Il ciclo di Bray di 2400 anni. Parte B

Nella Parte A abbiamo stabilito l’esistenza di un ciclo climatico di circa 2400 anni, scoperto nel 1968 da Roger Bray. Questo ciclo climatico è correlato nel periodo e nella fase con un ciclo di circa 2400 anni nella produzione di isotopi cosmogenici, che corrisponde a gruppi di grandi minimi solari in momenti di brusco raffreddamento e deterioramento del clima. La relazione tra l’attività solare e la produzione di isotopi cosmogenici negli ultimi secoli conferma che il ciclo solare di circa 2400 anni è all’origine del ciclo climatico.

Variabilità solare del ciclo di 2400 anni

La datazione al radiocarbonio fu sviluppata da Willard Libby nel 1952 sulla base dell’idea che i campioni di carbonio biologico che riflettevano la proporzione atmosferica ¹⁴C/¹²C al momento della vita si sarebbero progressivamente impoveriti di ¹⁴C a causa del decadimento radioattivo dell’isotopo, fornendo così un orologio per misurare il tempo trascorso. Ma Libby ha avvertito che non c’era alcuna garanzia che il rapporto ¹⁴C/¹²C fosse costante nel tempo. Per questo motivo, a partire dagli anni ’60, è stato compiuto un notevole sforzo per determinare la proporzione di ¹⁴C nell’atmosfera nei millenni passati. La curva di calibrazione così ottenuta (figura 57) viene utilizzata per convertire le date del radiocarbonio in date in tempo reale. Ma l’orologio al radiocarbonio non funziona a velocità costante come l’orologio in tempo reale. Ci sono momenti in cui l’orologio al radiocarbonio scorre più velocemente e altri in cui scorre più lentamente, creando delle irregolarità nella curva di calibrazione (figura 57, ovali e punte di freccia). Il fatto che l’orologio al radiocarbonio scorra più velocemente (i valori Y diminuiscono più rapidamente nella figura 57) implica che il rapporto ¹⁴C/¹²C sta deviando verso l’alto, poiché i campioni con più ¹⁴C sono più recenti. Ciò significa che o il ¹⁴C viene prodotto a un ritmo più elevato o che la CO₂ totale sta diminuendo mentre il ¹⁴C non diminuisce. La maggior parte degli scienziati ritiene che la prima spiegazione contribuisca maggiormente ai cambiamenti osservati, perché la percentuale di ¹⁴C è così piccola nell’atmosfera (~ 10-12) da richiedere cambiamenti molto grandi nella CO₂ totale per produrre le alterazioni che possono essere spiegate da piccoli aumenti di ¹⁴C. E sappiamo dalle registrazioni delle carote di ghiaccio che le variazioni di CO₂ sono state relativamente piccole durante l’Olocene. Dalla fine degli anni ’70 è stato utilizzato un modello del ciclo del carbonio per spiegare l’effetto delle variazioni di CO₂ sulla datazione al radiocarbonio. Pertanto, la migliore spiegazione per l’accelerazione osservata nell’orologio del radiocarbonio è che il tasso di produzione dei raggi cosmici nell’atmosfera sia aumentato a causa di una diminuzione del flusso magnetico solare che si verifica quando il Sole si trova in un periodo prolungato di bassa attività noto come grande minimo solare (GSM). Questa conclusione è supportata dalla stessa variabilità mostrata da un altro isotopo cosmogenico, il ¹⁰Be, la cui deposizione non dipende dal ciclo del carbonio.

Figura 57. Deperimento del radiocarbonio e attività solare. La curva di calibrazione del radiocarbonio (IntCal13) non è correlata ai cambiamenti climatici ed è stata ottenuta grazie agli sforzi di centinaia di ricercatori nel corso di decenni per fornire un modo accurato di misurare il tempo trascorso da quando un campione biologico ha smesso di vivere. La curva di calibrazione presenta periodi di tempo nel passato in cui si è verificata una deviazione evidente dalla linearità (ovali e punte di freccia). Cinque di questi periodi (ovali) sono separati da multipli di ~ 2450 anni che delimitano un ciclo del ¹⁴C. La ricostruzione dell’attività solare dagli isotopi cosmogenici ¹⁰Be e ¹⁴C mostra che questi periodi corrispondono a periodi di produzione isotopica insolitamente elevata, interpretati come grandi minimi solari come i minimi di Spörer e Maunder. Questi periodi corrispondono esattamente ai minimi del ciclo climatico di Bray (barre blu). Fonte: A.K. Kern et al., 2012. Paleo. 329-330, 124-136.

Dai primi dati sulla produzione di ¹⁴C disponibili alla fine degli anni ’60, Roger Bray notò una corrispondenza tra i cambiamenti climatici e la produzione di radiocarbonio (Bray, 1968), definendo così sia un ciclo climatico che un ciclo di variabilità solare. Questo lo portò a proporre che le variazioni dell’attività solare fossero responsabili dei cambiamenti climatici. Il ciclo solare è chiaramente visibile nei dati del radiocarbonio, grazie all’intervallo di circa 2450 anni di maggiore produzione di ¹⁴C a 12800-12650, 10300-10100, 5350-5200, 2800-2650 e 600-400 BP, che corrispondono a tutti i minimi di Bray nell’Olocene e nel Younger Dryas , ad eccezione di B⁴, che non presenta una firma di produzione di ¹⁴C altrettanto evidente (figura 57 ovali).

Il ciclo solare di Bray è stato nuovamente identificato da J. C. Houtermans nella sua tesi di dottorato del 1971 e da allora è stato confermato più volte in modo indipendente. L’incertezza sulla posizione di B^₄, che dovrebbe cadere intorno a 7,8 kyr BP, insieme a un’attività solare molto bassa intorno a 8,3 e 7,3 kyr BP, oltre alla presenza di altri periodi di produzione di ¹⁴C molto elevata tra 11,5 e 9 kyr BP (figura 57, punte di freccia), ha fatto sì che diversi studi differissero nella lunghezza del ciclo solare di Bray, compresa tra 2200 e 2600 anni a seconda della metodologia utilizzata. I migliori studi, tuttavia, stabiliscono la durata del ciclo di attività solare di Bray tra 2400-2500 anni, e quindi viene comunemente indicato come ciclo di ~ 2400 anni. Alla fine degli anni ’80 Sonnet e Damon, pur essendo a conoscenza degli studi di Bray e Houtermans, decisero, contro la consuetudine, di chiamare il ciclo non con il nome del suo scopritore, ma con il nome di Hallstattzei (in seguito Hallstatt) per una transizione culturale tra il tardo bronzo e l’inizio del ferro in un sito archeologico austriaco durante il minimo B^₂ del ciclo, 2800 anni fa. L’inappropriatezza di un nome culturale umano di un periodo particolare per un ciclo solare che agisce da decine di migliaia e probabilmente milioni di anni (Kern et al., 2012), oltre all’ingiustizia di ignorare il suo scopritore, richiedono che il ciclo sia correttamente rinominato ciclo di Bray.

Una particolarità del ciclo solare di circa 2400 anni è che modula l’ampiezza e la fase del ciclo solare di de Vries di circa 210 anni (Sonett, 1984; Hood & Jirikowic, 1990). L’ampiezza del ciclo di de Vries è massima in corrispondenza dei minimi del ciclo di Bray (figura 58) e minima a metà tempo tra i minimi, al punto da diventare impercettibile.

Figura 58. Modulazione del ciclo di de Vries da parte del ciclo di Bray. Ricostruzione dell’attività delle macchie solari dai dati ¹⁴C (pannello superiore) e relativo spettro wavelet. I pannelli di sinistra e di destra raffigurano rispettivamente gli spettri wavelet 2D e globale. I pannelli superiore e inferiore corrispondono a periodi di 500-5000 anni e 80-500 anni. Le ombreggiature scure e chiare indicano alta/bassa potenza. Fonte: I.G. Usoskin 2013. Living Rev. Solar Phys. 10, 1. È noto dal 1984 che il ciclo solare di de Vries, della durata di circa 208 anni, è fortemente modulato dal ciclo solare di Bray, della durata di circa 2400 anni, tanto che l’ampiezza del ciclo di de Vries è massima in corrispondenza dei minimi del ciclo di Bray e minima in mezzo ai due minimi, al punto da diventare impercettibile. L’analisi wavelet delle ricostruzioni dell’attività solare mostra che la potenza di 208 anni si accumula in prossimità dei minimi del ciclo di Bray (barre blu). La causa di questa modulazione è sconosciuta, ma indica che i due cicli non sono indipendenti.

Questa proprietà di alcuni cicli solari brevi, di essere modulati dai cicli lunghi, può essere osservata nella registrazione delle macchie solari degli ultimi 400 anni, dove si nota che sia i minimi del ciclo di de Vries che quelli del ciclo centenario mostrano un’attività progressivamente maggiore man mano che ci si allontana dai minimi di Bray e millenari, diventando meno evidenti con il passare del tempo (figura 59). È così che l’attività solare è aumentata negli ultimi 400 anni, riducendo i periodi di attività inferiore alla media, grazie a questa modulazione.

Figura 59. Modulazione dei cicli solari brevi durante l’era dei telescopi. Numero di gruppi di macchie solari (curva nera) ricostruito fino al 1610 d.C.. Curva rossa, funzione empirica adattata per il ciclo solare centenario con un periodo di 103 anni descritto da B. Tan, 2011. Astrophys. Space Sci. 332, 65-72. Il ciclo centenario (scala arancione) presenta minimi di intensità decrescente al 1700, 1805 (SC^₅), 1910 (SC14) e 2015 (SC^₂₄), passando dal minimo millenario a ~ 1600 d.C. al massimo millenario a ~ 2100 d.C.. Il ciclo pentadecadale è mostrato anche come barre arancioni più corte tra i minimi centenari. Si può notare anche la modulazione del ciclo di de Vries (scala blu), poiché il minimo di ~ 1675 d.C. è molto più basso del minimo di ~ 1885 d.C.. Ci si può aspettare che il minimo di ~ 2095 d.C. sia appena percettibile. Pertanto, a partire dal minimo di Bray a ~ 1500 d.C., si osserva una maggiore attività solare ad ogni successivo minimo centenario.

La modulazione del ciclo di de Vries da parte del ciclo di Bray permette di identificare i suoi minimi durante l’ultimo periodo glaciale, quando i drastici cambiamenti climatici oscurarono il ciclo climatico di circa 2400 anni e resero meno affidabile il record cosmogenico. Adolphi et al. (2014) hanno isolato il segnale di 180-230 anni contenente il ciclo di de Vries nei dati di produzione di ∆¹⁴C e di flusso di ¹⁰Be tra 22 e 10 kyr BP. Questo segnale mostra la modulazione del ciclo di Bray di 2400 anni, permettendo di identificare, anche se in modo impreciso, la posizione dei minimi di Bray B_⁷-B_⁹ (figura 60) a ~ 15, 17,6 e 20,5 kyr BP. Se corrette, queste date supportano una periodicità del ciclo solare di Bray tra i 2450-2500 anni, avvalorando ulteriormente la sua stretta associazione con il ciclo climatico, che appare anch’esso più vicino ai 2500 che ai 2400 anni. Gli autori propongono inoltre che, durante l’Ultimo Massimo Glaciale, i minimi solari siano correlati a valori più negativi di δ¹⁸O nel ghiaccio (temperature più basse) e siano accompagnati da un aumento dell’accumulo di neve e dell’apporto di sale marino nella Groenlandia centrale (Adolphi et al., 2014). Ciò supporta l’idea che il ciclo climatico di Bray agisca anche durante i periodi glaciali.

Figura 60. Il ciclo di Bray durante l’ultimo massimo glaciale. a). Ricostruzione del flusso di ¹⁰Be utilizzando i tassi di accumulo e la modellazione del flusso di ghiaccio dalla carota di ghiaccio GRIP. b). Concentrazione di ¹⁴C dopo la correzione per il frazionamento e il decadimento, dagli anelli degli alberi (rosa) e dallo speleotema H_⁸² della Grotta Hulu (nero). c). Tasso di produzione di ¹⁴C (speleotema H82, nero) e flusso di ¹⁰Be (arancione), normalizzati per visualizzare solo la variabilità nella fascia 180-230 anni per catturare il ciclo solare di de Vries (208 anni). Fonte: F. Adolphi et al., 2014. Nature Geo. 7, 662-666. A causa della modulazione del ciclo di de Vries da parte del ciclo di Bray, i periodi di massima variabilità di de Vries corrispondono ai minimi del ciclo di Bray e sono distanziati di ~ 2450 anni. GS, Greenland stadial; GI, Greenland interstadial.

La relazione sole-clima

Data la forza della correlazione tra i cicli passati di cambiamento climatico e i cicli di produzione e deposizione di isotopi cosmogenici, come il ciclo di Bray, la relazione sole-clima è accettata in paleoclimatologia come non controversa. Sedici dei ventotto articoli (57%) le cui prove climatiche sono state esaminate in questa sede (si veda la parte A) affermano esplicitamente che i cambiamenti nella forzante solare sono probabilmente la causa dei cambiamenti climatici osservati, e solo uno li esclude esplicitamente. Allora, perché la relazione sole-clima è così controversa al di fuori del campo della paleoclimatologia?

“La realtà del Minimo di Maunder e le sue implicazioni sul cambiamento solare di base potrebbero essere solo un’altra sconfitta nella nostra lunga e perdente battaglia per mantenere il sole perfetto o, se non perfetto, costante e, se incostante, regolare. Il motivo per cui pensiamo che il sole debba essere uno di questi quando altre stelle non lo sono è più una questione sociale che fisica” (Eddy, 1976).

Ci sono tre obiezioni principali che gli oppositori della teoria solare-climatica sollevano, e due di esse saranno esaminate qui, in quanto pertinenti al ciclo di Bray. Poiché è innegabile la stretta relazione tra i cambiamenti climatici del passato e i cambiamenti nella registrazione degli isotopi cosmogenici, la prima obiezione consiste nell’affermare che la registrazione cosmogenica è probabilmente contaminata dal clima e quindi è più una registrazione climatica che una registrazione dell’attività solare. La seconda obiezione è che il sole è fortunatamente straordinariamente costante e quindi le piccole variazioni misurate nell’irradiazione solare totale (TSI) tra un massimo e un minimo di 11 anni sono di circa lo 0,1% e producono un effetto molto piccolo, quasi impercettibile, sul clima. Poiché non vi è alcuna indicazione che le variazioni siano state molto maggiori durante l’ultimo grande minimo solare, il minimo di Maunder, non conosciamo alcun meccanismo che produca i cambiamenti climatici osservati. La terza obiezione è che negli ultimi quattro decenni l’attività solare e le temperature globali sono andate in direzioni opposte. Affronteremo questa obiezione in modo più dettagliato in un prossimo articolo, ma per il momento è sufficiente dire che l’attività solare è solo una delle numerose forzanti che agiscono sul clima e quindi non ci si deve aspettare che le temperature seguano sempre l’attività solare, anche se la teoria è corretta.

Che il record degli isotopi cosmogenici sia influenzato dai cambiamenti climatici è noto fin dall’inizio. Il record di ∆¹⁴C è influenzato dai cambiamenti nel ciclo del carbonio. Quando gli oceani si raffreddano, assorbono più CO2 e, per un tasso di produzione costante, il rapporto ¹⁴C/¹²C aumenta. I cambiamenti nella vegetazione vanno in senso opposto, poiché le piante rilasciano CO₂ durante i periodi di raffreddamento. Su una scala da anni a circa un decennio domina la risposta più rapida delle piante, mentre per periodi da decenni a millenni domina la risposta più lenta degli oceani. La ricostruzione dell’attività solare dal ∆¹⁴C include un modello del ciclo del carbonio, di solito un box-model, ma i cambiamenti del livello del mare associati allo scioglimento delle calotte glaciali durante la deglaciazione sono di solito considerati troppo grandi per essere modellati correttamente e quindi le ricostruzioni dell’attività solare dal ∆¹⁴C di solito coprono solo l’Olocene. La deposizione di ¹⁰Be ai poli è influenzata dalle eruzioni vulcaniche stratosferiche e dai tassi di precipitazione. I tassi di SO₂ vulcanica e di precipitazione misurati dalle carote di ghiaccio sono presi in considerazione quando si ricostruisce l’attività solare dal ¹⁰Be. Il livello generalmente molto buono di accordo tra le ricostruzioni dell’attività solare da ∆¹⁴C e ¹⁰Be per l’Olocene indica che qualsiasi contaminazione residua deve agire in modo simile sui diversi percorsi di deposizione di entrambi gli isotopi. Ciò è possibile in quanto un raffreddamento significativo aumenterebbe il ∆¹⁴C a causa di un maggiore assorbimento di CO2 da parte degli oceani, mentre potrebbe aumentare il ¹⁰Be riducendo i tassi di precipitazione. Ma poiché ogni proxy climatico richiede un’attenta valutazione dei molti fattori che lo influenzano, come i tassi di sedimentazione o la forza di risalita, per fornire informazioni accurate, la questione non è se ci sia contaminazione climatica nel record cosmogenico, ma se il record ricostruito fornisca un proxy sufficientemente buono per l’attività solare.

Un metodo per rispondere a questa domanda consiste nell’esaminare la ricostruzione degli isotopi cosmogenici nel periodo in cui disponiamo di informazioni sull’attività solare provenienti da altre fonti che non possono essere influenzate dal clima. Il confronto tra le registrazioni cosmogeniche degli ultimi 400 anni e quelle delle macchie solari mostra un ottimo livello di accordo (figura 61), nonostante questo periodo sia stato caratterizzato da intensi cambiamenti climatici, dalla profondità della LIA all’attuale riscaldamento globale. Le aurore sono tanto più frequenti quanto più alta è l’attività solare e, utilizzando i record storici delle aurore che risalgono a 1000 anni fa, osserviamo che la correlazione rimane positiva per l’intero periodo e che si possono riconoscere chiaramente massimi e minimi simili, compreso un periodo di alta attività solare e di aurore frequenti intorno al 1100 d.C., all’epoca del noto Periodo Caldo Medievale (Hood & Jirikowic, 1990; figura 61 b). La conclusione è che, con ragionevoli aspettative, il record cosmogenico riflette l’attività solare e quindi è un utile proxy per essa.

Figura 61. Correlazione tra produzione di isotopi cosmogenici e attività solare. a). Funzione di modulazione solare basata su ¹⁰Be (curva grigia) e ¹⁴C (curva nera), dopo un filtraggio passa-basso a una frequenza di taglio di 1/20 yr^-1. Fonte: R. Muscheler et al., 2007. Quat. Sci. Rev. 26, 82-97. b). Record di frequenza aurorale da fonti storiche. Fonte: L.L. Hood & J.L. Jirikowic 1990. In “Climate Impact of Solar Variability” NASA Conf. Proc. 98-105. c). Numero di macchie solari. Barre grigie, grandi minimi solari. Barre arancioni, posizione dei minimi di de Vries, distanziati di ~ 210 anni. L’attività solare concorda bene con la produzione di isotopi cosmogenici, indicando che sono un valido proxy dell’attività solare.

Poiché il record cosmogenico ha registrato fedelmente la variabilità solare centenaria per gli ultimi mille anni, come determinato dai record aurorali, e per gli ultimi 400 anni, come determinato dal numero di macchie solari, Hood e Jirikowic (1990) forniscono un altro argomento a favore dell’origine solare del ciclo di Bray di circa 2400 anni. Se il ciclo di Bray fosse di origine terrestre, la modulazione che produce sul ciclo di de Vries (Sonett, 1984) non dovrebbe essere osservabile nelle registrazioni dell’attività solare e il ciclo di circa 210 anni dovrebbe apparire non modulato nei fenomeni di attività solare, come le macchie solari o le aurore. Tuttavia, come mostra la figura 61, la modulazione è chiaramente osservabile, poiché i minimi del ciclo di de Vries corrispondenti ai minimi di Spörer e Maunder (dV^₂ e dV^₃, figura 61) presentano un’attività solare inferiore rispetto ai minimi adiacenti. Anche in questo caso, l’unica conclusione possibile è che la modulazione causata dal ciclo di ~ 2400 anni, e il ciclo stesso, siano anch’essi di origine solare.

Un ulteriore sostegno all’implausibilità di una contaminazione climatica del record cosmogenico di tale portata da renderlo inadeguato a determinare l’attività solare passata viene dallo studio di un altro ciclo climatico. Diversi ricercatori hanno identificato un ciclo di 1500 anni che non compare nelle registrazioni cosmogeniche durante l’Olocene. Kern et al. (2012) hanno identificato questo ciclo, così come i cicli di Bray e millenari, in un sedimento lacustre del Miocene risalente a 10,5 millenni fa (figura 62 b). Il fatto che questi cicli siano così antichi dimostra la stabilità delle loro cause nel tempo, nonostante i numerosi cambiamenti subiti dalla Terra. All’interno dell’Olocene, il ciclo di 1500 anni è stato identificato in un record della costa dell’Alaska di deposizione di ferro da parte del ghiaccio di deriva del mare di Kara (Darby et al., 2012; figura 62 d). È chiaro che il ciclo climatico di 1500 anni non ha lasciato traccia nel record cosmogenico (figura 62 a, b). È difficile sostenere che alcuni cicli climatici contaminino notevolmente il record cosmogenico, mentre altri non lo fanno.

Figura 62. Il ciclo climatico di 1500 anni non risponde a una frequenza solare. a). Il periodogramma Lomb-Scargle dell’attività delle macchie solari dell’Olocene rileva cicli solari noti, tra cui il ciclo di de Vries (~ 208 anni), il ciclo millenario di Eddy (~ 970 anni) e il ciclo di Bray (~ 2200 anni), ma non un ciclo di ~ 1500 anni. b). Periodogrammi convertiti nel tempo di ~ 8200 anni, 10,5 milioni di anni fa, dati proxy climatici del Miocene da una carota di sedimento di 6 m del lago Pannon (Austria). Gli ostracodi, la suscettibilità magnetica (minerali magnetici) e la radiazione gamma (minerali radioattivi) rispondono a diverse condizioni climatiche. Gli ostracodi definiscono tre periodizzazioni principali a ~ 1000, ~ 1500 e ~ 2400 anni. Fonte: A.K. Kern et al., 2012. Paleo 329-330, 124-136. c). Analisi wavelet di una ricostruzione dell’attività solare da ¹⁰Be e ¹⁴C, che mostra la potenza dei cicli sulla lunghezza della serie temporale e la completa assenza di un ciclo di circa 1500 anni nel record solare. d). Analisi Wavelet della presenza di grani di ferro in un nucleo al largo delle coste dell’Alaska, come proxy del ghiaccio alla deriva del mare di Kara, che mostra una periodicità di circa 1500 anni. Fonte: D.A. Darby et al., 2012. Nat. Geo. 5, 897-900.

L’evento di 8,2 Kyr o quello di 7,7 Kyr?

Come esaminato nella parte A, esiste una grande incertezza tra i diversi autori riguardo alla posizione del quarto minimo del ciclo di Bray all’interno di un periodo di instabilità climatica che si estende tra 8,4 e 7,1 kyr BP (figure 52-56). Abbiamo poi visto che questa incertezza climatica corrisponde a un segnale poco chiaro nel record cosmogenico per il minimo B4 (figure 57 e 58), dove sono stati identificati più GSM. I cicli solari sono per loro natura irregolari: il ciclo di Schwabe, della durata di 11 anni, è stato registrato con una durata compresa tra i 9 e i 14 anni e mostra differenze molto ampie nell’ampiezza del numero di macchie solari (figura 59). Anche il ciclo di Bray non fa eccezione e può durare tra 2300 e 2600 anni, con una media di 2450-2500 anni. Il punto medio tra B5 e B3 cade a circa 7800 BP (figura 57). Poiché è importante conoscere l’effetto climatico dei minimi solari di Bray e identificare altri cicli climatici che agiscono durante l’Olocene, cercherò di identificare B4 con maggiore precisione.

L’evento di 8,2 kyr è stato uno dei maggiori cambiamenti climatici dell’Olocene e coincide con un improvviso calo dei livelli di metano di 100 ppb nelle carote di ghiaccio della Groenlandia (Kobashi et al., 2007; figura 38). Questo fenomeno è stato generalmente attribuito allo scoppio del lago Agassiz, datato a 8,3 kyr BP, che si ritiene abbia causato una temporanea riduzione della circolazione termoalina dell’Atlantico settentrionale (si veda il calo di salinità nella figura 53 b). Tuttavia, Rohling e Pälike (2005) hanno dimostrato che in molti proxy ben datati c’è stato un deterioramento climatico di fondo tra circa 8,5 e 8,0 kyr BP, punteggiato dal brusco scoppio dei laghi proglaciali a 8,3 kyr BP. Rohling e Pälike (2005) attribuiscono l’ampio deterioramento a una ridotta attività solare dovuta alla coincidenza temporale con i tre grandi minimi solari saheliani. Essi raccomandano cautela nell’attribuire effetti climatici globali all’esplosione dei laghi periglaciali e all’effetto dell’acqua di fusione sulla formazione delle NADW, a causa di questa coincidenza. L’effetto combinato del raffreddamento globale dovuto a questo minimo solare e del brusco raffreddamento regionale o emisferico dovuto all’evento dei laghi Agassiz e Ojibway è ciò che ha fatto sì che questo periodo tra 8,4 e 7,9 kyr BP subisse il più brusco calo di temperatura dell’Olocene, almeno nella regione del Nord Atlantico.

Uno studio dettagliato dell’idrologia della Valle del Rodano in Francia in un periodo di 1700 anni tra 8,5 e 6,8 kyr BP, condotto da Berger et al. (2016), identifica tre fasi multicentenarie fredde e umide separate da intervalli caldi e più secchi (figura 63). Durante i periodi freddo-umidi il fiume Citelle è passato a uno stile fluviale intrecciato, aumentando notevolmente il flusso d’acqua e il deflusso dei sedimenti. Questo cambiamento fluviale coincide con l’aumento dell’attività idrologica in altre parti d’Europa, con l’abbassamento delle temperature nella carota di ghiaccio GISP2 della Groenlandia e con l’avanzamento dei ghiacciai nelle Alpi (Berger et al., 2016; figura 63).

Figura 63. Indicatori idrologici e climatici durante il periodo 8,5-6,8 kyr BP. L’analisi idrologica definisce sette fasi nel sito di Lalo (Valle del Rodano, Francia). Quattro di esse corrispondono a periodi di formazione del suolo (pedogenesi), di meandri del fiume Citelle e di normale scarico dei sedimenti. Tre periodi a 8,2, 7,7 e 7,2 kyr BP mostrano un flusso del fiume Citelle intrecciato e un aumento del flusso e dello scarico dei sedimenti. Essi coincidono con periodi di temperature basse o in diminuzione in Groenlandia, con una ridotta attività solare, con un aumento dell’idrologia in altre parti d’Europa e con l’avanzamento dei ghiacciai delle Alpi. Le bande blu corrispondono a periodi più freddi nella calotta glaciale della Groenlandia e nelle aree alpine e a segnali più umidi negli idrosistemi occidentali/centrali, definendo gli eventi noti di 8,2, 7,7 e 7,2 kyr. Le lettere A, B e C indicano la suddivisione climatica tripartita del periodo 7,7-7,1. Fonte: J-F. Berger et al., 2016. Quat. Sci. Rev. 136, 66-84.

La prima fase fredda/umida corrisponde all’evento di 8,2 kyr e coincide con il cluster Sahel del GSM, mentre la seconda e la terza fase fredda/umida a 7,7 e 7,2 kyr BP coincidono con il cluster Jericho del GSM (figure 63 e 64). La prima e la terza fase sono separate da un millennio e anche da altri eventi climatici caratterizzati da bassa attività solare a 9,2 e 6,3 kyr BP (figura 64), indicando che si tratta dei minimi E9 ed E8 del ciclo solare Eddy di circa 1000 anni. Pertanto, l’evento di 7,7 kyr è identificato senza ambiguità come il minimo B4 del ciclo di Bray.

Figura 64. I grandi minimi solari si raggruppano ai minimi del ciclo di Bray. a). Ricostruzione dell’attività solare dell’Olocene (macchie solari) dai dati del ¹⁴C. Fonte: A.K. Kern et al., 2012. Paleo 329-330, 124-136. Le barre blu indicano i minimi del ciclo di Bray. Gli archi blu in alto mostrano una periodicità regolare di 2475 anni per confronto. Le caselle nere corrispondono ai grandi minimi solari vicini ai minimi del ciclo di Bray, con i loro nomi o iniziali. Le barre arancioni corrispondono ad alcuni dei minimi del ciclo solare di Eddy di circa 1000 anni, con la numerazione solo dei minimi a 8,3 (E9) e 7,3 (E8) kyr BP. Questa figura illustra la difficoltà di identificare correttamente B4, una causa della lunghezza variabile assegnata al ciclo da diverse analisi numeriche. b). Funzione di densità di probabilità (PDF) del tempo di occorrenza dei grandi minimi rispetto al tempo di occorrenza del minimo più vicino del ciclo di Bray, utilizzando l’analisi delle epoche sovrapposte. I tempi di occorrenza dei minimi del ciclo di Bray sono stati definiti considerando la media di due componenti dell’analisi dello spettro singolare secondo della ricostruzione del numero di macchie solari da ¹⁴C e ¹⁰Be, e sono indicati dai numeri nella figura. Fonte: I.G. Usoskin et al., 2016. A&A 587, A150.

Conclusioni

3) Il ciclo climatico di 2400 anni corrisponde per periodo e fase a un ciclo degli isotopi cosmogenici che evidenzia la coincidenza di eventi di brusco raffreddamento del clima con gruppi di grandi minimi solari e periodi prolungati di bassa attività solare.

4) L’evento di 8,2 kyr non appartiene al ciclo di Bray e deriva dalla coincidenza di un minimo del ciclo solare Eddy di circa 1000 anni con lo sviluppo del lago proglaciale Agassiz.

Riferimenti

Bibliography
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