Diversi anni fa, durante l'analisi di campioni di carote di ghiaccio dall'isola di James Ross in Antartide, scienziati Joe McConnell, dottorato di ricerca, e Nathan Chellman, dottorato di ricerca, di DRI, e Robert Mulvaney, dottorato di ricerca, del British Antarctic Survey ha notato qualcosa di insolito:un aumento sostanziale dei livelli di carbonio nero iniziato intorno all'anno 1300 e continuato fino ai giorni nostri.

carbonio nero, comunemente indicato come fuliggine, è una particella che assorbe la luce proveniente da fonti di combustione come la combustione di biomassa (ad esempio incendi boschivi) e, più recentemente, combustione di combustibili fossili. Lavorando in collaborazione con un team internazionale di scienziati del Regno Unito, Austria, Norvegia, Germania, Australia, Argentina, e gli Stati Uniti, McConnell, Chellman, e Mulvaney si sono proposti di scoprire le origini dell'inaspettato aumento del carbonio nero catturato nel ghiaccio antartico.

I risultati della squadra, che ha pubblicato questa settimana in Natura , indicano una fonte improbabile:le antiche pratiche Maori di bruciare la terra in Nuova Zelanda, condotto su una scala che ha avuto un impatto sull'atmosfera in gran parte dell'emisfero australe e ha sminuito altre emissioni preindustriali nella regione negli ultimi 2, 000 anni.

"L'idea che gli esseri umani in questo momento della storia abbiano causato un cambiamento così significativo nel carbonio nero atmosferico attraverso le loro attività di disboscamento è piuttosto sorprendente, "ha detto McConnell, professore ricercatore di idrologia al DRI che ha progettato e guidato lo studio. "Pensavamo che se fossi tornato indietro di qualche centinaio di anni avresti guardato un incontaminato, mondo preindustriale, ma è chiaro da questo studio che gli esseri umani hanno avuto un impatto sull'ambiente nell'Oceano Antartico e nella penisola antartica almeno negli ultimi 700 anni".

Tracciare il black carbon alla sua fonte

Per identificare la fonte del carbonio nero, il team di studio ha analizzato una serie di sei carote di ghiaccio raccolte dall'isola di James Ross e dall'Antartide continentale utilizzando l'esclusivo sistema di analisi delle carote di ghiaccio continuo di DRI. Il metodo utilizzato per analizzare il carbonio nero nel ghiaccio è stato sviluppato per la prima volta nel laboratorio di McConnell nel 2007.

Mentre il nucleo di ghiaccio dell'isola di James Ross ha mostrato un notevole aumento del carbonio nero a partire dall'anno 1300, con livelli triplicati nei 700 anni che seguirono e con un picco durante il 16 ^ns e 17 ^ns secoli, i livelli di carbonio nero nei siti dell'Antartide continentale durante lo stesso periodo di tempo sono rimasti relativamente stabili.

Andreas Stohl, dottorato di ricerca, dell'Università di Vienna ha condotto simulazioni di modelli atmosferici del trasporto e della deposizione di carbonio nero nell'emisfero australe che hanno supportato i risultati.

"Dai nostri modelli e dal modello di deposizione sull'Antartide visto nel ghiaccio, è chiaro che la Patagonia, Tasmania, e la Nuova Zelanda erano i punti di origine più probabili dell'aumento delle emissioni di carbonio nero a partire dal 1300 circa, " ha detto Stohl.

Dopo aver consultato i registri paleofire di ciascuna delle tre regioni, restava una sola possibilità praticabile:Nuova Zelanda, dove i registri del carbone hanno mostrato un forte aumento dell'attività del fuoco a partire dall'anno 1300. Questa data ha coinciso anche con l'arrivo previsto, colonizzazione, e il successivo incendio di gran parte delle aree boschive della Nuova Zelanda da parte del popolo Maori.

Questa è stata una conclusione sorprendente, data la superficie relativamente piccola della Nuova Zelanda e la distanza (quasi 4, 500 miglia), quel fumo avrebbe viaggiato per raggiungere il sito del nucleo di ghiaccio sull'isola di James Ross.

"Rispetto alla combustione naturale in luoghi come l'Amazzonia, o Africa meridionale, o Australia, non ti aspetteresti che i Maori che bruciano in Nuova Zelanda abbiano un grande impatto, ma lo fa sull'Oceano Meridionale e sulla Penisola Antartica, " ha detto Chellman, assegnista di ricerca presso DRI. "Essere in grado di utilizzare i record delle carote di ghiaccio per mostrare gli impatti sulla chimica atmosferica che hanno raggiunto l'intero Oceano Antartico, ed essere in grado di attribuirlo all'arrivo e all'insediamento dei Maori in Nuova Zelanda 700 anni fa è stato davvero sorprendente."

Impatti della ricerca

I risultati dello studio sono importanti per una serie di motivi. Primo, i risultati hanno importanti implicazioni per la nostra comprensione dell'atmosfera e del clima della Terra. I modelli climatici moderni si basano su informazioni accurate sul clima passato per fare proiezioni per il futuro, in particolare sulle emissioni e le concentrazioni di carbonio nero che assorbe la luce legate al bilancio radiativo della Terra. Sebbene si presuma spesso che gli impatti umani durante i tempi preindustriali fossero trascurabili rispetto allo sfondo o alla combustione naturale, questo studio fornisce nuove prove del fatto che le emissioni da incendi causati dall'uomo hanno avuto un impatto sull'atmosfera terrestre e forse sul suo clima molto prima, e su scale molto più grandi, di quanto precedentemente immaginato.

Secondo, Le ricadute della combustione della biomassa sono ricche di micronutrienti come il ferro. La crescita del fitoplancton in gran parte dell'Oceano Antartico è limitata ai nutrienti, quindi l'aumento delle ricadute dovute alla combustione dei Māori ha probabilmente portato a secoli di una maggiore crescita del fitoplancton in vaste aree dell'emisfero australe.

Terzo, i risultati affinano ciò che si sa circa i tempi dell'arrivo dei Maori in Nuova Zelanda, uno degli ultimi luoghi abitabili sulla terra ad essere colonizzato dall'uomo. Le date di arrivo dei Maori basate sulle date al radiocarbonio variano dal 13 ^ns a 14 ^ns secolo, ma la datazione più precisa resa possibile dai record del nucleo di ghiaccio individua l'inizio di incendi su larga scala dai primi Maori in Nuova Zelanda al 1297, con un'incertezza di 30 anni.

"Da questo studio e da altri lavori precedenti che il nostro team ha svolto come il 2, Inquinamento da piombo di 000 anni nell'Artico dall'antica Roma, è chiaro che le registrazioni delle carote di ghiaccio sono molto preziose per conoscere gli impatti umani passati sull'ambiente, "Ha detto McConnell. "Anche le parti più remote della Terra non erano necessariamente incontaminate in epoca preindustriale".