Nel settembre 2023, piogge estreme hanno colpito la provincia del Capo Occidentale in Sud Africa, allagando villaggi e lasciando una scia di distruzione. La catastrofica devastazione è solo un esempio recente di una serie di eventi meteorologici estremi che stanno diventando sempre più comuni in tutto il mondo. Alimentate dall’aumento della temperatura della superficie del mare dovuta al riscaldamento globale, le tempeste torrenziali stanno aumentando sia in frequenza che in magnitudo. Allo stesso tempo, il riscaldamento globale sta producendo l’effetto opposto anche in altri casi, poiché una mega-siccità ha recentemente minacciato l’approvvigionamento idrico di Città del Capo, nell’Africa sudoccidentale, al punto che i residenti rischiavano di rimanere senza acqua. Questi due colpi di condizioni meteorologiche estreme stanno devastando habitat, ecosistemi e infrastrutture umane.
Con il riscaldamento globale apparentemente destinato a durare, un team di paleoclimatologi della Syracuse University, della George Mason University e dell’Università del Connecticut sta studiando un’antica fonte per determinare i futuri modelli di precipitazioni e siccità: piante fossilizzate che vivevano sulla Terra milioni di anni fa.
In uno studio condotto da Claire Rubbelke, un Ph.D. candidato in Scienze della Terra e dell’Ambiente presso il College of Arts and Sciences (A&S) dell’Università di Syracuse, e Tripti Bhattacharya, professore di Scienze della Terra e dell’Ambiente della famiglia Thonis presso A&S, i ricercatori si sono concentrati sull’epoca del Pliocene (~ 3 milioni di anni fa) – un tempo in cui le condizioni erano molto simili a quelle odierne. Nonostante le temperature più calde, molte parti del mondo, inclusa l’Africa sudoccidentale, hanno registrato un drammatico aumento delle precipitazioni sulla terraferma, probabilmente causato da temperature superficiali del mare più calde del normale. Ciò imita un evento moderno chiamato Benguela Niño, in cui i ricercatori ritengono che i venti mutevoli facciano sì che le acque calde si spostino verso sud lungo la costa dell’Africa causando un aumento delle precipitazioni su regioni tipicamente aride.
“Al giorno d’oggi, l’intensità e la posizione delle precipitazioni estreme derivanti dagli eventi Benguela Niño sembrano essere influenzate dalle temperature della superficie del mare sia dell’Atlantico che dell’Oceano Indiano”, afferma Rubbelke, membro del Paleoclimate Dynamics Lab di Bhattacharya. “Durante il Pliocene, sembra che queste condizioni simili a Benguela Niño potrebbero essere state una caratteristica permanente.”
Il lavoro del team è stato ispirato dalla collaboratrice e coautrice dello studio Natalie Burls, professoressa associata presso il Dipartimento di Scienze dell’atmosfera, dell’oceano e della terra presso la George Mason University. Burls, un oceanografo e scienziato del clima del Sud Africa che ha conseguito un dottorato di ricerca. presso l’Università di Cape Town, è da tempo incuriosito dal modo in cui le prove geologiche dei climi caldi del passato nella storia della Terra possono aiutare i ricercatori a dare un senso alle future precipitazioni e alle condizioni di siccità.
“Questo studio, che ha esplorato come i climi caldi del passato possono informarci su cosa aspettarci in futuro con il riscaldamento del nostro pianeta, porta in primo piano l’importante ruolo dei modelli di riscaldamento degli oceani”, afferma Burls. “È importante capire come questi modelli determinano la risposta del ciclo idrologico nell’Africa sud-occidentale al riscaldamento globale.”
Per studiare l’impatto del riscaldamento globale sulle precipitazioni di milioni di anni fa, il team ha analizzato “fossili molecolari” sotto forma di antiche cere fogliari. “Si tratta di composti prodotti dalle foglie per proteggersi dalla disidratazione”, afferma Bhattacharya. “Si staccano dalle superfici fogliari e trovano la strada verso i sedimenti oceanici, dove possiamo estrarli e studiarne la composizione chimica.”
Le piante utilizzano l’idrogeno dell’acqua piovana per produrre il rivestimento esterno ceroso sulle foglie, che sopravvive nei sedimenti oceanici per milioni di anni. La cera delle foglie funziona come una capsula del tempo conservata nei sedimenti oceanici.
Dopo aver trasportato i sedimenti vecchi di milioni di anni dall’Africa al loro laboratorio di Siracusa, Rubbelke e Bhattacharya hanno utilizzato il calore e la pressione per estrarre i lipidi (ad esempio le molecole di grasso), quindi hanno utilizzato una varietà di solventi per isolare l’esatta classe di molecole che stavano cercando di misurare. Da quelle molecole, hanno determinato il numero di diversi tipi di idrogeno presenti.
I ricercatori diluiscono i nuclei dei sedimenti con una varietà di solventi. I campioni vengono spinti attraverso una colonna di gel di silice, che intrappola le sostanze chimiche indesiderate e lascia gli alcani che vogliono misurare. La linea scura sul fondo del liquido nelle tre colonne centrali è il punto in cui alcune sostanze chimiche in eccesso rimangono bloccate, mentre altre sostanze chimiche possono attraversare il gel per gocciolare nelle fiale sul fondo.
“Quando misuriamo la quantità di isotopi pesanti e leggeri dell’idrogeno nelle cere, si rivelano diversi processi fisici come l’aumento delle precipitazioni o la distanza percorsa dal vapore acqueo”, afferma Rubbelke. “Possiamo quindi identificare i cambiamenti in questi processi osservando i cambiamenti a lungo termine dell’idrogeno”.
Confrontando i loro dati con i modelli climatici, verificano quanto bene tali modelli catturano i cambiamenti climatici passati, il che può a sua volta migliorare l’accuratezza di tali modelli per prevedere le precipitazioni future. Come osserva Bhattacharya, questo è fondamentale perché i modelli climatici spesso non sono d’accordo sulla questione se alcune regioni diventeranno più umide o più secche in risposta al riscaldamento globale.
“Stiamo utilizzando dati del mondo reale provenienti dall’antico passato geologico per migliorare la nostra capacità di modellare i cambiamenti delle precipitazioni man mano che il pianeta si riscalda”, afferma.
Il terzo autore dello studio, Ran Feng, assistente professore di Scienze della Terra presso l’Università del Connecticut, ha contribuito ad analizzare i dati di confronto e ha esaminato in particolare il meccanismo proposto che spiega le condizioni umide del Pliocene nell’Africa sud-occidentale. Secondo lei, molte caratteristiche del cambiamento climatico in corso sono reincarnazioni dei climi caldi del passato.
“Nel nostro caso, abbiamo dimostrato che l’andamento della temperatura della superficie del mare che circonda il Sud Africa è fondamentale per spiegare le condizioni idroclimatiche passate di questa regione”, osserva Feng. “Guardando al futuro, il modo in cui questo modello di temperatura della superficie del mare potrebbe evolversi ha profonde implicazioni per i cambiamenti ambientali in Sud Africa”.
Rubbelke, il cui interesse per la ricerca paleoclimatica è iniziato al liceo mentre studiava carote di ghiaccio e isotopi di ossigeno, afferma che il lavoro che sta svolgendo insieme a Bhattacharya a Syracuse è particolarmente appagante perché stanno fornendo dati preziosi in un’area in cui attualmente esiste una lacuna di conoscenza.
“Questa ricerca è davvero interessante perché non esistono molti record paleoclimatici dell’emisfero meridionale, rispetto almeno all’emisfero settentrionale”, afferma Rubbelke. “Mi sento come se stessi davvero contribuendo a uno sforzo di ricerca internazionale per porre rimedio a questo problema.”
Per quanto riguarda la questione se il futuro sarà più umido o più secco nell’Africa sudoccidentale, i risultati del team suggeriscono che entrambe le cose sono possibili, a seconda di dove si verificano temperature estreme della superficie del mare.
Anche se non si può fare molto per invertire il riscaldamento globale, a parte tagliare completamente l’uso dei combustibili fossili, i ricercatori affermano che questo studio mette in luce la necessità per le comunità vulnerabili di avere gli strumenti e le risorse per adattarsi a questi eventi meteorologici estremi apparentemente più frequenti.
“Un aspetto chiave nell’aiutare le comunità vulnerabili comporta il miglioramento della nostra capacità di prevedere gli estremi idroclimatici”, afferma Bhattacharya. “Il nostro studio parla direttamente di questa esigenza, poiché dimostriamo che i modelli di temperatura della superficie del mare influenzano fortemente la capacità dei modelli climatici di prevedere i cambiamenti nelle precipitazioni nell’Africa sudoccidentale”.
La ricerca di Bhattacharya e Rubbelke su questo progetto è stata sostenuta da sovvenzioni della National Science Foundation: OCE-1903148, OCE-2103015 e EAR-2018078.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
