Sono diversi i metodi per ottenere delle ricostruzioni , più o meno accurate, dei climi del passato. Quello sicuramente più conosciuto è, senza dubbio, l’utilizzo delle carote di ghiaccio (campioni di ghiaccio estratti a diverse profondità), in zone remote del Pianeta, come l’Antartide o la Groenlandia, che permette di “ritornare indietro nel tempo” fino a centinaia di migliaia di anni. Questo è possibile grazie al fatto che in questi luoghi il ghiaccio mantiene, nel tempo,  alcune proprietà chimiche del periodo di formazione, proprietà da cui è possibile ottenere informazioni climatiche estremamente indicative. Una pietra miliare della paleoclimatologia fu proprio lo studio di Petit et al. (1999) realizzato da carote di ghiaccio provenienti dalla località di Vostok, nel Polo Sud, da cui furono ricostruite sia le temperature medie globali che le concentrazioni medie di CO2 in atmosfera degli ultimi 400.000 anni.

Altri metodi  vedono l’utilizzo degli anelli degli alberi, dei pollini, dei sedimenti, delle stalattiti e stalagmiti, per citarne solo alcuni, a cui si aggiungono dati storici, provenienti da studi di ricerca bibliografica. Se negli anni ’90 queste ricostruzioni, a carattere globale, erano ancora pionieristiche (ricordiamo su tutti il tanto criticato, spesso a sproposito, lavoro di Mann et al. (1999), diverse sono oggi le ricostruzioni di temperatura medie terrestre.

In questo contesto può essere interessante raccontare, brevemente, di altri metodi alternativi, per una ricostruzione, anche se parziale e superficiale, del clima passato, sia su scala regionale, che globale. Un esempio su tutti è l’utilizzo di bioindicatori climatici fossili, ovvero di organismi fossili che, con la loro presenza all’interno di una “struttura” geologica ben definita, permettono di identificare la fase climatica del periodo in cui sono vissuti. E’ proprio di questo che mi sono occupato nella mia tesi di Geologia Ambientale durante gli studi universitari, nel tentativo, spero riuscito, di approfondire e valorizzare un sito geologico molto interessante per la zona in cui vivo, il Salento.

E’ incredibile come da pochi elementi visivi sia possibile capire, o quantomeno intuire, parte della storia geologica e climatica di un territorio; è il fascino delle Scienze della Terra. E allora proviamo a ricostruire, proprio in base a quei pochi elementi osservati, informazioni utili a darci delle indicazioni climatiche sia a livello locale che globale e vediamo successivamente di integrarle con gli studi già esistenti per ottenere eventuali conferme o smentite. Prendiamo ad esempio proprio il sito sopra citato.

Questo sito si trova nei pressi di Gallipoli, sulla costa a nord della città, in una zona caratterizzata da terrazzi marini (vedremo tra poco il loro significato geologico)ben evidenti e da tantissime conchiglie fossili di organismi vissuti migliaia di anni fa. Tra queste risaltano alcune in particolare, caratterizzate da una forma robusta con spira bassa e un ultimo giro molto sviluppato. Sono i resti fossili di un particolare gasteropode marino, dal nome curioso, lo Strombus bubonius, una specie che ha abitato il Mediterraneo in diversi periodi geologici. La sua particolarità è quella di essere un importante indicatore climatico. Si trova, come fossile,  lungo le coste del Mediterraneo occidentale e, insieme ad altri fossili (vedi ad esempio il Conus  testudinarius), rappresenta un gruppo di cosiddetti “ospiti caldi” facenti parte della fauna senegalese. Senegalese perché, attualmente, vivono lungo le coste dell’Africa centro-occidentale. La presenza di questo fossile ci fa capire, in sostanza, che il periodo in cui questi organismi sono vissuti lungo le coste salentine e di tutto il Mediterraneo occidentale era caratterizzato da condizioni climatiche quasi tropicali, tipiche dell’areale (area all’interno della quale vive una specie) del gasteropode. Quindi condizioni climatiche più calde delle attuali.

Rimane da capire a quando risale questo periodo. Per fortuna esistono metodi che permettono la datazione dei fossili, quali quello radiometrico e l’epimerizzazione degli aminoacidi. Secondo tali metodi i fossili del sito risalgono a circa 115-120 mila anni fa, ovvero al culmine dell’ultimo periodo interglaciale, meglio conosciuto come Eemiano o Tirreniano. Quando le temperature medie sia locali che globali (come diverse ricostruzioni confermano) erano più calde rispetto, perfino, al culmine dell’attuale periodo interglaciale (circa 7000 anni fa).

La semplice osservazione e il riconoscimento degli organismi fossili ci ha permesso una prima considerazione: quel piano geologico, caratterizzato dalla presenza del gasteropode, ha riguardato un periodo caldo, più caldo dell’attuale. I metodi chimico-fisici ci hanno permesso di ottenere una datazione precisa.

L’osservazione attenta del sito ci permette poi ulteriori considerazioni, altrettanto interessanti da un punto di vista geologico e climatico. Sono ben evidenziabili dei terrazzi marini, ovvero delle strutture geologiche frutto dell’azione combinata di due processi: le variazioni del livello del mare (di oltre il centinaio di metri se consideriamo i passaggi da periodi glaciali ad interglaciali) e l’attività tettonica che determina l’abbassamento o l’innalzamento della superficie terrestre.

Fonte: Wikipedia

La presenza, ad esempio, di più terrazzi ad altezze diverse (anche di qualche centinaio di metri) ci indica che quell’area (vedi punta meridionale della Calabria) è in sollevamento ed è possibile calcolarne la velocità. Nel nostro caso, nel Salento, l’attività tettonica è stata quasi insignificante negli ultimi 130000 anni, motivo per cui troviamo la presenza di un singolo terrazzo marino, che non è altro che l’effetto geomorfologico di una variazione di natura glacio-eustatica (ovvero variazione del livello del mare dovuta all’alternarsi tra fase glaciale e fase interglaciale).Sulla sommità del terrazzo marino (lì dove sorgeva la vecchia spiaggia), troviamo la presenza dei nostri organismi fossili. L’altezza del terrazzo marino ci da così un’indicazione del livello del mare in quel periodo. Ovvero 4-5 metri superiore a quello attuale. E questo in perfetta sintonia con le temperature medie più alte (evidenziate dalla presenza dello S.bubonius) che abbiamo ricostruito in precedenza e con le ricostruzioni storiche a scala globale del livello medio del mare, che gli scienziati hanno prodotti negli anni.

Fonte: Van Daele et al. 2011

In conclusione, abbiamo visto come da pochi elementi (fossili e strutture geologiche particolari) e informazioni (datazione dei fossili), è stato possibile ricostruire una semplice storia climatica di migliaia di anni  di un territorio e ottenere comunque alcune indicazioni su scala globale. La paleoclimatologia ha fatto passi da gigante nell’ultimo decennio, ma è sempre affascinante verificare personalmente studi e conoscenze,  anche attraverso piccole e semplici azioni di osservazione.

I feedback e le forzanti:

Sia la CO2 che CH4 sono contenuti in grosse quantità nei giacimenti oceanici e terresti, anche la biosfera trattiene una certa quantità di CO2, gli oceani stessi si comportano come enormi serbatoi, tuttavia oggigiorno i climatologi riescono a stabilire anche grazie ad accurati modelli, quanta CO2 o metano, potrebbero venir rilasciate nell’atmosfera, tuttavia in passato il rilascio di metano o di CO2 dallo scioglimento del permafrost o il rilascio di metano dai sedimenti oceanici che degrada in tempi relativamente brevi in CO2, seguiva un’importante variazione climatica, in futuro lo scioglimento del permafrost potrebbe incrementare le emissioni di CO2 nell’atmosfera e il riscaldamento degli oceani, consentire il rilascio di metano dai sedimenti oceanici, questo sarebbe in parole povere, un feedback cosidetto lento, che entra in gioco in un secondo tempo come conseguenza di una variazione climatica. Ogni variazione climatica, è un gioco di feedback, in realtà anche in passato l’ampiezza delle variazioni climatiche in grado di passare da un periodo glaciale ad un periodo interglaciale o viceversa, non possono essere spiegate se non si considera l’azione dei feedback, con le forzanti si può spiegare la scadenza ciclica delle variazioni climatiche, ma non l’ampiezza di quest’ultime, stesso anche oggigiorno, le emissioni antropiche possono essere viste come una forzante, mentre l’ampiezza è e sarà tanto determinata dall’azione dei feedback derivanti. Il problema è che i feedback positivi (aplificatori) sono più veloci di quelli negativi (attenuanti). La terra non diventerà come Venere, se smettessimo ora di emettere CO2 si stima che la temperatura dovrà crescere almeno di 1°C per ribilanciare l’equilibrio di energia ricevuta, riflessa e nel nostro caso trattenuta (bilancio radiativo), ma nell’arco di migliaia di anni, entrerebbero in gioco importanti feedback negativi in grado di rimuove definitivamente CO2 dall’atmosfera come avvenne alla fine del caldo periodo Eocenico portando le concentrazioni simili a quele attuali in assenza di altri fattori imprevedibili (importanti eruzioni basaltiche). In passato, in altri periodi geologici vi erano concentrazioni di CO2 molto superiori a quelle attuali, il problema è che proprio per le concentrazioni attuali relativamente basse, l’atmosfera ne risulta più sensibile all’aumento, considerando che ad ogni radddoppio di CO2 si ha un aumento termico di circa 1°C, pertanto è come se l’uomo con le proprie attività tenda ad alterare il normale corso ciclico del clima, nonostante questo il discorso dei feedback resta il medesimo. Le principali forzanti sia per quanto concerne variazioni climatiche che si manifestano in tempi relativamente brevi sia per quanto concerne quelle che si manifestano in tempi molto più lunghi, sono i fattori astronomici, sia i fattori geologici, al quale oggiogiorno si è aggiunta la forzanze antropica, la presenza di una terza forzante, senza ombra di dubbio va a modificare gli equilibri climatici. Per variazioni climatiche che si manifestano in tempi molto lunghi, si intende l’alternanza di grandi ere glaciali, dove si ha la presenza pressochè costante di calotte glaciali ai poli e all’interno delle quali si verificano importanti periodi glaciali, a grandi ere interglaciali, ossia periodi molto lunghi (anche di decine di milioni di anni) dove vi è un’assenza pressochè costante di calotte glaciali ai poli e all’interno della quale non si verificano periodi glaciali significativi, l’alternanza di fasi climatiche geologicamente parlando molto lunghe, possono essere state “innescate” da fattori geologici, come l’attività delle faglie oceaniche indotte dalla separazione delle placche continentali e oceaniche o colossali e prolungate eruzioni basaltiche continentali (trappi vulcanici). A tali variazioni climatiche si possono attribuire anche alcune variazioni della luminosità della nostra stella e variazioni orbitali del nostro pianeta in tempi geologicamente parlando molto lunghi, di decine o centinaia di milioni di anni. Per quanto concerne invece variazioni climatiche in tempi geologicamente parlando più brevi, si può osservare l’alternanza pressochè ciclica di periodi interglaciali a lunghi periodi glaciali all’interno di una grande era glaciale, tale scadenza quasi ciclica delle grandi glaciazioni all’interno di tali periodi geologici mediamente più freddi, può essere attribuita a determinati fattori astronomici come i cicli di Milankovic, tuttavia va condiserato anche l’aspetto geologico, la distribuzione delle terre emerse, l’altezza media delle terre emerse, l’influenza della morfologia del territorio sulle precipitazioni, sono tutti fattori che possono permettere o meno il manifestarsi delle glaciazioni. In questo senso, l’attività solare certamente influisce sul clima come singole eruzioni vulcaniche, ma sono tutti fattori che si manifestano sul clima attraverso oscillazioni che si verificano in alcuni decenni, o anni nel caso di singole eruzioni vulcaniche. Da alcuni secoli, alle forzanti astronomiche e geologiche che ci sono sempre state e che in passato innescarono variazioni climatiche anche molto più significative di quelle attuali, se nè aggiunta una terza, ossia la forzante antropica che ovviamente anch’essa incide sul bilancio radiativo in quanto le nostre attività favoriscono un aumento delle concentrazioni dei gas serra. Se è vero che in passato vi sono state variazioni climatiche più significative rispetto a quelle attuali, è altrettanto vero che mai in passato, si sono avute variazioni climatiche in tempi geologicamente parlando, così brevi, 1°C in poco più di 2 secoli (tra qui la maggior parte negli ultimi decenni) è veramente significativo, tra un periodo glaciale e uno interglaciale globalmente parlando vi sono circa 5°C di differenza che si manifestarono in almeno 10000 anni ed è proprio questo che preoccupa maggiormente il mondo scientifico sulla problematica dell’attuale riscaldamento climatico, onoltre va considerato che il nostro sviluppo e la nostra stabilità sociale sono stati favoriti da un periodo climatico relativamente stabile dal termine dell’ultima glaciazione, un’importante variazione climatica, quale impatto potrebbe avere in futuro sull’umanità? Durante l’ultima glaciazione il numero degli individui era molti inferiore a quello attuale, questo è noto, un’importante variazione climatica potrebbe avere un impatto molto diverso sulla nostra stessa specie, considerando che siamo molti di più rispetto al passato, al mondo siamo ben oltre 7 miliardi di persone, impensabile che un’importante variazione climatica non avrà alcun effetto, non solo sull’ambiente, ma anche per la nostra stessa specie. La nostra presenza, oltre ad alterare gli equilibri climatici, ha alterato la flora e la fauna selvatica in diverse aree del pianeta.

Flavio Scolari