Il paleoclimatologo Niels de Winter e colleghi hanno sviluppato un modo innovativo per utilizzare il metodo degli isotopi agglomerati per ricostruire il clima nel passato geologico su scala stagionale. Mostrano che i dinosauri hanno dovuto affrontare estati più calde di quanto si pensasse in precedenza. I risultati suggeriscono che alle medie latitudini, le temperature stagionali probabilmente aumenteranno insieme al riscaldamento climatico, mentre viene mantenuta la differenza stagionale. Ciò si traduce in temperature estive molto elevate.

I paleoclimatologi studiano il clima del passato geologico. Utilizzando una tecnica innovativa, una nuova ricerca di un team di ricerca internazionale guidato da Niels de Winter (VUB-AMGC e Università di Utrecht) mostra per la prima volta che i dinosauri hanno dovuto affrontare differenze stagionali maggiori di quanto si pensasse in precedenza.

De Winter afferma che "eravamo abituati a pensare che quando il clima si riscaldava come nel Cretaceo, il tempo dei dinosauri, la differenza tra le stagioni diminuirebbe, proprio come gli attuali tropici sperimentano una differenza di temperatura minore tra l'estate e l'inverno. Però, le nostre ricostruzioni ora mostrano che la temperatura media è effettivamente aumentata, ma che la differenza di temperatura tra l'estate e l'inverno rimaneva piuttosto costante. Questo porta a estati più calde e inverni più caldi".

Per caratterizzare meglio il clima durante questo periodo di alta concentrazione di CO2, i ricercatori hanno utilizzato fossili di molluschi molto ben conservati che vivevano nel sud della Svezia durante il periodo Cretaceo, circa 78 milioni di anni fa. Quelle conchiglie sono cresciute al caldo, mari poco profondi che all'epoca coprivano gran parte dell'Europa. Hanno registrato variazioni mensili nel loro ambiente e clima, come gli anelli di un albero. Per la loro ricerca, de Winter e il team hanno utilizzato per la prima volta il metodo degli "isotopi agglomerati", in combinazione con un metodo sviluppato da Niels de Winter.

Isotopi agglomerati in combinazione con il metodo VUB-UU:una rivoluzione in geologia

Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento con masse diverse. Dagli anni Cinquanta, il rapporto degli isotopi dell'ossigeno nel carbonato è stato utilizzato per misurare la temperatura dell'acqua nel passato geologico. Però, ciò ha richiesto ai ricercatori di stimare la chimica dell'acqua di mare, poiché il rapporto isotopico dell'acqua di mare influenza il rapporto isotopico del guscio, che si traduce in una maggiore incertezza. Circa dieci anni fa, è stato sviluppato il metodo degli "isotopi agglomerati", che non dipende dalla chimica dell'acqua di mare e permette ricostruzioni accurate. Ma il metodo degli isotopi agglomerati ha uno svantaggio:richiede così tanto carbonato che le ricostruzioni della temperatura a un livello più dettagliato, come le fluttuazioni stagionali basate sulle conchiglie, non erano possibili.

De Winter ha ora sviluppato un metodo innovativo in cui le misurazioni di quantità molto più piccole di carbonato sono abilmente combinate per le ricostruzioni della temperatura. Il metodo degli isotopi agglomerati richiede quindi molto meno materiale e può quindi essere utilizzato per ricerche su conchiglie fossili, quale, come gli anelli degli alberi, contengono una grande quantità di informazioni sulle loro condizioni di vita. Il metodo consente inoltre di aggregare i carbonati di estati (e inverni) successivi per una migliore ricostruzione delle temperature stagionali. Per esempio, L'inverno ha scoperto che le temperature dell'acqua in Svezia durante il "periodo serra" del Cretaceo oscillavano tra 15°C e 27°C, oltre 10°C più caldo di oggi.

Il team ha anche lavorato con scienziati dell'Università di Bristol (Regno Unito) che sviluppano modelli climatici per confrontare i risultati con le simulazioni climatiche del periodo Cretaceo. Mentre le precedenti ricostruzioni climatiche del Cretaceo spesso risultavano più fredde di questi modelli, i nuovi risultati concordano molto bene con i modelli Bristol. Ciò dimostra che le variazioni delle stagioni e della chimica dell'acqua sono molto importanti nelle ricostruzioni climatiche.

"È molto difficile determinare i cambiamenti climatici di così tanto tempo fa su scala stagionale, ma la scala stagionale è essenziale per ottenere le giuste ricostruzioni climatiche. Se non c'è quasi alcuna differenza tra le stagioni, le ricostruzioni della temperatura media annua emergono in modo diverso da situazioni in cui la differenza tra le stagioni è grande. Si pensava che durante l'età dei dinosauri la differenza tra le stagioni fosse piccola. Ora abbiamo stabilito che c'erano maggiori differenze stagionali. Con la stessa temperatura media su un anno, si finisce con una temperatura molto più alta in estate."

De Winter spiega che i loro "risultati suggeriscono quindi che alle medie latitudini, le temperature stagionali probabilmente aumenteranno insieme al riscaldamento climatico, mentre viene mantenuta la differenza stagionale. Ciò si traduce in temperature estive molto elevate. I risultati portano nuove informazioni sulle dinamiche di un clima caldo su una scala molto fine, che può essere utilizzato per migliorare sia le ricostruzioni climatiche che le previsioni climatiche. Inoltre, mostrano che un clima più caldo può avere anche stagioni estreme".

Lo sviluppo ha implicazioni di vasta portata per il modo in cui vengono eseguite le ricostruzioni climatiche. Consente ai ricercatori di determinare sia l'effetto della chimica dell'acqua di mare sia quello delle differenze tra estate e inverno, verificando così l'accuratezza di decenni di ricostruzioni di temperatura. Per la sua ricerca pionieristica, De Winter è stato nominato sia per l'annuale EOS Pipette Prize che per il New Scientist Science Talent 2021.