Il rallentamento della circolazione oceanica nel passato geologico della Terra indica futuri rischi climatici

Uno studio della UC Riverside mostra che eventi di caldo estremo avvenuti nel passato della Terra hanno causato una diminuzione dello scambio delle acque oceaniche superficiali e profonde. Questo sistema, spesso descritto come il “nastro trasportatore globale”, ridistribuisce il calore a livello globale, rendendo abitabili vaste aree del pianeta.

Cambiamento della circolazione oceanica globale nel passato e sue implicazioni per il futuro

Uno studio, pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS, ha utilizzato conchiglie fossilizzate provenienti da antichi sedimenti di acque profonde per dimostrare come funzionava il nastro trasportatore circa 50 milioni di anni fa. Il clima di questo periodo assomiglia alle condizioni previste per la fine di questo secolo se non verranno realizzate riduzioni significative delle emissioni di carbonio.

Gli oceani regolano il clima della Terra spostando l’acqua calda dall’equatore ai poli, bilanciando le temperature. Senza questa circolazione, i tropici sarebbero molto più caldi e i poli molto più freddi, provocando bruschi cambiamenti climatici. Gli oceani rimuovono anche l’anidride carbonica di origine antropica dall’atmosfera.

Gli oceani sono di gran lunga il più grande serbatoio di carbonio esistente oggi sulla superficie terrestre, ha affermato Sandra Kirtland Turner, vicepresidente del Dipartimento di Scienze della Terra e Planetarie dell’UCR e prima autrice dello studio. Oggi gli oceani contengono quasi 40 trilioni di tonnellate di carbonio, più di 40 volte la quantità di carbonio presente nell’atmosfera.

Gli oceani assorbono anche circa un quarto delle emissioni di CO2 di origine antropica, ha affermato Kirtland Turner. Se la circolazione oceanica rallenta, anche l’assorbimento di carbonio nell’oceano potrebbe diminuire, amplificando la quantità di CO2 che rimane nell’atmosfera.

Eventi ipertermali

Il gruppo di ricerca ha studiato l’epoca dell’Eocene, tra 49 e 53 milioni di anni fa, quando la Terra era molto più calda. Durante gli eventi ipertermali, cioè picchi di CO2 e di temperatura, le profondità dell’oceano si sono riscaldate fino a 12°C, con un ulteriore riscaldamento di 3°C.

Anche se la causa esatta degli eventi ipertermali è dibattuta e si è verificata molto prima che esistessero gli esseri umani, questi eventi ipertermali sono i migliori analoghi che abbiamo per i futuri cambiamenti climatici, ha affermato Kirtland Turner. I ricercatori hanno ricostruito i modelli di circolazione oceanica profonda durante questi eventi ipertermali analizzando piccoli gusci fossili di foraminiferi, microrganismi presenti negli oceani.

Mentre le creature costruiscono i loro gusci, incorporano elementi provenienti dagli oceani e possiamo misurare le differenze nella chimica di questi gusci per ricostruire ampiamente le informazioni sulle antiche temperature oceaniche e sui modelli di circolazione, ha detto Kirtland Turner.

Gli isotopi di carbonio nei gusci mostrano l'età dell'acqua, riflettendo da quanto tempo è rimasta isolata dalla superficie. Questo metodo aiuta a ricostruire i modelli di movimento delle acque oceaniche profonde. I gusci dei foraminiferi riflettono la vicina attività fotosintetica, indicando la recente presenza di acque superficiali.

La fotosintesi avviene solo sulla superficie dell'oceano, quindi l'acqua che è stata recentemente in superficie ha un segnale ricco di carbonio-13 che si riflette sui gusci quando l'acqua affonda nelle profondità dell'oceano, ha detto Kirtland Turner.

Al contrario, l’acqua che è stata isolata dalla superficie per lungo tempo ha accumulato relativamente più carbonio-12 mentre i resti degli organismi fotosintetici affondano e si decompongono. Pertanto, l’acqua più vecchia ha relativamente più carbonio-12 rispetto all’acqua “più giovane”.

Risultati dello studio

Il team ha utilizzato modelli climatici per simulare la risposta dell'antico oceano al riscaldamento, convalidando i risultati con l'analisi dei gusci dei foraminiferi. Durante l’Eocene, la CO2 atmosferica era di circa 1.000 parti per milione (ppm), il che contribuiva alle alte temperature. Oggi l'atmosfera contiene circa 425 ppm.

Le attuali emissioni umane di quasi 37 miliardi di tonnellate di CO2 all’anno potrebbero portare a condizioni simili all’Eocene entro la fine di questo secolo.

Kirtland Turner sottolinea la necessità di ridurre le emissioni. Non è una situazione tutto o niente, ha detto. Ogni piccolo cambiamento incrementale è importante quando si tratta di emissioni di carbonio. Anche piccole riduzioni di CO2 sono correlate a minori impatti, minori perdite di vite umane e minori cambiamenti nel mondo naturale.

Riferimenti allo studio

Sandra Kirtland Turner et al, Sensitivity of ocean circulation to warming during the Early Eocene greenhouse. PNAS 2024. https://doi.org/10.1073/pnas.2311980121