CM79

Interglaciali tra 0 e 800 mila anni

Franco Zavatti

Riassunto: dai dati del gruppo di lavoro di PAGES sugli interglaciali si analizza la serie del δ18O bentonico tra 0 e 800 mila anni fa. Lo spettro mostra i massimi pricipali a 40 e 100 kyr (migliaia di anni) e il fit lineare di sette salite da glaciale a interglaciale mette in evidenzaun aumento di pendenza dagli interglaciali lontani a quelli più vicini a noi. È anche posibile che le pendenze formino due gruppi distinti di valori, con l'interglaciale 11c a fare da cerniera tra i due gruppi. I dati δ18O mostrano variazioni che è possibile associare ad eventi storici e preistorici. La parte iniziale del file 00readme è un primo tentativo di costruire una specie di "riassunto grafico" del post.
Abstract: among the data of the Working Group on Past Interglacials of PAGES the analysis of the the benthic δ18O series 0-800 kyr (thousands of years) is presented. Its spectrum shows preminent maxima at 40 and 100 kyr and the linear fits of seven glacial-interglacial raises outline the grow of the slope from ancient to young interglacials. Also, it is possible that the slopes belong to two distict groups, the 11c interglacial acting as the link between the two. δ18O data shows variations to be possibly asociated to historical and prehistorical events. The top section of the file 00readme is a first attempt to build a sort of "graphical abstract" of the post.

Dall'articolo del gruppo di lavoro sugli interglaciali (IG) di PAGES, Past Interglacials Working Group of PAGES, 2016 (d'ora in poi P2016), ho estratto numerosi dataset biologici e fisici relativi al periodo 0-800 kyr. In particolare qui descrivo la frazione di 18O rispetto a 16O (δ18O, in permille o o/oo), un proxy della temperatura, ricavata dai gusci dei foraminiferi bentonici (unicellulari che vivono sul fondo degli oceani o ancorati a supporti solidi). Questi dati (con passo pari a 1 kyr) sono mostrati in fig.1 (pdf) nella quale si nota la relazione inversa tra δ18O e temperatura, per cui valori più bassi dell'uno corrispondono a valori più elevati dell'altra.
Fig.1: grafico e spettro del δ18O bentonico. Le due righe orizzontali fucsia sono i limiti inferiori per una possibile inclusione/esclusione degli IG. Gli IG sono definiti dalla combinazione numero-lettera riportata nella parte superiore del grafico, v. testo. Quelli usati in questa figura (LR04) sono i dati "impilati" (stacked) di Lisiecki and Raymo, 2005.

Dalla figura si ricava la presenza di circa 11 massimi di temperature (cioè minimi di δ18O) e uno degli scopi di P2016 ( forse il principale) è una definizione dei periodi interglaciali tramite criteri oggettivi. Il criterio usato nell'articolo è quello del livello del mare associato alla quasi totale mancanza di ghiaccio continentale (Groenlandia esclusa). Con questo criterio -definito "robusto"- P2016 identifica 11 interglaciali e 2 interstadiali, oscillazioni positive della temperatura ma troppo deboli e troppo brevi per raggiungere lo "status" di interglaciale.
In fig.1 le due righe orizzontali rappresentano due valori limite (usati in P2016) al di sopra dei quali (e quindi per valori di δ18O minori dei quali) è possibile definire un IG. In P2016, table 1, sono elencati i sette criteri usati normalmente, con i rispettivi vantaggi e svantaggi.

Ancora da fig.1, gli inter-glaciali_e_stadiali sono identificati da un numero e da una lettera, nei quali viene sottointeso il prefisso MIS (Marine Iotope Stages): ad esempio l'Olocene è definito dal numero 1 (intendendo MIS 1) e l'Eemiano da 5e (MIS 5e). Da notare che i periodi caldi sono caratterizzati da valori MIS dispari. Nel quadro inferiore di fig.1 lo spettro mostra che i due periodi preminenti sono 40 e 100 kyr.
Nota: l'argomento non viene trattato in questo post (dati e grafici sono però nel sito di supporto) ma tutti i dataset biologici analizzati mostrano picchi spettrali a 40 e 100 kyr. Tranne che nello spettro di fig.1 per motivi contingenti, in tutti gli spettri è presente anche un forte massimo a 1 kyr, la cui presenza viene sottolineata anche in P2016, che io ho però considerato con sospetto perché i dati sono quasi tutti a passo 1 kyr.

Gli autori di P2016 sottolineano che "Somewhere between 1.2 and 0.6 Ma ago, weaker cycles with a period of ~40 ka gave way to stronger (greater isotopic amplitude) cycles with a recurrence period closer to 100 ka. This change is known as the Mid-Pleistocene Transition or Revolution. Its exact date is debated, and it is likely that different aspects of climate shifted into their new mode of operation at different times. By 800 ka ago, the change in ampli- tude was complete in most records, and glacial cycles with sea level amplitudes of more than 100 m were occurring, mostly with lengths of the order of 100 ka." [Da qualche parte, tra 1.2 e 0.6 Ma fa, cicli più deboli con un periodo di circa 40 ka hanno fatto spazio a cicli più forti (di maggiore ampiezza isotopica) di periodo più vicino a 100 ka. Questo cambiamento è noto come "transizione (o rivoluzione) del medio Pleistocene". La data esatta è oggetto di discusione ed è probabile che aspetti differenti del clima siano passati al nuovo modo operativo in tempi differenti. Da 800 ka il cambiamento in ampiezza era completato nella maggior parte delle registrazioni e i cicli glaciali con ampiezza del livello del marino superiore a 100 metri stavano già avvenendo, soprattutto con lunghezze di 100 kyr.]

Ho riprodotto in fig.2 (pdf) il quadro superiore di fig.1 e (sotto) la stessa figura con sottolineati (in rosso) i fit lineari del passaggio (la salita) tra glaciale e interglaciale di alcuni (8) IG che, soggettivamente, ho ritenuto significativi, e ciè 1, 5e, 7e, 9e, 11c, 15e, 17c, 19c.
Fig.2: (alto) andamento del δ18O (come in fig.1) e (basso) fit lineari di 8 salite glaciale-interglaciale. I valori numerici delle pendenze sono in tabella 1.

Le pendenze (in permille/kyr) delle trasizioni sono nella successiva tabella 1, insieme alle loro deviazioni standard.

Tabella 1. Pendenza delle 7 transizioni glaciale-interglaciale di fig.2
IGPendenza
o/oo/kyr
dev.std.
o/oo/kyr
Passo (kyr)
Note
10.1180.009100, Olocene
5e0.1050.009100, Eemiano
7e0.0970.007100
9e0.140.01100
11c0.0710.004100, "cerniera"
15e0.0930.007  40
17c0.0520.005  40
19c0.090.01  40

Per verificare la frase di P2016 citata sopra e, in ogni caso, per vedere se anche nelle pendenze ci sia differenza tra un "prima" e un "dopo", riporto in fig.3 (pdf) le pendenze,
Fig.3: Le pendenze di tabella 1 e i loro errori (moltiplicati per 100) in funzione del numero progressivo di IG e, in rosso, il fit lineare complessivo.

in funzione del numero progressivo di IG, e il fit lineare complessivo che mostra un aumento della pendenza andando dal più antico al più recente interglaciale.
Ora, senza voler fare calcoli statistici o probabilistici inopportuni con campioni di 3 o 4 elementi, dalla fig.3 si vede che i 3 IG più antichi (15e,17c, 19c) si attestano su una pendenza media di circa 7.8, mentre i 4 più recenti (1, 5e, 7e, 9e) hanno una media di circa 11.5 (il 32% più alta della precedente).
La presenza di due classi di pendenza sembra una possibilità da non trascurare (e con essa una conferma di quanto affermato in P2016), con l'IG 11c a fare da "cerniera": pendenza nell'intervallo degli IG più antichi e "forza" (v. fig.2) nell'intervallo degli IG più recenti. La fig.3 sembra mostrare il passaggio da una situazione abbastanza stabile (15e, 17c, 19c) ad un'altra altrettanto stabile (1, 5e, 7e), attraverso oscillazioni (9e, 11c) più o meno accentuate.

Un ingrandimento di MIS 1 (Olocene) tra 0 e 20 ka mostrato in fig.4 (pdf) permette di verificare che i valori del proxy δ18O possono essere associati ad eventi storici e preistorici caratterizzati da variazioni di temperatura. Ne ho indicati alcuni, certo che lettori più esperti di me potranno identificarne altri, in particolare tra 9 e 11 kyr BP.
Fig.4: Ingrandimento di MIS 1 tra 0 e 20 ka, in cui sono identificati eventi storici e preistorici. Le scale dei tempi sono BP e BCE/CE (in rosso).

Non vorrei caratterizzare politicamente (politica climatica) questo post, il che esula dai suoi scopi, ma la figura 4 ci mostra anche che dall'anno 1000 CE ci troviamo in una fase di temperatura (δ18O) stabile e leggermente inferiore a quelle precedenti (LIA?) e che fluttuazioni più o meno "industriali" devono aver avuto un peso molto basso se paragonate alle forze in gioco.

Tutti i grafici e i dati, iniziali e derivati, relativi a questo post si trovano nel sito di supporto qui, nell'ultima sezione in basso

Bibliografia


13.3.2017. Revised 05.11.2019