COMPENDIO DI STORIA DEL CLIMA

Presentazione sul tema: "COMPENDIO DI STORIA DEL CLIMA"— Transcript della presentazione:

1 COMPENDIO DI STORIA DEL CLIMA

2 IL CLIMA NEL PALEOZOICO E MESOZOICO
La storia “antica” del clima terrestre è in gran parte avvolta nel mistero: man mano che ci inoltriamo nel Deep time, la nostra capacità di riconoscere e spiegare i fenomeni naturali diminuisce. Le cause sono: - Sistemi climatici a n componenti, mutabili nel tempo e/o ignote; Bassa risoluzione e/o discontinuità (X-Y) del segnale stratigrafico; Problemi di riconoscimento e/o datazione degli eventi; Difficoltà di taratura degli Archivi e dei Proxy.

3 IL GREAT OXYGENATION EVENT (GOE)
I tenori di O2 libero sono variati (e molto) nel tempo: fino a ~2.4 Ga, l’atmosfera ne era del tutto priva.

4 IL GREAT OXYGENATION EVENT (GOE)
Fino a ~2.4, l’ossigeno generato dalla fotosintesi cianobatterica veniva immediatamente sequestrato negli oceani per ossidare la materia organica e il ferro contenuto nei basalti (olivine, pirosseni): 4 Fe2+O (aq) + O2 → 2 Fe23+O3 (s) Il processo era discontinuo (per cause orbitali?): alternanze di strati ferrosi (spessore < 10 cm) e argille.

5 IL GREAT OXYGENATION EVENT (GOE)
Il risultato sono i cosiddetti BIF (Banded Iron Formation: ~3.5–1.8 Ga), indicativi di acque ossigenate in modo scarso e discontinuo.

6 IL GREAT OXYGENATION EVENT (GOE)
A ~2.4 Ga, un eccesso di ossigeno “sfugge” nell’atmosfera e determina la rapida ossidazione del metano atmosferico: CH4 + 2 O2 = CO2 + 2 H2O  rapido calo delle temperature (accelerato da < degas vulcanica?) e onset della Glaciazione Huroniana (2.4 – 2.1 Ga).

7 LA SNOWBALL EARTH La formazione di BIF riprende nel Neoproterozoico (~850 – 542 Ma), quando la Terra viene per tre volte coperta un’enorme coltre glaciale (integralmente: Snowball Earth o, più probabilmente, al 60%: Slushball Earth).

8 LA SNOWBALL EARTH I meccanismi di innesco sono ancora poco chiari: forse vulcanesimo, o eccesso di weathering dei silicati: [breakup di Rodinia, rifting e uplift]

9 LA SNOWBALL EARTH Le testimonianze dell’evento sono rappresentate sia in termini litologici (tilliti, dropstones) che geochimici (perturbazioni nel δ13Ccarb) La Snowball Earth ha rappresentato un momento di enorme pressione evolutiva ( Esplosione cambriana)

10 Durante il Paleozoico si sono verificati due lunghe e intense glaciazioni (Ordoviciano-Siluriano e Carbonifero-Permiano), la cui cronologia è correlabile alle due grandi orogenesi.

11 IL THERMAL MAXIMUM CRETACEO
Il Cretaceo è stato il periodo più caldo di tutta la storia della Terra. Era un mondo privo di calotte glaciali e con alti tenori di gas serra, dove non esistevano gradienti latitudinali di temperatura. la circolazione oceanica era di tipo ALOTERMICO, ossia controllata prevalentemente da gradienti di salinità. Questo meccanismo è molto meno efficace del termoalino (1 : 1.000) e la circolazione è faticosa, come testimoniato da una serie di eventi anossici oceanici (OAE).

12 IL THERMAL MAXIMUM CRETACEO
L’ipertermale cretaceo (limite Cenomaniano/Turoniano), che avviene forse in risposta all’espansione dell’Atlantico settentrionale, scatena l’OAE 2, con la deposizione del Livello Bonarelli.

13 IL CENOZOICO

14 Presenza costante di calotte glaciali ~persistenti ai poli
MONDO “ICEHOUSE”: Presenza costante di calotte glaciali ~persistenti ai poli MONDO “DOUBTHOUSE”: fase transizionale, crescita di coltri glaciali metastabili MONDO “GREENHOUSE”: assenza di calotte glaciali persistenti

15 PALEOGENE Southern Hemishpere Glaciation (SHG)

16 IPOTESI PER LA SHG Apertura del Passaggio di Drake:
formazione della corrente circumpolare antartica “isolamento termico” dell’Antartide sviluppo di una calotta prevalentemente aggradante, con un margine “stabile” Eccesso di CO2 atmosferica durante il mondo greenhouse: sviluppo nel tempo di robusti feedback a favorire il sequestro di gas-serra, con effetti a lungo termine Rallentamento dello spreading oceanico durante il Cenozoico: diminuzione di degassazione di CO2 dagli oceani

17 APERTURA DEL PASSAGGIO DI DRAKE: FORMAZIONE DELLA CORRENTE CIRCUMPOLARE ANTARTICA ED “ISOLAMENTO” TERMICO DELL’ANTARTIDE (Flusso attuale nel PdD: 130 Sv) Con PdD aperto, il flusso di calore verso le alte latitudini diminuisce del 20%: non basta a innescare la SHG

18 SVILUPPO DI UNA CALOTTA AGGRADANTE
Spessore della calotta antartica in tempi discreti su t0=0, tf=10 Myr e p(CO2) da 4PAL a 2PAL con PdD aperto (DeConto & Pollard, 2003).

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20 ALKENONI Metaboliti delle aptofite, costituiti da una lunga catena chetonica (C:35 – C:40; i più comuni sono C37:2 e C37:3). Resistenti alla diagenesi, si rinvengono a partire dal Cretaceo inferiore. La saturazione dipende da SST: a SST basse prevale C37:3.

21 ALKENONI E’ possibile utilizzare gli alkenoni come paleotermometri:
E (in modo complesso) come proxy dei tenori di CO2:

22 NAHCOLITE Minerale del comune Bicarbonato di Sodio (NaHCO3).
Dati sperimentali indicano che la Nahcolite precipita solo a tenori di CO2 atmosferica superiori a ppm, molto più che gli attuali 380 ppm. In condizioni simili, le simulazioni indicano T medie ~10-12 °C superiori alle attuali.

23 NEOGENE Northern Hemisphere Glaciation (NHG)
Southern Hemisphere Glaciation (SHG)

24 MIOCENE Da notare: si sollevano le Ande (= -CO2, vulcanesimo),
l’uplift dell’orogeno tibetano accelera (= -CO2), l’istmo di Panama si sta chiudendo (= ...?)

25 Northern Hemisphere Glaciation (NHG)
CAMBIAMENTI CLIMATICI NEL PLIO-PLEISTOCENE Le curve del d18O indicano che la storia climatica degli ultimi 5 Myr è molto complessa, con: 1) un progressivo “appesantimento” dei valori isotopici nel tempo; 2) un “salto” a ca. 3 Ma, con valori isotopici rapidamente più “pesanti” e la comparsa di una chiara ciclicità; 3) a ca. 3 Ma, comparsa nell’Atlantico del primo IRD a “basse” latitudini (40-50°N). Ca. 3.2 Ma (inizio del “Pliocene glaciale”) si forma una calotta nell’emisfero nord: è un evento fondamentale che prende il nome di Northern Hemisphere Glaciation (NHG)

26 IPOTESI PER LA NHG Sollevamento dell’orogeno tibeto-himalayano, che determina: Sviluppo di ghiacciai montani (maggiore albedo globale); Modificazioni nella circolazione atmosferica, con intensificazione del monsone asiatico (+ umido a S, + arido a N) e maggiore penetrazione meridionale delle correnti fredde circumpolari; Weathering (intenso sequestro di CO2). Rallentamento dello spreading oceanico durante il Cenozoico  diminuzione di degassazione di CO2 dagli oceani Chiusura dell’istmo di Panama  riorganizzazione della circolazione oceanica, perturbazione nei processi di ridistribuzione dell’energia fra basse e alte latitudini e della salinità fra Pacifico ed Atlantico Sollevamento di orogeni minori  sviluppo di fitte foreste collinari e montane a discapito della vegetazione erbacea, incremento dei tassi di sequestro della CO2 Ulteriore possibile feedback: CO2 intrappolata nel ghiaccio

27 DINAMICHE DELLA CHIUSURA DELL’ISTMO DI PANAMA

28 IL CLIMA DEGLI ULTIMI 5 Myr: SINTESI
Il Pliocene Inferiore, più “caldo” dell’interglaciale attuale, è privo di ghiacci nell’emisfero settentrionale; A ~3.2 Ma appaiono i primi segni di una calotta glaciale settentrionale (NHIS) in Groenlandia; A ~2.5 Ma il NHIS si stabilizza; Il NHIS rimane piccolo sino a ~0.95 Ma; A ~0.95 Ma, il NHIS si espande (“Pleistocene glaciale”).

29 LE “SORPRESE CLIMATICHE”
Sono aberrazioni del trend climatico prevedibile. Sicuramente presenti in tutto il record geologico, sono ben documentate nella parte più recente, grazie a: Carote di ghiaccio Carote ODP Alta risoluzione dei dati Prevedibilità delle dinamiche a medio-lungo termine

30 IL MIS 11 (ca anni fa) Interglaciale lunghissimo; forte contrasto con la glaciazione precedente; tassi di insolazione ridotti (come per l’Olocene) Dati NOAA

31 CICLI DANSGAARD-OESCHGER
CICLI DI BOND HEINRICH EVENTS Oscillazioni climatiche ad alta frequenza che caratterizzano LGM e Olocene

32 Cicli DANSGAARD-OESCHGER
Porzione “calda” di oscillazioni climatiche ad alta frequenza (p=~1.475 yr) durante l’ultima glaciazione. Durante l’Olocene prendono il nome di “Cicli di Bond”

33 HEINRICH EVENTS Controparte “fredda” dei Cicli Dansgaard-Oeschger (Iceberg armada)

34 YOUNGER DRYAS (ca. 13 ka) Evento transiente durante l’ultima deglaciazione: ritorno a condizioni quasi-glaciali per più di 1000 anni  breakdown del sistema di circolazione termoalina

35 Il “Medieval Warm Period” (MWP, ca. 1.6 ka)
Fase fredda fra l’800 ed il 1200 DC  Intensificazione del NAD?

36 La “Little Ice Age” (LIA, ca. 1.6 ka)
Fase fredda fra il 1400 ed il 1800  Collasso della NADW? La laguna di Venezia gelata (1703), di G. Bella