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La circolazione oceanica e il ciclo del carbonio dopo la grande glaciazione di Janne Repschläger, A. Schmittner, J. Lippold, L. Skinner and J. Muglia

livello medio

ARGOMENTO: OCEANOGRAFIA
PERIODO: 18000 ANNI FA
AREA: na
parole chiave: ultima grande glaciazione, Olocene, workshop OC3 inerente la circolazione oceanica e il ciclo del carbonio dopo la grande glaciazione

,

.
Nel settembre 2018 si è svolto a Cambridge, Gran Bretagna, il terzo workshop OC3 inerente la circolazione oceanica e il ciclo del carbonio dopo la grande glaciazione, ovvero prima dell’Olocene. Le condizioni paleoclimatiche sono così interessanti che ci possono aiutare a capire dove stiamo andando. Questa sintesi dei lavori del convegno fa un punto di situazione sugli studi.



Ocean circulation and carbon cycling during the last deglaciation: global synthesis
di Janne Repschläger, A. Schmittner, J. Lippold, L. Skinner and J. Muglia

La transizione del clima terrestre, dal gelido Last Glacial Maximum (LGM) al più caldo Olocene, non è ancora stata completamente compresa, sebbene sia stata presunto un aumento delle temperature associato a quello dell’anidride carbonica (CO2) atmosferica,  fattore che agisce da importante motore del riscaldamento globale. Sebbene il cambiamento della circolazione oceanica durante la fase interglaciale sia stato collegato ai tassi di aumento di CO2, l’esatto meccanismo rimane però ancora poco chiaro. Per quanto sopra quantificare i cambiamenti nella circolazione oceanica e nel meccanismo di conservazione del carbonio è un’equazione non compresa.

L’obiettivo generale del gruppo di lavoro PAGES Ocean Circulation and Carbon Cycling (OC3) è di compilare dati globali sugli isotopi del carbonio foraminiferale (δ13C) e dell’ossigeno (δ18O) e confrontarli con le simulazioni dei modelli per comprendere meglio i cambiamenti nella circolazione oceanica e il ciclo del carbonio durante l’ultima deglaciazione.

Il focus group dell’Investigating Past Ocean Dynamics (IPODS) di INQUA lavora allo stesso obiettivo scientifico, sintetizzando dati di proxy di circolazione oceanica complementari globali come il radiocarbonio (Δ14C), εNd e Pa / Th.

Questo importante seminario congiunto IPODS-OC3 ha lo scopo di fare un punto di situazione sui progressi ottenuti attraverso i dati regionali e globali e la loro combinazione effettuando simulazioni di modelli complessi. Il seminario ha riunito quaranta scienziati internazionali (paleoceanografi e modellisti del mare) per discutere potenziali sovrapposizioni tra le risultanze di diverse comunità di scienziati e identificare potenziali obiettivi comuni.

Durante il primo giorno di attività, i leader dei gruppi regionali di sintesi OC3 hanno riferito sulle attività correnti e sui progressi effettuati nei diversi bacini oceanici (Nord e Sud Atlantico e Oceano Indiano). Inoltre, sono stati presentati dei poster su dataset regionali e su nuovi approcci di modellazione. I dati di δ13C e δ18O sono stati discussi in relazione all’importanza della distribuzione della circolazione dell’acqua profonda e intermedia nelle diverse regioni oceaniche per lo stoccaggio di CO2 e il rilascio di CO2 post glaciale.

Isotopi di carbonio stabili (δ13C) sono misurati di routine su gusci di foraminiferi fossili bentonici (abissi profondi) e planctonici (vicino alla superficie) e sono stati usati a lungo come proxy per studiare sia il ciclo del carbonio che la circolazione oceanica profonda in passato. Il δ13C è determinato dallo scambio di gas aria-mare, nonché da processi biologici, che rendono difficili interpretazioni univoche. Inoltre, non è stata intrapresa una valutazione globale di come le diverse specie di foraminiferi rappresentino la colonna d’acqua in modo affidabile. Queste difficoltà potrebbero aver portato a molte misurazioni non pubblicate e non dichiarate. Fortunatamente, negli ultimi anni sono stati sviluppati modelli basati su processi, tra cui δ13C, ed è stato compilato un nuovo dataset globale di misure di colonna d’acqua δ13C. I dati downcore rivelano cambiamenti nella circolazione oceanica e nel ciclo del carbonio e saranno utili per il confronto con altri dati paleo (ad esempio da carote di ghiaccio o speleotemi) e simulazioni di modelli transitori. Il focus della compilazione downcore sarà sull’ultimo ciclo glaciale e in particolare sull’ultima deglaciazione. Nell’immagine: Distribuzione osservata di δ 13 C nella colonna d’acqua (in alto, Schmittner et al., 2013) e nei sedimenti di superficie (tardo Olocene) (secondo dall’alto), nei sedimenti LGM (terzo dall’alto) e LGM- Differenza di LH (in basso). Da Schmittner (2012; PAGES News). da http://people.oregonstate.edu/~schmita2/Projects/OC3/

Il focus della discussione è stato sui nuovi strumenti software di visualizzazione e modelli di età, compresi gli approcci PARIS (Claire Waelbroeck), HMM-Match (Lorraine Lisiecki) ed il software per la visualizzazione dell’età, PaleoDataView (Stefan Mulitza). Le discussioni sono state condotte per valutare le differenze dei diversi approcci, le gli errori del modello di età e le incertezze nelle correzioni del model age del bacino idrico.

I model age sono un’importante fattore nei database di OC3 e IPOD. Poiché quasi tutti i core nel database IPODS sono inclusi anche nel database OC3 (Fig. 1) sono stati utilizzati gli stessi modelli per la sintesi globale al fine di consentire il confronto diretto di diversi record proxy dagli stessi core.

Il secondo giorno della conferenza è stato assegnato al gruppo di lavoro IPODS. Sono state fornite dai leader dei gruppi di lavoro delle sintesi generale delle attuali conoscenze in εNd, Pa / Th e Δ14C, seguite dalle presentazioni di recenti studi di compilazione (Pietrowski, Blaser, Ng et al., 2018). L’ultimo giorno del workshop è stato dedicato ai piani futuri di OC3 e IPODS. I partecipanti hanno incoraggiato l’OC3 a procedere nello sviluppo del database e creare una strategia per il perfezionamento della sintesi dei dati, compreso lo sviluppo di linee guida per il controllo di qualità e la generazione coerente dei model age.

È infatti ritenuto necessario un maggior lavoro per generare modelli di età coerenti e garantire la qualità dei dati. Un piano di lavoro dettagliato per il prossimo anno include il rilascio della struttura finale del database con i dataset regionali di sintesi già pubblicati, e la pubblicazione dei dati dell’Oceano Atlantico nel 2019, con un lavoro di sintesi nell’estate 2019.

CONCLUSIONI
In estrema sintesi, si ritiene che i cambiamenti nella quantità di carbonio immagazzinata negli oceani abbiano svolto un ruolo importante nelle variazioni passate di CO2 atmosferica e del clima. La circolazione profonda controlla lo stoccaggio e la ridistribuzione di calore e carbonio dell’oceano. I cambiamenti climatici a loro volta influenzano i processi fisici (miscelazione, risalita) e biologici (produttività del plancton) negli oceani. Le recenti simulazioni di modelli implicano che una combinazione di questi processi potrebbe spiegare le variazioni di CO2 glaciale-interglaciale.

Nuovi dati paleologici rivelano, con un dettaglio senza precedenti, la transizione della circolazione della CO2 atmosferica e del clima dall’ultimo massimo glaciale, avvenuta circa 21.000 anni fa, al presente; questa transizione ebbe diversi rapidi cambiamenti. Nonostante il lavoro effettuato, i dati dell’oceano profondo sono ancora estremamente limitati e dovranno essere approfonditi.

La chairmanship del OC3 è passata da Andreas Schmittner a Janne Repschläger. Juan Muglia entrerà a far parte del comitato direttivo nella funzione di database manager. Il seminario ha aggiunto slancio alle attività di IPODS e OC3, con la stesura di un documento di revisione εNd, la creazione di un database comune comprendente δ13C, δ18O, εNd, Pa / Th e Δ14C, e l’esplorazione di piani comuni per il futuro.


Affiliazioni

1 Max-Planck Institute for Chemistry, Climate Geochemistry, Mainz, Germania

2 College of Earth, Ocean and Atmospheric Sciences, Oregon State University, Corvallis, USA

3 Institute of Earth Sciences, Heidelberg University, Germania

4 Dipartimento di Scienze della Terra, Università di Cambridge,

CONTATTO UK Janne Repschläger: J.Repschlaeger@mpic.de REFERENZE Ng HC et al. (2018) Nat Commun 9: 2947 Zhao N et al. (2018) Paleoceanogr Paleoclimatol 33: 128-151

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