Recentemente il paleoclimatologo William Ruddiman ha suggerito che gli esseri umani potrebbero aver avuto un impatto significativo sul clima della Terra già migliaia di anni fa, attraverso le emissioni di carbonio e metano originate dalla combustione della biomassa e dalla deforestazione associata all'agricoltura precoce. Il progetto EARLYHUMANIMPACT si è proposto di verificare questa ipotesi.
Mentre il riscaldamento globale significa più incendi boschivi, è vero anche il contrario. Le foreste immagazzinano circa il 30% del carbonio presente sulla superficie del pianeta, e ogni incendio boschivo non solo rilascia questo carbonio nell'atmosfera, ma anche altre sostanze che hanno un impatto sul clima come gli aerosol. L'impatto di questi aerosol sui cambiamenti climatici, però, non è ancora ben compreso.
Il progetto EARLYHUMANIMPACT si basa sull'idea che la risposta potrebbe trovarsi nei libri di storia della Terra. Oltre 10.000 anni fa, l'agricoltura umana iniziò a prosperare a spese delle foreste, e il team del progetto ritiene che gli aerosol antropogenici risultanti da questo processo potrebbero aver alterato il sistema climatico globale per migliaia di anni.
Per verificare questo, Il professor Carlo Barbante e altri ricercatori dell'Università di Venezia hanno esaminato i dati dei record climatici del nucleo del ghiaccio e dei laghi di sette continenti e li hanno confrontati con storie parallele di regimi di incendi. Hanno usato una nuova tecnica per determinare un marcatore molecolare specifico della combustione della biomassa, noto come levoglucosano, che può registrare il fuoco passato nelle carote di ghiaccio e nei sedimenti lacustri. Con il progetto che sta per concludersi, Il prof. Barbante discute il processo ei principali esiti del suo lavoro.
Perché hai scelto di concentrare la tua ricerca sulla ricostruzione del fuoco?
Il ruolo degli aerosol nel sistema climatico è ancora poco compreso e ancora meno si sa del ruolo relativo della combustione della biomassa.
Il fuoco colpisce il sistema climatico rilasciando carbonio, che altrimenti sarebbero immagazzinati nella vegetazione legnosa. Contribuisce ai livelli di numerosi aerosol e gas atmosferici nell'aria ed è una causa importante della loro variabilità nel corso degli anni. Influenza anche il clima regionale e globale attraverso l'emissione di gas serra, principalmente anidride carbonica e metano.
La diminuzione dell'estensione spaziale delle foreste iniziata intorno ai 7 000-5 000 anni BP può essere correlata all'attività agricola precoce, compreso il disboscamento attraverso l'incendio che dovrebbe lasciare un segnale quantificabile nei proxy climatici. Nell'ambito di questa sovvenzione avanzata ERC, miriamo a fornire una visione essenziale dell'interazione tra clima e attività umana, soprattutto con l'avvento dell'agricoltura, così come il ruolo degli aerosol nel tempo.
Come spieghi che sappiamo così poco dell'influenza passata degli aerosol sui cambiamenti climatici?
Gli aerosol antropogenici e naturali potrebbero aver alterato il sistema climatico globale per migliaia di anni, come suggerito dal confronto delle concentrazioni di gas serra (GHG) del tardo Olocene con quelle dei precedenti periodi interglaciali. Ora, le attività umane, compresa la combustione di combustibili fossili, stanno attualmente alterando la composizione dell'atmosfera e il sistema climatico globale a velocità più elevate di quanto mai registrato in epoca geologica.
Il problema è che, per la maggior parte degli archivi climatici e ambientali studiati dai paleoclimatologi (es. tre anelli, record marini e terrestri), è difficile trovare le giuste funzioni di trasferimento che leghino la concentrazione di uno specifico marker nel record con la sua presenza atmosferica nel passato. È quindi di fondamentale importanza guardare alla composizione atmosferica passata attraverso l'uso di record paleoclimatici e proxy appropriati per i quali è nota la relazione causa/effetto.
Come hai proceduto a verificare l'ipotesi di Ruddiman?
La sua ipotesi è incentrata sull'osservazione che i livelli di anidride carbonica atmosferica e di metano erano ai loro minimi da 7 000 a 5 000 anni prima dei giorni nostri, rispettivamente, per poi aumentare lentamente fino al rapido aumento dei GHG causato dalla Rivoluzione Industriale. L'aumento del metano è attribuito alla combustione della biomassa e alla coltivazione del riso nei tropici. L'aumento di anidride carbonica è più difficile da attribuire all'attività umana, ma Ruddiman sostiene che la deforestazione e la combustione della biomassa possono essere un fattore primario.
I record proxy del nucleo del ghiaccio e del lago forniscono dati quantificabili sui regimi degli incendi passati su tutte le possibili scale spaziali e temporali. Il nostro obiettivo è quantificare i cambiamenti temporali e spaziali nella biomassa dell'Olocene bruciata nei record di carote di ghiaccio e laghi di sette continenti che corrispondono ai centri di origine dell'agricoltura. Abbiamo sviluppato per questo una nuova tecnica per misurare un marcatore molecolare presente a livello globale della combustione della biomassa (levoglucosano, 1, 6-anidro-β-D-glucopiranosio) nelle carote di ghiaccio e nei sedimenti lacustri. Abbiamo integrato queste analisi pirochimiche con prove palinologiche dell'impatto dei regimi di fuoco passati.
Quali sono le principali conclusioni del progetto finora?
Per esempio, recenti studi sulla calotta glaciale della Groenlandia hanno dimostrato che i cambiamenti climatici, tra cui l'insolazione estiva dell'emisfero nord e la temperatura, influenzano l'attività degli incendi boreali su scale temporali millenarie.
I nostri risultati sulla ricostruzione degli incendi nell'Olocene mostrano un importante picco nell'attività degli incendi 3–2 ka anni fa. Tuttavia, le temperature dell'emisfero settentrionale e in particolare le temperature estive della stagione degli incendi rimangono stabili o diminuiscono tra 3 e 2ka. Perciò, i principali parametri climatici e i cambiamenti ambientali da soli non possono spiegare il flusso di levoglucosano che raggiunge la Groenlandia durante l'Olocene medio e tardo.
Data la mancanza di un controllo climatico plausibile per questo modello, insieme all'assenza di prove paleoclimatiche per qualsiasi cambiamento climatico globale sincrono in questo momento, sosteniamo che l'attività umana associata all'agricoltura e al disboscamento fornisce la migliore spiegazione per le tendenze osservate nell'attività degli incendi durante il tardo Olocene. La vasta deforestazione in Europa tra 2,5 e 2 ka è sincrona con il picco di fuoco del levoglucosano della Groenlandia, dimostrando un precoce impatto umano quantificabile sull'ambiente a partire da circa 4 000 anni fa.
Sei riuscito a distinguere tra incendi naturali e antropogenici?
Questo è sicuramente uno dei compiti più impegnativi dell'intero progetto di ricerca e su questo stiamo lavorando. I legami tra combustione della biomassa e aumento dell'agricoltura (e quindi aumento dei gas serra inclusi anidride carbonica e metano) e il prolungamento del clima interglaciale sono validi solo se gli aumenti misurati della combustione dimostrano una relazione quantificabile con l'aumento della temperatura, come si può misurare nelle carote di ghiaccio. Inoltre, i nuclei lacustri contengono le prove palinologiche necessarie per gli incendi indotti dall'uomo come l'indice pollinico antropologico, indicatori di polline della coltivazione taglia e brucia, la presenza di specie resistenti al fuoco che suggeriscono frequenti attività di fuoco, e cambiamenti nell'afflusso di polline arboreo.
La natura multi-proxy dei nuclei di ghiaccio e lago li rende il materiale perfetto per studiare i collegamenti tra le prime attività agricole e il cambiamento climatico, come temperatura, prove palinologiche, e levoglucosano sono misurati dalla stessa profondità e tempo all'interno della matrice circostante.
Cosa hai intenzione di fare fino e dopo la fine del progetto?
In realtà ci stiamo concentrando su una parte del progetto che originariamente non era prevista nell'attuazione della proposta. Vengono proposti nuovi proxy molecolari organici per la ricostruzione di eventi di incendio associati ad attività antropiche. Vale a dire, steroli fecali e una suite di idrocarburi policiclici aromatici sono stati individuati e testati come idonei marcatori molecolari della presenza umana e dell'attività del fuoco, oltre al levoglucosano che già utilizziamo. Si tratta di proxy molto promettenti nelle ricostruzioni paleoclimatiche e intendiamo proseguire su questa direzione di ricerca nel prossimo futuro. Questa borsa di studio ERC è stata una grande opportunità per studiare una parte poco conosciuta e spesso trascurata del sistema climatico.
