Cinque milioni di anni di cambiamento climatico conservati in un unico luogo: il Kazakistan

Una successione sedimentaria di 80 metri di spessore al Charyn Canyon, in Kazakistan, ha registrato interazioni tra terra, atmosfera e oceano

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La paleo ricercatrice Charlotte Prud’homme, che fino a poco tempo fa ha lavorato presso il Max Planck Institute for Chemistry ed è ora ricercatrice presso l’Université Lausanne, spiega: “La sequenza sedimentaria spessa 80 metri che abbiamo trovato al Charyn Canyon nel sud-est del Kazakistan ci fornisce un record praticamente continuo di cinque milioni di anni di cambiamento climatico. Questo è un evento molto raro sulla terraferma!” Gli strati alternati di polvere e suolo forniscono la prima prova affidabile, in un unico luogo, delle interazioni a lungo termine tra i principali sistemi climatici del continente eurasiatico. “Negli ultimi cinque milioni di anni, le superfici terrestri dell’Eurasia sembrano aver contribuito più attivamente al ciclo terra-atmosfera-oceano di quanto precedentemente riconosciuto. 

I ricercatori hanno concentrato la loro indagine sui periodi del Pliocene e del Pleistocene. Il Pliocene, da cinque a 2,6 milioni di anni fa, rappresenta il miglior analogo per le condizioni climatiche dell’Antropocene: questo periodo geologico è stato l’ultimo periodo in cui la concentrazione di anidride carbonica nell’atmosfera è stata paragonabile a quella odierna, circa 400 parti per milione (ppm). “Ecco perché le nostre intuizioni dai sedimenti del Charyn Canyon sono così essenziali per comprendere il clima futuro”, afferma Prud’homme.

Fino ad ora, si sapeva poco del ruolo che l’Asia centrale gioca nell’evoluzione del clima globale passata e presente. L’evoluzione del clima della Terra negli ultimi cinque milioni di anni è stata compresa principalmente dal punto di vista dei meccanismi marini. Al contrario, il significato dei feedback climatici che hanno avuto origine sulla terra – piuttosto che negli oceani, nei laghi o nelle carote di ghiaccio – è rimasto in gran parte inesplorato. Il team di ricerca internazionale ha colmato questa lacuna con la ricerca sul campo nel Charyn Canyon.

Interazioni tra sistemi climatici di media e alta latitudine

La posizione geografica del sito di studio nel mezzo dell’Asia centrale era di fondamentale importanza per il team: “Avevamo bisogno di trovare un luogo che fosse nell’entroterra e il più lontano possibile dall’oceano“, spiega Kathryn Fitzsimmons, Group Leader of the Terrestrial, il gruppo di ricerca sulla ricostruzione del paleoclima presso il Max Planck Institute for Chemistry. “Difficilmente potremmo trovare una situazione più continentale di quella del Charyn Canyon nel sud-est del Kazakistan”. Il clima semi-arido del canyon, e il suo paesaggio, sono stati modellati dall’interazione tra i fronti polari di media latitudine e i fronti polari di alta latitudine e dai sedimenti trasportati dalle vicine montagne del Tien Shan. Il Charyn Canyon è l’ideale, secondo Kathryn Fitzsimmons, per studiare i meccanismi di feedback del clima terrestre a lungo termine.

I ricercatori hanno esaminato la successione sedimentaria spessa 80 metri e campionata in corda doppia per garantire una copertura continua del record. Misurando le concentrazioni relative di isotopi all’interno dei carbonati del suolo, hanno ricostruito la disponibilità variabile di umidità nel suolo nel tempo. Una combinazione di analisi paleomagnetiche e datazione assoluta dell’uranio-piombo dei carbonati del suolo ha stabilito l’età e i tassi di accumulo del record di sedimenti. I campioni di suolo hanno rivelato una regione caratterizzata da un’aridità sempre crescente negli ultimi cinque milioni di anni. Nel primo Pliocene, il suolo era significativamente più umido rispetto alle epoche successive o rispetto al clima odierno. Tuttavia, questo processo di aridificazione non fu lineare.

Interazione tra l’alta siberiana e i venti occidentali che portano pioggia

La ricerca al Charyn Canyon ha permesso agli scienziati di studiare l’interazione a lungo termine dell’alta siberiana con i venti occidentali che portano la pioggia. Kathryn Fitzsimmons afferma: “Siamo fiduciosi che i cambiamenti nell’umidità del suolo che abbiamo riscontrato nel nostro sito possano essere utilizzati anche come proxy per l’attività dei fiumi siberiani più a nord”. L’idroclima del Charyn Canyon riflette quello della steppa a nord, da dove scorrono numerosi grandi fiumi siberiani, come l’Irtysh e l’Ob, dice. Questi sono similmente influenzati dalle dinamiche delle masse d’aria alte e occidentali siberiane. Spicca una fase particolare in cui questo collegamento è importante: un periodo prolungato di condizioni umide al Charyn Canyon appena prima della prima grande glaciazione globale circa 3,3 milioni di anni fa.

Le informazioni provenienti da questo archivio climatico terrestre più completo degli ultimi cinque milioni di anni forniscono una base molto preziosa per i futuri modelli climatici. Charlotte Prud’homme dice letteralmente: “Abbiamo aperto una porta”.