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PALEOCLIMA

I periodi di massimo interesse per gli studiosi di paleoclimatologia sono le fasi di passaggio tra una glaciazione ed il periodo interglaciale, infatti non sempre tali passaggi hanno avuto lo stesso tipo di variazione, in alcuni casi si sono avute variazioni intense nelle concentrazioni atmosferiche dei gas serra, mentre in altre sono state minime.
Con il carotaggio del ghiaccio antartico si sono portati alla luce 800.000 anni di storia climatico-atmosferica globale, descrivendo accuratamente la cronistoria dei cambiamenti di concentrazioni dei gas.
Nelle due spedizioni di Andrill  (Antarctic Geologic Drilling), si sono effettuati dei carotaggi di sedimenti marini, per scoprire gli effetti delle glaciazioni e l'evoluzione del clima nel corso delle ere geologiche, riuscendo ad andare molto più indietro nel tempo.
Il progetto Andrill è un progetto di ricerca internazionale e multidisciplinare che vuole studiare il ruolo che l'Antartide ha avuto sul clima del nostro pianeta e sui suoi cambiamenti durante l'era Cenozoica.

Fino ad oggi si è diviso in due fasi:

1. il progetto MIS del 2006 che si è proposto di investigare l'evoluzione della piattaforma di Ross in risposta alle variazioni climatiche del Pliocene-pleistocene 0-5 milioni di anni fa
2. il progetto SMS è stato portato avanti durante la primavera e l’estate australe 2007, allo scopo di ottenere nuove informazioni sia sulla criosfera Antartica durante il Neogene sia sui cambiamenti climatici tra il Miocene ed il Quaternario (circa 17 milioni di anni fa ad oggi) e comprenderanno diversi passaggi chiave nell'evoluzione climatica del continente Antartico.

Intanto emergono i primi dati dalle perforazioni in Antartide nell'ambito del progetto Andrill il cui scopo è quello di chiarire i misteri delle glaciazioni e l'andamento del paleoclima terrestre.

La storia della Terra, dal punto di vista geologico, è stata suddivisa in ere, e quella in cui viviamo viene chiamata Cenozoica (dal greco "vita nuova" nel senso di successiva alla grande estinzione del Cretaceo). Questa era è divisa in due periodi, il Paleogene e il Neogene. Questi sono divisi in epoche, in ordine di tempo:

• Paleogene
  • Paleocene
  • Eocene
  • Oligocene
• Neogene
  • Miocene
  • Pliocene
  • Pleistocene (inizio del Quaternario)
  • Olocene (l'epoca in cui viviamo!)

Durante il cenozoico i continenti hanno assunto la posizione attuale e si sono sviluppati enormemente i mammiferi.

 

OLIGOCENE

Durante l'Oligocene (34-23 milioni di anni fa) avvennero notevoli cambiamenti, il clima era più caldo dell'attuale (temperatura media di circa 18 gradi), anche se la tendenza verso un raffreddamento globale iniziò a manifestarsi chiaramente proprio in quest'epoca. A causa delle variazioni paleogeografiche, durante l'Oligocene  glaciale, il continente antartico subì un significativo raffreddamento, iniziando ad essere ricoperto da una calotta,  causando il più imponente ritiro dei mari mai avvenuto. Nell'emisfero nord cominciarono ad apparire dei "ponti" tra continenti, come in quello che oggi è lo Stretto di Bering, e ciò favorì la diffusione della fauna. I ghiacci antartici cambiarono notevolmente il clima e la flora terrestre, facendo ritrarre le foreste e facendo apparire boschi e praterie. E' in questo periodo che si è formata la catena dell'Hymalaia.

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MIOCENE

Durante il Miocene (23-5.3 milioni di anni fa) la temperatura media del pianeta ha subito diverse variazioni. I ghiacci antartici si estesero ulteriormente, e questo influì ancora di più sulla temperatura del pianeta tramite l'effetto dell'albedo (il ghiaccio riflette molto la luce del Sole). In questa epoca si è formato il Mediterraneo: per il basso livello dei mari però le acque dell'Atlantico non confluivano nel mare nostrum, e questo lo rese praticamente una distesa desertica e salatissima. La temperatura media del Miocene è stata di 14 gradi (ben 4 in meno rispetto all'Oligocene!). A questo punto sembra siano entrati in gioco degli eventi cosmici spettacolari: l'urto tra due asteroidi avrebbe generato un'ondata di polvere cosmica che ha investito la Terra, causando un lungo inverno. Tre grandi frammenti di questo asteroide (chiamato Veritas) sono ancora in orbita attorno al Sole. Tutto questo scatenò, circa 8 milioni di anni fa, una glaciazione.

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PLIOCENE

ricercatori hanno analizzato i dati relativi ad un antico periodo risalente a 5 - 1,8 milioni di anni fa, l'epoca del Pliocene. In tale epoca  All'inizio del Pliocene il clima era abbastanza caldo: i livelli dei mari erano molto più alti, mentre la coltre di ghiaccio che copriva i poli era molto meno densa. L'oceano Atlantico superò il livello di quello che oggi è lo Stretto di Gibilterra e iniziò una immensa cascata che riempì tutto il Mediterraneo. Per dare i numeri, era larga 16 Km e alta 500 m, e durò per circa un secolo. Ma è durante il Pliocene che la temperatura media sul pianeta iniziò a scendere gradualmente, dando inizio al processo di raffreddamento che sarebbe culminato con le glaciazioni nell'era Quaternaria. Il continente Antartide fu ricoperto interamente di ghiaccio dalle glaciazioni durante tutto l'anno, verso l'inizio del Pliocene. La formazione della copertura di ghiaccio iniziò circa 3 milioni di anni fa ed è stata segnalata da livelli anomali dell'isotopo dell'ossigeno.   Nel periodo avanzato del Pliocene e all'inizio del Pleistocene, il clima mutò sostanzialmente: il freddo globale aumentò fortemente con una conseguente glaciazione estensiva che interessò soprattutto le aree situate nell'emisfero settentrionale. I mari si abbassarono di nuovo e apparvero, tanto per citarle, l'Italia (prima era un arcipelago) e l'America Centrale. Soprattutto questa fu cruciale: impedì la circolazione di correnti calde dall'Atlantico al Pacifico, e queste furono "spinte" verso il Polo Nord. Le correnti calde portarono umidità, che precipitò generando la calotta polare artica. 

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PLEISTOCENE  

E' durante questi periodi che la nostra storia diviene più interessante:  i primi nostri antenati ominidi sono da collocare intorno ai 7-5 milioni di anni fa. Da un clima caldo-umido del primo Pliocene, inizia alla fine di questo (1,8 milioni di anni fa) il susseguirsi delle glaciazioni che costituiscono il Pleistocene o Quaternario. L'evoluzione delle faune e delle flore è scandita da un complessivo raffreddamento climatico caratterizzato dall'alternanza di fasi glaciali ed interglaciali.
Tanto per intenderci, i ghiacci arrivarono più a sud di New York e in Europa scavarono, poi ritraendosi, i laghi prealpini. Come già detto, nel Pleistocene la glaciazione non fu continua ma vi furono tre periodi interglaciali. In questi vi fu un innalzamento delle acque e ciò generò distese di detriti, come la Pianura Padana in Italia. Alla fine del Pleistocene il livello del mare si innalzò di ben 140 metri!

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OLOCENE

Infine arriviamo all'Olocene. La temperatura media della nostra epoca, l'Olocene, è di 14 gradi. Questa non è sempre stata un'epoca mite: ad esempio, intorno al 1100 i Vichinghi conquistarono la "Terra Verde" (cioè la Groenlandia!). Tuttavia poi la temperatura si abbassò notevolmente, fino a circa il 1700, e poi riprese a salire.
 

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In glaciologia per era glaciale si intende un periodo di tempo in cui i poli del globo terrestre sono ricoperti di ghiacci (si parla di calotte polari). Per glaciazione si intende un periodo durante il quale, in seguito a un notevole raffreddamento climatico, grandi coltri di ghiaccio si espandono ricoprendo vaste aree del globo. Numerose glaciazioni hanno interessato a più riprese la storia della Terra, lasciando la loro impronta nel paesaggio sotto forma di peculiari morfologie. I periodi di glaciazione più lunghi nella vita della Terra furono quattro. Il primo, probabilmente il più intenso, iniziò probabilmente dagli 800 fino ai 600 milioni di anni fa, durante il tardo Proterozoico. Alcuni scienziati hanno ipotizzato che l'intera Terra fosse ricoperta completamente da una coltre di ghiaccio. La fine di quest'era glaciale fu all'incirca contemporanea alla cosiddetta "Esplosione Cambriana", un'epoca di grandissima produzione di vita multicellulare all'inizio del periodo Cambriano.Tra i 460 e i 430 milioni di anni fa (nell'Ordoviciano superiore) ci furono una serie minore di glaciazioni, seguite da altre più intense tra i 350 ed i 250 milioni di anni fa (Carbonifero-Permiano). Circa 3 milioni di anni fa si hanno le prime ondate di freddo. In più fasi si ha il primo glaciale Donau. Segue un primo interglaciale. Nuovo glaciale: Gunz (i nomi dei glaciali, per la regione alpina ed europea in genere, sono presi da quelli del Danubio e di alcuni suoi affluenti, nelle cui vallate si rinvennero tracce dell'attività dei ghiacciai). Interglaciale Gùnz-Mindel. Glaciale Mindel. Interglaciale Mindel-Riss. Glaciale Riss. Interglaciale Riss-Wùrm. Glaciale Wùrm. Questo glaciale (l'ultimo, per ora) durò da circa 80.000-70.000 anni fa a circa 12.000-10.000 anni fa. Tutto il periodo tra l'inizio del Quaternario e la fine del Wùrm è detto Pleistocene. Segue, con l'ultimo interglaciale, il periodo Olocene, in cui stiamo vivendo. Negli ultimi 1,8 milioni di anni (dall'inizio del Pleistocene all'Olocene, l'era in cui viviamo attualmente) si sono verificate almeno cinque grandi glaciazioni (denominate Donau, Gunz, Mindel, Riss e Würm) con avanzamento ed espansione dei ghiacci ed abbassamento del livello marino, separate da fasi interglaciali più calde con ritiro dei ghiacci e aumento del livello medio marino.   FASI GLACIALI  ANNI B.P. CARATTERI CLIMATICI   WURM IV   Interstadiale WURM  III - WURM  IV   WURM III   20.000 - 10.000   40.000 - 20.000   SECCO, FREDDO; UMIDO, TEMPERATO   UMIDO, TEMPERATO   SECCO, FREDDO Interstadiale WURM  II - WURM  III   WURM  II   60.000 - 40.000 TEMPERATO, FRESCO   SECCO, FREDDO Interstadiale WURM  I - WURM  II   WURM  I   80.000 - 60.000 UMIDO, CALDO   TEMPERATO Interglaciale RISS-WURM 130.000 - 80.000  MOLTO UMIDO; CALDO RISS  III 200.000 - 130.000 SECCO, FREDDO; UMIDO, FREDDO Interstadiale RISS II - RISS III   RISS  II   300.000 - 200.000 SECCO , CALDO   UMIDO TEMPERATO; MOLTO FREDDO Interstadiale RISS I - RISS II   RISS  I   350.000 - 300.000 SECCO, CALDO   UMIDO, FREDDO; TEMPERATO Interglaciale MINDEL-RISS 470.000 - 350.000 MOLTO UMIDO, CALDO MINDEL  II 540.000 - 470.000 SECCO FREDDO Interstadiale MINDEL I - MINDEL II   MINDEL  I   650.000 - 540.000   SECCO, FREDDO Interglaciale GUNZ-MINDEL 700.000 - 650.000 UMIDO, CALDO GUNZ 1,3 Mya - 700.000  SECCO, FREDDO Interglaciale DONAU-GUNZ 1,8 Mya - 1,3 Mya UMIDO, CALDO L'ultima glaciazione, quella del Würm, è terminata circa 12.000 anni fa e raggiunse l'acme (il punto culminante) circa 19.500 anni fa, quando i ghiacciai dell'emisfero boreale si espansero ricoprendo buona parte dell'Europa settentrionale, le isole britanniche e l'Islanda, le Alpi sino alla pianura Padana e l'America settentrionale. Reperti fossili mostrano che il ritiro dei ghiacci è stato graduale e con un tasso paragonabile in entrambi gli emisferi. Cause scatenanti delle ere glaciali Sembra che le fasi glaciali pleistoceniche si siano susseguite con cicli di circa 100.000 anni. Vengono riconosciute almeno tre cause principali: Cambiamenti dell'orbita terrestre; Disposizione dei continenti sulla superficie terrestre; Composizione dell'atmosfera.   Per quanto riguarda gli effetti legati all'orbita terrestre, ci sono principalmente tre fenomeni in gioco: Variazioni dell'eccentricità dell'orbita; Variazioni nell'inclinazione dell'asse terrestre; Precessione degli equinozi. Combinati insieme, l'effetto netto è che la quantità di raggi solari assorbiti varia nel tempo. Si pensa che questo possa influire sull'espansione dei ghiacci. La variazione nell'eccentricità dell'orbita modifica le differenze di temperatura inverno-estate per i due emisferi. Ad esempio, un'orbita molto ellittica produce in un emisfero inverni freddi ed estati torride, nell'altro inverni miti ed estati fresche. Con un'orbita circolare, entrambi gli emisferi hanno inverni ed estati della stessa "intensità". Cambiamenti nell'inclinazione dell'asse di rotazione influiscono sulla durata della notte polare e sulla quantità di radiazione assorbita ai poli (non ha quasi nessun effetto a basse latitudini). Potete vedere l'andamento dell'inclinazione negli ultimi 750.000 anni qui. La precessione degli equinozi influisce sul momento in cui avvengono l'afelio (massima distanza dal Sole) e il perielio (minima distanza dal Sole), e quindi sulla quantità di radiazione ricevuta nelle varie stagioni. Ad esempio, quando in inverno c'è il perielio farà più "caldo" di quando in inverno c'è l'afelio. Il ciclo di questa variazione dura circa 22.000 anni. Tali variazioni riescono a modificare fino al 15% la quantità di radiazione assorbita. Per quanto riguarda la posizione dei continenti, si pensa che questo sia uno dei fattori più importanti. E' facile capire che grandi strati di ghiaccio si formano più facilmente con continenti estesi a latitudini molto elevate (cioè vicini ai poli). Inoltre, la disposizione sul globo delle placche tettoniche modifica anche lo scorrere delle correnti oceaniche. Non a caso, negli ultimi 3 milioni di anni si sono verificate diverse glaciazioni: Antartide, Asia e Nord America sono nella "posizione giusta". Nel Permiano era la Pangea a trovarsi al Polo Sud. L'argomento più dibattuto al giorno d'oggi riguarda sicuramente il terzo punto, ovvero la costituzione dell'atmosfera. Come noto, l'anidride carbonica (CO2) è un gas serra e molto probabilmente una sua diminuzione favorisce lo sviluppo di periodi freddi. I processi che ne determinano la quantità presente sono molteplici: attività biologica, erosione delle rocce, vulcanesimo. Tuttavia, non è chiaro se una diminuzione di CO2 può causare un'era glaciale o se un'era glaciale causa una diminuzione di CO2 nell'atmosfera.  Andamento della concentrazione di CO2 in ppm e della variazione di temperatura negli ultimi 400,000 anni