacial variations in atmospheric carbon dioxide
● The polar ocean and glacial cycles in atmospheric CO2 concentration
● A possible sequence of events for the generalized glacial-interglacial cycle

Da quest'ultimo lavoro posto i seguenti due grafici esplicativi:


In sostanza: il passaggio dalle fasi interglaciali alle fasi glaciali è spiegato attraverso una transitoria fase intermedia nella quale la concentrazione di CO2 è già decisamente più bassa rispetto a prima, quindi non sembra ritardare di parecchio rispetto alla riduzione termica generale.
Cambiamenti fisici relativi a circolazione oceanica, temperatura/salinità e miscelazione delle acque marine spiegano la variazione nella concentrazione della CO2 atmosferica fra la fase interglaciale e quella intermedia; cambiamenti nella chimica dell'oceano (relativi al ruolo giocato dai nutrienti oceanici e all'alcalinità) sono invece invocati per spiegare la variazione fra la fase intermedia e quella glaciale.
Cambiamenti fisici nell'oceano australe relativi a temperatura e miscelazione delle acque sono invocati per spiegare la prima parte della transizione appena fuori dal picco glaciale, il rimanente incremento della concentrazione di CO2 atmosferica fino al successivo periodo interglaciale viene infine spiegato attraverso una combinazione di mutamento nella chimica oceanica generale e nella salinità, temperatura e miscelazione  delle acque degli oceani boreali.

In realtà, quest'ultimo lavoro, in effetti (e concordando con altre speculazioni), pone altre questioni, di tutt'altro tipo.
Se la presenza di un lag tornava abbastanza bene con i tempi oceanici, ora bisognerà capire come la CO2 venga fuori così rapidamente.
Siccome l'oceano è il più grande serbatoio di CO2 che si equilibra con l'atmosfera sulla scala temporale  millenaria dei mutamenti nella concentrazione atmosferica di CO2 delle fasi glaciale / interglaciale, è molto probabile che sia l'oceano stesso a guidare/regolare questi cambiamenti.
Non è da escludere, comunque, il contributo più o meno parziale dei continenti, ad es. attraverso il ruolo che potrebbe aver assunto la cosiddetta sepoltura glaciale.

Commenti

  1. Ciao Steph, grazie per la risposta. Anche se devo ammettere che dopo averla letta brancolo ancora nel buio piu' assoluto :).

    Dici:
    --
    "il ritorno delle temperature a livelli glaciali sembra precedere di parecchio quello della co2"
    Ma è proprio vero?
    --

    Mi riferisco al famoso grafico (non so se sia ancora valido o sia superato) pubblicato ad esempio qui:
    http://www.skepticalscience.com/images/Milankovitch_Cycles_400000.gif

    Alla scala utilizzata, CO2 e T sembrano salire in contemporanea, mentre in discesa di T la CO2 ha un lag di alcune migliaia di anni (almeno 4-5 mila, si direbbe).
    Osservando ad esempio la transizione alla fase glaciale fra circa 130mila e circa 110mila anni fa (qui un dettaglio: http://tinypic.com/view.php?pic=15fk7pg&s=6 ), ci sono periodi con una concentrazione di CO2 di 270ppm e un'anomalia di quasi -5 gradi. La domanda, molto semplice, e': questi valori sono compatibili con le nostre stime del forcing della CO2 e del forcing solare in quella particolare fase del ciclo di Milankovitch? Se la risposta e' si, direi che il mio dubbio e' fugato.

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    Risposte
    1. Ciao, ho capito cosa intendi. In effetti ci sono alcuni lag più o meno lunghi, non costanti però, nelle prime fasi della discesa soprattutto alla fine del picco dell'ultima fase interglaciale. Penso che in primis conti la riduzione del forcing orbitale: all'epoca il riscaldamento dovrebbe essere stato trainato sostanzialmente dal potente forcing orbitale con le alte latitudini boreali meta di un surplus di energia solare, rispetto a oggi, di un valore pari a 30-50 Wm^-2. La riduzione della CO2 inizia dopo perché dovrebbe essere il risultato del coinvolgimento di più fattori, quali circolazione oceanica, temperatura/salinità (un mix contrastante: acque più fredde favoriscono assorbimento di CO2 e una riduzione della pCO2 atmosferica, il contrario con il contemporaneo aumento della salinità media delle acque, con un risultato dell'effetto combinato pari ad una riduzione complessiva di circa 20-30 ppmv) e miscelazione verticale delle acque marine. Tutto questo dovrebbe aver portato la pCO2 ad un valore vicino a 250 ppmv tale da far entrare il sistema nella cosiddetta fase intermedia all'incirca 110k anni fa . "Lavorando" in coppia e con il contributo successivo derivante dai cambiamenti nella chimica dell'oceano, il sistema è poi entrato nella fase glaciale vera e propria circa 40k anni dopo.
      Non so se sono riuscito perlomeno a non aggiungere ulteriori dubbi ai tuoi dubbi o a non spengere anche i cerini che tieni nel buio... ;-)

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