Le evidenze geologiche mettono in discussione il ruolo della falla di Agulhas nella circolazione oceanica atlantica.

Per decenni, gli scienziati hanno sostenuto che la fuoriuscita di acqua calda e salata dell’Oceano Indiano a sud del Sudafrica nell’Atlantico sia uno dei principali fattori che contribuiscono alla Circolazione Meridionale Atlantica (AMOC), una componente del sistema di circolazione oceanica globale.

Una nuova ricerca condotta da un team internazionale di Paesi Bassi, Stati Uniti, Cina e Regno Unito suggerisce che il meccanismo che collega la fuoriuscita di acqua dall’Oceano Indiano e la formazione di acque profonde non era e non è così semplice come si pensava in precedenza. Questa ricerca contribuisce a una migliore comprensione della circolazione termoalina atlantica (AMOC), un fattore chiave nella regolazione del clima terrestre.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Geoscience .

Un’ipotesi di lunga data messa alla prova

La Circolazione Meridionale Atlantica (AMOC) trasporta acque superficiali calde verso nord e riporta in profondità acque più fredde e dense, influenzando il clima dell’Atlantico settentrionale e spingendosi fino al continente europeo. Pertanto, l’AMOC svolge un ruolo fondamentale nel sistema climatico terrestre.

Per decenni, gli scienziati hanno ipotizzato che la corrente di Agulhas, ovvero il trasferimento di acqua calda e salina dell’Oceano Indiano intorno al Sudafrica verso l’Atlantico, controllato dagli spostamenti della posizione del fronte subtropicale, fornisca il sale che favorisce la formazione di acque profonde del Nord Atlantico e contribuisce a sostenere o rafforzare la circolazione termoalina atlantica (AMOC).

“Questo è stato praticamente il primo concetto teorico che ho imparato all’università. È stato sorprendente scoprire prove geologiche che dimostrano che non è universalmente vero. La circolazione termoalina atlantica (AMOC) può rimanere forte anche quando la perdita di Agulhas si indebolisce”, spiega l’autore principale, il dottor Suning Hou dell’Università di Utrecht.

Hou e il suo team hanno studiato il tardo Pliocene (3,6-2,6 milioni di anni fa): un evento glaciale breve ma pronunciato, seguito dal Periodo Caldo del Piacenziano medio, caratterizzato da condizioni climatiche più calde rispetto a oggi. Questo intervallo offre un prezioso test geologico delle dinamiche della circolazione oceanica intorno al Sudafrica e nella regione dell’AMOC durante una transizione da un clima freddo a uno caldo.

Tracciamento di un fronte oceanico nei sedimenti del fondale marino

I ricercatori hanno analizzato una carota di sedimenti oceanici prelevata dal sito U1475 dell’International Ocean Discovery Program (OACE) sull’altopiano di Agulhas, situato a circa 500 km a sud del Sudafrica. Uno studio del microplancton fossile, chiamato dinocisti, e dei biomarcatori lipidici organici presenti in questa carota di sedimenti ha permesso loro di ricostruire gli spostamenti nord-sud del fronte subtropicale dell’Oceano Antartico e le variazioni della temperatura oceanica.

Hou ha affermato: “Se si riscontra un cambiamento nell’insieme dei dinocisti nei sedimenti, significa che il fronte si è spostato. Ad esempio, se si trovano più specie di tipo caldo e meno di quelle di tipo freddo, il fronte si è spostato verso sud. Un fronte più meridionale generalmente apre un percorso più ampio per la fuoriuscita di acqua dall’Oceano Indiano all’Atlantico, e viceversa”. Ciò ha portato a una registrazione dettagliata della potenziale fuoriuscita di Agulhas durante il tardo Pliocene.

Per tracciare le risposte dell’oceanografia dell’Oceano Atlantico ai cambiamenti nella fuoriuscita di Agulhas, il team ha anche generato registrazioni di temperatura dal sito 625 dell’Ocean Drilling Program nel Golfo del Messico settentrionale e ha combinato questi risultati con dati pubblicati relativi all’Atlantico equatoriale e settentrionale e al Mar dei Caraibi.

Hanno quindi confrontato i risultati con le simulazioni numeriche di modelli climatici relative all’evento glaciale del tardo Pliocene e al successivo periodo più caldo. Nel loro insieme, i dati formano una serie di prove multibacino che collegano il movimento del fronte dell’Oceano Antartico, la struttura della colonna d’acqua atlantica e la circolazione di ribaltamento.

La perdita si è indebolita con l’intensificarsi del ribaltamento.

Le nuove ricostruzioni effettuate al largo delle coste del Sudafrica indicano che il fronte subtropicale si è spostato verso nord a partire da circa 3,4 milioni di anni fa, durante il periodo glaciale.

Durante questo periodo, la regione di Agulhas si è raffreddata di circa 3 gradi Celsius e il sito U1475 ha sperimentato condizioni subpolari, il che suggerisce che la perdita di Agulhas si sia indebolita in modo sostanziale e potrebbe essere prossima alla chiusura.

Secondo l’ipotesi convenzionale, la riduzione del trasporto di sale avrebbe dovuto indebolire la circolazione termoalina atlantica (AMOC). Le evidenze geologiche e le simulazioni mostrano invece un modello contrastante. Sebbene la Corrente del Nord Atlantico si estendesse meno alle alte latitudini settentrionali durante l’evento glaciale, la formazione di acque profonde del Nord Atlantico e la circolazione termoalina alle basse latitudini si intensificarono, causando un innalzamento del termoclino attraverso l’Atlantico.

La coautrice Carolien van der Weijst, ex dottoranda all’Università di Utrecht, ha identificato per la prima volta questo segnale enigmatico in un singolo campione di sedimento anni fa, insinuando che stesse accadendo qualcosa di inaspettato.

“Quando lo stesso schema è stato scoperto sull’altopiano di Agulhas, ci siamo resi conto che stavamo osservando una riorganizzazione del termoclino oceanico su scala di bacino, piuttosto che un’anomalia locale. Poi lo abbiamo confermato con le simulazioni dei modelli climatici”, afferma il professor Francien Peterse dell’Università di Utrecht. “Improvvisamente, tutto ha acquisito un senso.”

Una prospettiva geologica sulla futura circolazione oceanica

I risultati mettono in discussione l’idea che la perdita di Agulhas regoli direttamente la circolazione termoalina atlantica (AMOC) attraverso il trasporto di sale. Essi dimostrano che le connessioni tra le principali componenti della circolazione oceanica globale possono variare in base alle diverse condizioni climatiche e ai confini oceanici. Le valutazioni del comportamento dell’AMOC dovrebbero pertanto considerare sia l’apporto di sale proveniente da sud sia i processi locali che regolano la formazione di acque profonde nell’Atlantico settentrionale.

I ricercatori avvertono che la conclusione si applica alla geografia e al clima specifici del tardo Pliocene e potrebbe non essere applicabile come previsione diretta della risposta della circolazione termoalina atlantica (AMOC) al riscaldamento attuale o futuro. Tuttavia, in futuro potrebbe verificarsi uno spostamento verso sud del fronte subtropicale, stimolando l’apporto di sale nell’Atlantico.

D’altro canto, anche gli apporti di acqua dolce e salata provenienti dall’Artico influenzano la circolazione termoalina atlantica (AMOC) e differiscono da quelli del tardo Pliocene. Il significato più ampio dello studio è di natura meccanicistica: i fattori che controllano la circolazione termoalina non sono necessariamente fissi nel corso del tempo geologico.

Abstract

Si ritiene che l’intensità della Circolazione Meridionale Atlantica di Ribaltamento (AMOC), in termini di funzione delle correnti, dipenda in parte dall’apporto di sale proveniente dall’Oceano Indiano attraverso la Perdita di Agulhas (AL). A sua volta, l’AL è regolata dalla posizione del fronte subtropicale dell’Oceano Antartico, che crea il percorso della perdita attorno al continente africano. In questo studio, per valutare i legami tra il fronte subtropicale, l’AL e l’AMOC, presentiamo gli spostamenti latitudinali del fronte subtropicale e, di conseguenza, le potenziali variazioni dell’AL, utilizzando cisti di dinoflagellati e biomarcatori in carote di sedimento provenienti dall’altopiano di Agulhas, risalenti al tardo Pliocene (3.600-2.580 mila anni fa). Successivamente, confrontiamo la nostra ricostruzione della migrazione frontale e dell’AL con i dati di superficie e di fondo oceanico lungo il percorso dell’AMOC e con le simulazioni di modelli climatici, per valutare l’influenza dell’AL sull’AMOC. Abbiamo riscontrato che la migrazione verso nord del fronte subtropicale ha gradualmente ridotto il volume e l’apporto di sale dell’AL da 3.600 ka a 3.300 ka, mentre l’AMOC si è intensificata. Concludiamo che il legame causale tra l’AL e l’AMOC si è interrotto durante il tardo Pliocene, mettendo in discussione il presunto ruolo dell’AL nella modulazione dell’AMOC.

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