CXXII Sviluppo della corrente oceanica più forte sulla Terra

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IL Corrente antartica Il CCA, che è il più forte sulla Terra, svolge un ruolo importante nel ciclo di ribaltamento globale, nello scambio di calore e anidride carbonica tra l’oceano e l’atmosfera, nonché nella stabilità delle masse di ghiaccio antartiche.

Un team internazionale di scienziati guidati da Istituto Alfred Wegener E il Osservatorio della Terra Lamont-Doherty Ora ha ricostruito la velocità dell’ACC negli ultimi 5,3 milioni di anni, utilizzando gli archivi climatici nei sedimenti del Pacifico meridionale. Carotaggi effettuati a Polo dell'inaccessibilità Il punto Nemo rivela le fluttuazioni indotte dal clima nella corrente antartica in tempi remoti

I loro dati mostrano che la corrente perde slancio durante i periodi freddi e accelera durante i periodi caldi. I ricercatori hanno concluso in uno studio pubblicato sulla rivista scientifica che se in futuro dovesse acquisire slancio a causa dell’attuale riscaldamento globale, l’Oceano Antartico potrebbe immagazzinare meno anidride carbonica e più calore raggiungere l’Antartide. natura.

Fluttuazioni

La CEC trasporta 100 volte più acqua di tutti i fiumi della Terra messi insieme, è larga fino a 2.000 chilometri e raggiunge le profondità del mare. In passato, questo sistema attuale era soggetto a notevoli fluttuazioni naturali, come rivelato dalle attuali ricerche sui nuclei sedimentari sopra menzionati.

Fasi più fredde Pliocene E il Pleistocene Successivamente, durante il quale l’ACC ha rallentato, è stato associato all’avanzata della calotta glaciale dell’Antartide occidentale. Nelle fasi più calde, il ritiro dei ghiacciai è accelerato e continuato.

il dottore Frank LamyIl ricercatore del Dipartimento di Geologia Marina presso il Centro Helmholtz per la Ricerca Polare e Marina (AWI) e autore principale dello studio afferma:

Il ritiro dei ghiacci può essere spiegato dall’aumento del trasferimento di calore verso sud. Un CCA più forte garantisce che più acqua calda e profonda raggiunga il bordo della piattaforma di ghiaccio antartica. La CEC ha un impatto significativo sulla distribuzione del calore e sullo stoccaggio dell’anidride carbonica nell’oceano. Tuttavia, fino ad ora non era chiaro come la CEC reagisse alle fluttuazioni climatiche e se i cambiamenti nella CEC rallentassero o peggiorassero le conseguenze del riscaldamento globale. Per prevedere meglio il clima futuro e la stabilità della calotta glaciale antartica utilizzando modelli computerizzati, abbiamo quindi bisogno di dati più vecchi che ci dicano qualcosa sulla forza dell’ACC nelle precedenti fasi calde della storia della Terra.

buchi

Per ottenere questi dati, fu inviata una spedizione internazionale guidata da Frank Lammy e dal geochimico Professor Dr Gisela Winklerdal Lamont-Doherty Earth Observatory della Columbia University (USA), si è recato nell'Oceano Pacifico meridionale centrale a bordo di una nave perforatrice Risoluzione Guedes Nel 2019.

Lì, nella regione sub-antartica, il gruppo di ricerca è riuscito a ottenere due lunghi campioni dal fondale marino a una profondità di 3.600 metri, ciascuno costituito da diversi nuclei di sedimenti.

Professore Dott Riso Helgegeologo marino Istituto Leibniz per la ricerca sul Mar Baltico In Warnemünde e uno dei principali autori dell'opera, osserva quanto segue:

Nelle vicinanze è stata effettuata una perforazione Punto Nemo (Polo dell'Inaccessibilità), il luogo più lontano del pianeta dalle masse continentali o dalle isole dove la CEC scorre non influenzata dalle masse continentali. La velocità media del flusso passata può essere ricostruita dai depositi di sedimenti in questa regione.

Scoperte dell'oceano

Le indagini a profondità di 145 e 213 metri nel Pacifico meridionale facevano parte dell'International Ocean Discovery Program (IODP) che decodifica la storia della Terra attraverso tracce geochimiche trovate nei sedimenti marini e nelle rocce sotto il fondale marino. È stato preceduto da un ampio lavoro di esplorazione su diverse spedizioni con una nave da ricerca Polarstern. I depositi del cratere risalgono a 5,3 milioni di anni fa e abbracciano tre ere complete:

1. il Pliocene, quando il clima era fino a tre gradi più caldo di oggi, e la concentrazione di anidride carbonica nell'atmosfera raggiungeva livelli simili a quelli odierni, pari a più di 400 parti per milione;
2. L'epoca del Pleistocene, iniziata 2,6 milioni di anni fa e caratterizzata dall'alternanza di ere glaciali e periodi caldi (interglaciali)
3. E il OloceneÈ un periodo caldo iniziato con la fine dell'ultima era glaciale circa 12mila anni fa e che continua ancora oggi.

sviluppo

I ricercatori hanno analizzato la distribuzione dimensionale delle particelle sedimentarie, che si depositano sul fondo del mare a seconda della velocità della corrente, lungo gli strati di carotaggi assegnati a epoche diverse. In questo modo, sono stati in grado di determinare l’evoluzione degli arseniati di rame cromato dall’inizio del Pliocene, quando iniziò un prolungato raffreddamento climatico. Carote di sedimenti di viaggi precedenti con Polarstern Nel Pacifico meridionale Ulteriori informazioni sulle dinamiche CEC nella recente storia geologica.

I loro risultati mostrano che la CEC inizialmente accelerò nel Pliocene, fino a tre milioni di anni fa, quando la Terra si raffreddò lentamente. Ciò è dovuto a un aumento del gradiente di temperatura dall’equatore all’Antartide, che fa intensificare i venti occidentali, il principale motore dell’ACC. Nonostante il continuo raffreddamento, in seguito perse la sua forza.

Il dottor Frank Lammy spiega:

Il cambiamento di tendenza coincide con un periodo in cui il clima, la circolazione atmosferica e gli oceani sono cambiati radicalmente. 2,7 milioni di anni fa, alla fine del Pliocene, vaste aree dell’emisfero settentrionale ghiacciarono e le calotte glaciali antartiche si espansero. Ciò è dovuto ai cambiamenti nelle correnti oceaniche causati da processi tettonici combinati con il raffreddamento degli oceani a lungo termine e la diminuzione dei livelli di anidride carbonica nell’atmosfera.

Comportamento dell'anidride carbonica (CO2)

Nel corso degli ultimi circa 800.000 anni, durante i quali il contenuto di anidride carbonica nell’atmosfera variava tra 170 e 300 ppm, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare una stretta relazione tra la forza della CEC e i cicli glaciali nei nuclei di sedimenti: nei periodi caldi, quando il contenuto di anidride carbonica è aumentato Nell'atmosfera la velocità del flusso è aumentata fino all'80% rispetto ad oggi, mentre nei ghiacciai è diminuita fino al 50%.

Nel frattempo, la CEC, e quindi la risalita delle acque profonde ricche di nutrienti nell’Oceano Antartico, è cambiata tra l’era calda e quella glaciale, come rivelato dalle analisi geochimiche dei sedimenti. Queste analisi mostrano che i gusci di silicato delle diatomee – il fitoplancton più importante nell’Oceano Antartico – si sono depositati sul fondo del mare più a nord durante le ere glaciali che durante i periodi caldi.

La professoressa Dott.ssa Gisela Winkler afferma:

La CEC più debole e il contenuto di CO2 atmosferico più basso durante le glaciazioni del Pleistocene indicano una risalita più debole e una stratificazione più forte nell’Oceano Antartico, cioè un maggiore stoccaggio di CO2.

Lo studio ha concluso che i cambiamenti climatici causati dall’uomo potrebbero far sì che la CEC si rafforzi in futuro. Di conseguenza, l’equilibrio del biossido di carbonio nell’Oceano Antartico potrebbe deteriorarsi e il ghiaccio antartico potrebbe sciogliersi più rapidamente.

Background: corrente circumpolare antartica

Essendo una corrente ad anello che scorre in senso orario attorno all'Antartide, la Corrente Circumpolare Antartica (ACC) collega l'Oceano Atlantico, l'Oceano Pacifico e l'Oceano Indiano. Svolge quindi un ruolo importante nel movimento globale degli oceani e, in ultima analisi, influisce anche sul clima dell’Europa attraverso il nastro trasportatore dell’Atlantico. È guidato da raffiche di vento occidentale provenienti dalla regione subantartica e dalle differenze di temperatura e salinità tra le regioni subtropicali e l'Oceano Antartico.

La CEC forma una barriera per le acque superficiali calde dalle zone subtropicali nel loro cammino verso l'Antartico. Allo stesso tempo, si nutre delle acque profonde relativamente calde degli oceani Atlantico e Pacifico. Grandi vortici oceanici che si formano nella CEC e migrano verso sud, combinati con il sollevamento delle acque di fondo nelle acque più profonde, trasportano il calore alle piattaforme di ghiaccio sul margine continentale, specialmente nel settore Pacifico dell’Antartide. L’innalzamento delle acque inferiori causato dalla CEC porta anche nutrienti in superficie, stimolando la crescita delle alghe e aumentando così l’esportazione biologica di carbonio verso le profondità marine, ma trasportando anche anidride carbonica, che fuoriesce nell’atmosfera.

Posta originale

Frank Lamy, Gisela Winkler, Helge W. Arz, Jesse R. Farmer, Julia Gottschalk, Lester Lembke Jane, Jennifer L. Middleton, Michel van der Dos, Ralph Tiedemann, Carlos Alvarez Zarekian, Chandranath Basak, Anneke Brombacher, Levin Daum, Oliver M. Esper, Lisa C. Herbert, Shinya Iwasaki, Gaston Krebs, Vera J. Lawson, Li Lu, Elisa Malinverno, Alfredo Martinez Garcia, Elizabeth Michel, Simone Moretti, Christopher M. Moy, Ana Cristina Ravelo, Cristina R. Rieselmann, Miriam Saavedra Pelletero, Henrik Sadatsky, Inah Siu, Raj K. SinghRebecca A. Smith, Alexander L. Souza, Joseph S. Stoner, Maria Toews, Igor M. Venancio P. de Oliveira, Sui Wan, Xuzhuang Wu, Xiangyu Zhao: “Cinque milioni di anni di fluttuazione della forza della corrente antartica”, natura (2024). doi: 10.1038/s41586-024-07143-3.