La temperatura del mare e l'acidificazione degli oceani sono aumentate negli ultimi tre decenni a livelli superiori a quanto previsto a causa della sola variazione naturale, un nuovo studio condotto dai ricercatori di Princeton trova. Nel frattempo altri impatti del cambiamento climatico, come i cambiamenti nell'attività dei microbi oceanici che regolano i cicli del carbonio e dell'ossigeno della Terra, ci vorranno diversi decenni o un secolo per apparire. Il rapporto è stato pubblicato il 19 agosto online sulla rivista Cambiamenti climatici naturali .

Lo studio ha esaminato i cambiamenti fisici e chimici nell'oceano associati all'aumento dell'anidride carbonica atmosferica a causa delle attività umane. "Abbiamo cercato di affrontare una domanda scientifica chiave:quando, perché e come diventeranno rilevabili importanti cambiamenti al di sopra delle normali variazioni che ci aspettiamo di vedere nell'oceano globale?", ha affermato Sarah Schlunegger, un ricercatore associato post-dottorato presso il programma dell'Università di Princeton in Scienze atmosferiche e oceaniche (AOS).

Lo studio conferma che i risultati legati direttamente all'escalation dell'anidride carbonica atmosferica sono già emersi nel record osservativo esistente di 30 anni. Questi includono il riscaldamento della superficie del mare, l'acidificazione e l'aumento della velocità con cui l'oceano rimuove l'anidride carbonica dall'atmosfera.

In contrasto, i processi legati indirettamente all'aumento dell'anidride carbonica atmosferica attraverso la graduale modificazione del clima e della circolazione oceanica richiederanno più tempo, da tre decenni a più di un secolo. Questi includono cambiamenti nella miscelazione dell'oceano superiore, apporto di nutrienti, e il ciclo del carbonio attraverso piante e animali marini.

"La novità di questo studio è che fornisce un lasso di tempo specifico per quando si verificheranno i cambiamenti oceanici, " ha detto Jorge Sarmiento, il George J. Magee Professore di Geoscienze e Ingegneria Geologica, Emerito. "Alcuni cambiamenti richiederanno molto tempo mentre altri sono già rilevabili".

L'oceano fornisce un servizio climatico al pianeta assorbendo il calore e il carbonio in eccesso dall'atmosfera, rallentando così il ritmo dell'aumento delle temperature globali, ha detto Schlunegger. Questo servizio, però, viene fornito con una penalità, vale a dire l'acidificazione dell'oceano e il riscaldamento dell'oceano, che alterano il modo in cui il carbonio attraversa l'oceano e influisce sugli ecosistemi marini.

L'acidificazione e il riscaldamento degli oceani possono danneggiare gli organismi marini microbici che fungono da base della rete trofica marina che alimenta la pesca e le barriere coralline, producono ossigeno e contribuiscono alla riduzione della concentrazione di anidride carbonica atmosferica.

Lo studio mirava a separare i cambiamenti oceanici legati ai cambiamenti climatici causati dall'uomo da quelli dovuti alla variabilità naturale. Le fluttuazioni naturali del clima possono mascherare i cambiamenti nell'oceano, così i ricercatori hanno esaminato quando i cambiamenti sarebbero stati così drammatici da risaltare al di sopra della variabilità naturale.

La ricerca sul clima è spesso divisa in due categorie, modellazione e osservazioni:quegli scienziati che analizzano le osservazioni della Terra reale, e coloro che utilizzano modelli per prevedere quali cambiamenti verranno. Questo studio sfrutta le previsioni fatte dai modelli climatici per informare gli sforzi di osservazione di quali cambiamenti sono probabili, e dove e quando cercarli, ha detto Schlunegger.

I ricercatori hanno condotto modelli che simulano potenziali stati climatici futuri che potrebbero derivare da una combinazione di cambiamenti climatici causati dall'uomo e casualità. Questi esperimenti sono stati eseguiti con il modello del sistema terrestre, un modello climatico che ha un ciclo del carbonio interattivo, in modo che i cambiamenti del clima e del ciclo del carbonio possano essere considerati in tandem.

L'uso del modello del sistema terrestre è stato facilitato da John Dunne, che guida le attività di modellazione del carbonio oceanico presso il Laboratorio di dinamica dei fluidi geofisici della National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) a Princeton. Il team di Princeton includeva Richard Slater, modellatore senior del sistema di terra in AOS; Keith Rodgers, un oceanografo ricercatore dell'AM ora alla Pusan ​​National University in Corea del Sud; e Jorge Sarmiento, il George J. Magee Professore di Geoscienze e Ingegneria Geologica, Emerito. Il team comprendeva anche Thomas Frölicher, professore all'Università di Berna ed ex borsista post-dottorato a Princeton, e Masao Ishii dell'Agenzia meteorologica giapponese.

La scoperta di un ritardo di 30-100 anni nell'insorgenza degli effetti suggerisce che i programmi di osservazione oceanica dovrebbero essere mantenuti per molti decenni nel futuro per monitorare efficacemente i cambiamenti che si verificano nell'oceano. Lo studio indica anche che la rilevabilità di alcuni cambiamenti nell'oceano trarrebbe beneficio da miglioramenti all'attuale strategia di campionamento osservativo. Questi includono guardare più in profondità nell'oceano per i cambiamenti nel fitoplancton, e catturare i cambiamenti sia in estate che in inverno, piuttosto che solo la media annuale, per lo scambio oceano-atmosfera di anidride carbonica.

"I nostri risultati indicano che molti tipi di sforzi osservativi sono fondamentali per la nostra comprensione del nostro pianeta che cambia e per la nostra capacità di rilevare il cambiamento, " ha detto Schlunegger. Questi includono serie temporali o posizioni permanenti di misurazione continua, così come programmi di campionamento regionali e piattaforme globali di telerilevamento.

Lo studio, "Emersione di segnali antropici nel ciclo del carbonio oceanico, " è stato pubblicato in Cambiamenti climatici naturali il 19 agosto 2019.