Attraverso l'analisi delle carote di ghiaccio, è possibile riconoscere i cicli glaciale-interglaciale, il cambiamento dei livelli di anidride carbonica nell'atmosfera e la stabilità del clima negli ultimi 10.000 anni.

Grafico 1: Ricostruzione dei livelli di CO₂ da 800.000 anni fa sino a oggi (fonte dati da: National Oceanic and Atmospheric Administration – NOAA. Modificata da https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbon-dioxide/).

Le informazioni registrate all’interno delle carote di ghiaccio consentono di generare continue ricostruzioni del clima passato risalenti sino a 800.000 anni fa. Osservando le concentrazioni passate di gas serra negli strati nelle carote di ghiaccio, è possibile confrontare le quantità moderne di anidride carbonica (CO₂) e metano (CH₄) con quelle del passato e, ulteriormente, confrontare le concentrazioni passate di gas serra con la temperatura.

Il grafico mostra i livelli di CO₂ durante gli ultimi tre cicli glaciali, ricostruiti a partire dai dati ottenuti dalle carote di ghiaccio.

Negli ultimi 171 anni, le attività umane hanno aumentato le concentrazioni atmosferiche di CO₂ del 48% rispetto ai livelli preindustriali del 1850. Se raffrontato alle serie storiche, questo incremento è maggiore di quanto avvenuto naturalmente in un periodo di 20.000 anni (dall'ultimo massimo glaciale al 1850, da 185 ppm a 280 ppm).


Grafico 2: Dati ottenuti dalle carote di ghiaccio di Vostok, stazione di ricerca nell'Antartide. Il periodo attuale sulla scala a destra. Serie storiche rispetto al tempo (scala GT4 per ghiaccio sull'asse inferiore, con indicazione delle corrispondenti profondità sull'asse superiore [1] ), di: Livelli di anidride carbonica (CO₂) (in blu); Temperatura relativa (in rosso); Livelli di metano (CH₄) (in verde); ¹⁸O isotopo dell'ossigeno (in arancione); Variazione solare a 65° latitudine Nord dovuta ai cicli di Milankovitch [2] (collegato a ¹⁸O) (in marrone). Wikimedia Commons. Fonte - (modificata da Petit et al., 1999, Nature 399, 429-436).

Il carotaggio del ghiaccio si effettua dagli anni '50. Gli alti tassi di accumulo di neve che caratterizzano zone quali la Groenlandia, l’Antartide e altri luoghi nel mondo, forniscono un'eccellente risoluzione temporale, poiché le bolle d’aria preservate nel nucleo di ghiaccio costituiscono campioni reali dell'antica atmosfera del nostro pianeta. Attraverso l'analisi delle carote di ghiaccio, è possibile riconoscere i cicli glaciale-interglaciale, il cambiamento dei livelli di anidride carbonica nell'atmosfera e la stabilità del clima negli ultimi 10.000 anni.

Tramite lo studio delle carote di ghiaccio è pertanto possibile riconoscere la variazione di temperatura dell'aria nel passato. Tale variazione può essere correlata direttamente alle concentrazioni di anidride carbonica, metano e altri gas serra conservati nel ghiaccio, in cui isotopi [3] stabili di ossigeno (¹⁶O, ¹⁸O) e idrogeno (Deuterio, D) vengono intrappolati. La misurazione delle variazioni di concentrazione di tali isotopi conservate nella stratificazione riconosciuta nelle carote di ghiaccio, riconducibile alle diverse precipitazioni nevose che si sono susseguite nel tempo, fornisce una registrazione dettagliata del cambiamento di temperatura risalente a centinaia di migliaia di anni fa.

In Antartide, la perforazione di Vostok (Petit et al., 1999, Nature 399, 429-436) ha mostrato che negli ultimi 420 mila anni si sono succeduti quattro cicli asimmetrici, durante i quali la temperatura (desunta dalla composizione degli isotopi stabili) e la concentrazione dei gas serra CO₂ e metano sono variati entro valori limite costanti. La temperatura è variata, rispetto al valore olocenico (~ 10.000 anni fa), da - 8°C nelle fasi più fredde a + 2°C in quelle più calde. La CO₂ e il metano sono variati da valori minimi di 180 ppmv e 350 ppbv, nei periodi glaciali, a valori massimi di 280/300 ppmv e 750 ppbv, rispettivamente, sino a raggiungere valori nettamente superiori nel 2004 (Grafico 2) (Orombelli, 2005, SGFDQ 7,15-24).

Attraverso lo studio delle bolle d’aria intrappolate, estratte mediante metodi di fusione e frantumazione del ghiaccio sotto vuoto, si ottengono registrazioni dettagliate di anidride carbonica, metano e protossido di azoto risalenti a oltre 650.000 anni fa.

Sulla base dei carotaggi è possibile quindi risalire ai vari fattori che presiedono al global warming dal secondo dopoguerra in poi. Mentre abbiamo una impennata dei livelli di gas serra, la variazione di energia solare non gioca alcun ruolo in quello che si definisce “forzante radiativo”. Esso indica l’andamento del bilancio tra energia entrante ed energia uscente nel sistema Terra-atmosfera. Tale bilancio è positivo quando associato ad un riscaldamento della superfice.

Note

[1] Scala glaciologica (GT= Glaciological TImescale) derivata in funzione della profondità secondo lo studio condotto da Petit et al. (1999, Nature 399, 429-436)

[2] Oscillazioni periodiche del clima derivati da Milanković che fornì un’interpretazione dei cambiamenti climatici periodici a lungo termine che avvengono sul nostro pianeta mettendoli in correlazione con le variazioni dell’eccentricità orbitale, dell’inclinazione dell’asse terrestre e della precessione degli equinozi. Considerando questi tre parametri orbitali, Milanković formulò un modello matematico che consentì di calcolare le differenze nell’insolazione ricevuta per ciascuna latitudine per gli ultimi 600 mila anni. Per approfondimenti: CLICCA QUI

[3] Atomo di uno stesso elemento chimico che presenta uguale numero di protoni (particelle subatomiche a carica elettrica positiva) ma diverso numero di neutroni (particelle subatomiche a carica elettrica nulla) nel nucleo dell’atomo. Si definiscono stabili quegli isotopi chimici che possono essere o meno radioattivi, ma, qualora lo fossero, hanno emivite troppo lunghe per essere misurate.

Legenda Grafico 2

.  p.p.m.: parti per milione

.  p.p.m.v: parti per milione in volume

.  p.p.b.v: parti per miliardo in volume

.  Depth: profondità del giaccio in metri

.  Age (yr BP): Età (da 420.000 anni sino al 2004)

Bibliografia

Petit, J.R., J. Jouzel, D. Raynaud, N.I. Barkov, J.-M. Barnola, I. Basile, M. Benders, J. Chappellaz, M. Davis, G. Delayque, M. Delmotte, V.M. Kotlyakov, M. Legrand, V.Y. Lipenkov, C. Lorius, L. Pépin, C. Ritz, E. Saltzman, and M. Stievenard, Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok ice core, Antarctica. Nature 399, pp. 429-436, 1999.

Orombelli, G., Cambiamenti climatici. Suppl. Geografia Fisica e Dinamica Quaternaria, pp. 7,15-24, 2005.


A cura della Redazione di Antropocene.org con la collaborazione di Roberto Visalli (Università di Catania)