5 milioni di anni di variazioni climatiche: «Il clima si ripete come i frattali»

Ma il cambiamento climatico di origine antropica potrebbe “spostare” troppo il sistema

[17 marzo 2016]

Clima frattali 2

Quando si parla di cambiamento climatico bisogna guardare a come era il clima in precedenza, per  riconoscere le variazioni naturali e poterle distinguere dai cambiamenti indotti dall’uomo. E’ quel che hanno fatto i ricercatori danesi del Niels Bohr Institutet dell’università di Copenhagen e dell’Università della Cina del Sud del Guangzhou che hanno analizzato le variazioni climatiche naturali nel corso degli ultimi 12.000 anni, durante i quali abbiamo avuto un caldo periodo interglaciale, andando indietro di  5 milioni di anni per vedere le principali caratteristiche del clima della Terra. Lo studi, pubblicato su Nature Communications, dimostra non solo che il tempo caotico, ma che il clima della Terra è caotico e può essere difficile da prevedere.

Al Niels Bohr Institutet spiegano che «il sistema climatico della Terra è caratterizzata da complesse interazioni tra l’atmosfera, gli oceani, calotte glaciali, masse terrestri e la biosfera (le aree del mondo con  vita animale e vegetale). Anche fattori astronomici svolgono un ruolo in relazione ai grandi cambiamenti come il passaggio tra le ere glaciali, che in genere durano circa 100.000 anni, e i periodi interglaciali, che in genere durano circa 10 – 12.000 anni.

Secondo Peter Ditlevsen, professore associato di fisica climatica al Niels Bohr Institutet, «Possiamo guardare il clima come ai frattali, cioè modelli o strutture che si ripetono nelle versioni più piccole a tempo indeterminato. Se si parla di tempeste centennali, ci sono quindi 100 anni tra di loro? O improvvisamente scopre che ci sono tre di queste tempeste in un breve periodo? Se si sta parlando di estati molto calde, quando accadono,  ogni 10 anni o ogni 5 anni? Quanto sono grandi le variazioni normali? Ora lo abbiamo studiato». Infatti i ricercatori danesi e cinesi hanno studiato: le misurazioni delle temperatura nel corso degli ultimi 150 anni. I dati sul ghiaccio della Groenlandia dal periodo interglaciale 12.000 anni fa all’era glaciale 120.000 anni fa, i dati delle carote di ghiaccio dell’Antartide, che risalgono a 800.000 anni fa, così come i dati provenienti da i sedimenti marini  risalenti a 5 milioni di anni fa.

Ditlevsen ricorda che «Abbiamo solo circa 150 anni di misure dirette della temperatura, quindi, se, per esempio, vogliamo stimare quanto grande sia la variazioni che ci si può aspettare per più di 100 anni, guardiamo al dato della temperatura per quel periodo, ma non può dirci cosa possiamo aspettarci per il dato della temperatura più di 1000 anni fa. Ma se siamo in grado di determinare la relazione tra le variazioni in un determinato periodo, quindi siamo in grado di fare una stima. Questi tipi di stime sono di grande importanza per la valutazione della sicurezza per le strutture e gli edifici che hanno bisogno di mantenersi bene per un tempo molto lungo, o per le strutture per le quali il maltempo potrebbe rappresentare un rischio per la sicurezza, come ad esempio le piattaforme di trivellazione o le centrali nucleari. Ora abbiamo studiato tutto questo analizzando le misurazioni dirette e indirette indietro nel tempo».

Lo studio mostra che le variazioni naturali in un dato periodo di tempo dipendono dalla lunghezza del periodo in modo molto particolare, che è caratteristico dei frattali. Questa conoscenza ci dice qualcosa su quanto ci possiamo aspettare una tempesta colossale che si produce ogni 1.0000 anni e come sia in relazione ad una tempesta centennale e quanti temporali centennali ci si debba aspettare in  10 anni. I ricercatori hanno anche scoperto che c’è una differenza nel comportamento frattale del clima della glaciazione e nell’attuale clima caldo interglaciale.

Ditlevsen. Spiega ancora: «Possiamo vedere che il clima durante una glaciazione ha oscillazioni molto maggiori che il clima nel corso di un periodo interglaciale. Ci sono state speculazioni sul fatto che la ragione potrebbero essere le variazioni astronomiche, ma ora possiamo escludere questo caso dato che nella grande fluttuazione durante l’era glaciale si comportavano nello stesso modo “frattale” come nelle altre fluttuazioni naturali in tutto il mondo».

I fattori astronomici che influenzano il clima della Terra dipendono dall’influenza esercitata dalla gravità degli altri pianeti del sistema solare sulla Terra de riguardano l’orbita della Terra intorno al Sole, che varia da essere quasi circolare ad più ellittica e questo influenza la radiazione solare sulla Terra. La gravità degli altri pianeti influenza anche la rotazione della Terra sul suo asse. L’asse terrestre oscilla tra un’inclinazione di 22 gradi e 24 gradi e quando l’inclinazione è di 24 gradi, c’è una differenza più grande tra l’estate e l’inverno e questo ha un’influenza sulle variazioni violente del clima,  le  ere glaciali e i periodi interglaciali.

I cambiamenti climatici improvvisi durante l’era glaciale potrebbe essere stati innescati da diversi meccanismi che hanno interessato la Corrente del Golfo, che trasporta l’acqua calda dall’equatore a nord verso l’Atlantico, dove viene raffreddata e fonda nell’ acqua fredda dell’oceano sotto il ghiaccio e viene rispinta verso sud. «Questa pompa acqua – dicono gli scienziati – può essere messa fuori combattimento o indebolita dalle variazioni della pressione dell’acqua dolce, dalla rottura dello strato di ghiaccio o dallo spostamento del ghiaccio marino, e il risultato è la crescente variabilità climatica».

Il clima durante i caldi periodi interglaciali è più stabile rispetto al clima di clima glaciale. «”In effetti – dice ancora Ditlevsen – si vede che il clima dell’era glaciale è ciò che chiamiamo “multifrattale”, che è una caratteristica che si vede nei sistemi molto caotici, mentre il clima interglaciale è “monofrattale”. Ciò significa che il rapporto tra gli estremi del clima su diversi periodi di tempo si comporta come il rapporto tra i rapporti più normali in diverse scale temporali»

Questa nuova caratteristica del clima renderà facile ai ricercatori climatici distinguere tra cambiamenti climatici naturali e quelli di origine antropica, perché si può prevedere che i cambiamenti climatici indotti non si comportano nello stesso modo delle fluttuazioni naturali.

Ditlevsen conclude: «Le differenze che abbiamo trovato tra i due stati climatici  suggeriscono anche che se “spostiamo” troppo il sistema, potremmo entrare in un sistema diverso, che potrebbe portare a maggiori oscillazioni. Dobbiamo andare molto indietro nella storia geologica della Terra per trovare un clima caldo come quello verso il quale ci stiamo dirigendo. Anche se non conosciamo nei dettagli le variazioni climatiche così indietro nel tempo, sappiamo che ci sono stati cambiamenti climatici improvvisi nel clima caldo di allora»