Le correnti oceaniche incarnano il movimento, serpeggiando dai tropici ai poli e ritorno, spostando enormi quantità d'acqua di momento in momento. Ma sono anche incredibilmente vecchi, seguendo il loro corso di base per milioni di anni.

Tracciare una storia scritta nell'acqua è opera di paleoceanografi come Adriane Lam, Presidential Diversity Postdoctoral Fellow presso il Dipartimento di Scienze Geologiche e Studi Ambientali della Binghamton University. Lam è l'autore principale di "Pliocene al primo Pleistocene (5-2,5 Ma) La ricostruzione dell'estensione della corrente Kuroshio rivela una corrente dinamica, " recentemente pubblicato sulla rivista Paleoceanografia e Paleoclimatologia . I coautori includono l'assistente professore di scienze geologiche e studi ambientali Molly Patterson, così come Kenneth MacLeod dell'Università del Missouri, Solveig Schilling dell'Università del Texas ad Austin, R. Mark Leckie dell'Università del Massachusetts Amherst, Andrew Fraass dell'Università inglese di Bristol, e Nicholas Venti dell'Università del Delaware.

La principale corrente di confine occidentale nell'Oceano Pacifico settentrionale, la corrente e l'estensione di Kuroshio, è analogo alla Corrente del Golfo, che scorre lungo la costa orientale del Nord America. Spinto dal vento, le correnti di confine sono i cavalli di battaglia dell'oceano, calore in movimento, sale e gas dai mari equatoriali alle medie latitudini, Lam ha spiegato.

"In altre parole, queste correnti aiutano a distribuire il calore dai tropici alle latitudini più elevate. Infatti, i coralli si trovano alla loro latitudine più alta di qualsiasi parte del mondo all'interno della corrente di Kuroshio perché le acque sono così calde, " lei disse.

Quel calore deriva dalle acque superficiali che si raccolgono nell'Oceano Pacifico occidentale lungo l'equatore, chiamato la piscina calda del Pacifico occidentale. La corrente Kuroshio porta queste acque a nord, oltre la costa giapponese, e poi verso est alla latitudine 36°N, dove si unisce all'Oceano Pacifico. A questo punto, diventa l'estensione attuale di Kuroshio.

La corrente e l'estensione scaricano grandi quantità di calore e umidità che evaporano dall'acqua calda nell'atmosfera inferiore nell'emisfero settentrionale. A causa di ciò, aiutano a modellare i modelli di precipitazioni sul Giappone e sulla costa occidentale del Nord America, così come i percorsi dei tifoni, che si nutrono di acque calde. Oltre a influenzare il clima, il Kuroshio probabilmente influenza anche il clima, sebbene il suo impatto su scale temporali di migliaia e milioni di anni non sia ancora chiaro.

Il Kuroshio svolge anche un ruolo importante negli ecosistemi e nell'industria della pesca. Nel Pacifico nordoccidentale, incontra la Corrente Oyashio, che porta verso sud le fresche acque della regione polare. Dove le due correnti si incontrano, si forma un forte gradiente di temperatura dovuto alla mescolanza di acque calde e fredde. Crea anche una regione di risalita, dove le acque ricche di nutrienti dall'oceano profondo vengono portate in superficie mentre le correnti scorrono verso est.

Non sono solo le acque a mescolarsi:anche gli organismi di acqua calda e fredda che vivono nelle rispettive correnti confluiscono in una zona di transizione tra ecosistemi, noto come ecotono. I suoi abitanti comprendono diverse specie di pesci e plancton, che alla fine alimentano la prolifica industria della pesca del Giappone e costituiscono una parte importante dell'economia di quella nazione.

A causa del loro impatto sulla biodiversità, tempo e clima, capire come le correnti di confine come il Kuroshio risponderanno ai cambiamenti climatici e all'aumento di CO ₂ i livelli nell'atmosfera sono critici. Oggi, queste correnti si stanno riscaldando da due a tre volte più velocemente di altre aree dell'oceano, ha detto Lam.

Gli studi sui modelli oceanici e i dati osservativi mostrano anche che la Kuroshio Current Extension si sta spostando verso nord e sta aumentando la sua capacità di trasporto, ma i ricercatori non sanno ancora come questi cambiamenti influenzeranno gli organismi che vivono lì, o modelli meteorologici e climatici locali e regionali.

La ricerca pubblicata di recente è la prima del suo genere a ricostruire il Kuroshio com'era da 2,5 a 5 milioni di anni fa, un tempo che ha attraversato entrambi i periodi di riscaldamento e raffreddamento globale, così come la chiusura di un importante mare in quello che oggi è l'America Centrale. Guardare al lontano passato del presente può rispondere ad alcune delle domande sul suo futuro.

Oceani passati e futuri

Durante il Pliocene, che si estende da 2,5 a 5,3 milioni di anni fa, CO . atmosferica ₂ i livelli erano vicini a quelli che affrontiamo oggi:circa 350-450 parti per milione. L'atmosfera odierna ha circa 415 parti per milione di CO ₂ .

"La parte divertente di questo periodo di tempo è che i continenti erano disposti in modo simile a oggi, il che rende il Pliocene un ottimo periodo di tempo da utilizzare come analogo su come il sistema Terra risponderà all'aumento di CO ₂ concentrazioni e riscaldamento, " disse Lam.

Ci sono state alcune differenze per quanto riguarda le masse continentali, ha osservato:Fino a circa 2,5 milioni di anni fa, esisteva una via d'acqua tra il Nord e il Sud America che consentiva alle acque superficiali degli oceani Pacifico e Atlantico di mescolarsi. Quando il Seaway centroamericano ha chiuso, potrebbe aver portato la Kuroshio Current Extension nella sua configurazione attuale.

Il Pliocene comprendeva un periodo compreso tra 3 e 3,3 milioni di anni fa noto come Periodo Caldo Piacentino medio (mPWP), which saw increased carbon dioxide levels and global warming. Once that period ended, cooling resumed, accompanied by the growth of glaciers and sea ice in the Northern Hemisphere's high latitudes.

In the recently published study, the researchers reconstructed the Kuroshio throughout the mPWP, using chemical signatures from the fossilized shells of marine plankton that once lived in the Kuroshio region's surface waters.

"Our data indicate that during the first phase of mPWP warming in the Pliocene, the current warmed up and potentially shifted its latitudinal position northward. It then cooled back down and perhaps shifted its position back south during a brief period of global cooling, " lei disse.

Reconstructing the current

Scientists use different techniques to reconstruct the history of an ocean current, depending on the time scale in question. For shorter timescales, they rely on observational data to see how a current's path changes seasonally, from year to year or decade to decade. But when it comes to climate change, that dataset can fall short.

"This is why it is useful and necessary to reconstruct the behavior of western boundary currents through deep time, using the sedimentary record from millions of years ago, " Lam explained. "Through the lens of the sedimentary record, the shorter-term variations in the current are 'smoothed' or averaged out, so we are essentially only able to recover signals that indicate the longer-term, larger changes of the currents."

Nello studio, the researchers used the chemical signals obtained from fossil plankton that lived in the surface ocean, as well as three deep-sea sediment cores from Shatsky Rise, a location on the northwest Pacific seafloor. Planktic foraminifera have lived in the open oceans for the last 170 million years; their durable shells, called "tests, " are made of calcium carbonate and accumulate on the ocean floor when they die.

In a previous study, Lam calculated the diversity of fossil plankton at each site used in the later chemical study. She found that diversity was highest at the northernmost site of Shatsky Rise, from 12 million years ago until today. This finding indicates the ecotone created by the current has been around for a very long time—and likely the Kuroshio has, pure.

Researchers don't know how warm the current became during the mPWP, or how much the chemical signal is affected by salinity as well as temperature changes. To get a better picture, Lam and colleagues from other SUNY schools are currently working on a grant that would use different chemical methods to answer these questions.

"The ocean is hugely affected by climate change, and we must think about ways in which we can protect it and marine organisms. This is especially true for the Kuroshio Current Extension, as this region is home to some of the highest biodiversity in our world ocean, " Lam said.