Sondaggi nei ghiacci (2 parte)

Per determinare i cambi termici avuti durante le ultime glaciazioni in Antartide e Groenlandia, si analizza il frazionamento isotopico dell´ossigeno, dell´idrogeno e dell´azoto che le bolle di aria della neve che si deposita anno dopo anno conserva nelle varie cappe di ghiaccio al loro interno.
Ossigeno nel ghiaccio
Il frazionamento 18 O/ 16 O degli isotopi dell´ossigeno del ghiaccio e in rapporto con la temperatura atmosferica nella quale si é condensata e precipitata con la neve.
Le molecole di acqua pesante (H218O) tendono a evaporarsi dal mare con maggiore difficoltá, a condensarsi prima e a addentrarsi meno nei continenti rispetto alle molecole di acqua normale che sono piú leggere (H216O). Questa proprietá si acuisce con il freddo. Le anomalie del frazionamento del 18O/16O del ghiaccio (δ18O) si comparano con un campione di acqua oceanica. I valori di δ18O del ghiaccio sono sempre negativi, tanto nelle glaciazioni che nei periodi interglaciali giá che la parte 18O/16O dell´acqua di mare é sempre superiore a quella della neve precipiatata nella terraferma. Indicano più freddo quanto piú sono negativi.


Oggi possiamo provare che addentrandosi dalla costa verso l´interno della Groenlandia la temperatura diminuisce e il valore δ18O della neve superficiale anch´essa diminuisce. La diminuzione di δ18O é di un 1 ‰ per ogni por cada tratto in cui la teperatura si abbassa di 1,5°C. (In Antartide i rapporti sono un poco differenti). Usando queste relazioni come un paleotermometro, si puó calcolare teoricamente le temperature che c´erano quando si accumularono le successive cappe di ghiaccio. Le attuali relazioni tra cambio di temperatura e frazionamento isotopico non sono cambiati durante i vari cicli glaciali. Peró i calcoli rimangono un poco approssimati perché occorre tenere presente diversi aspetti climatologici. E cioé:

a) Il frazionamento isotopico della neve dipende piú della temperatura in altura, (lí si condensa il vapore acqueo) piuttosto della temperatura superficiale. Pertanto in caso di inversione termica, (frequenti in Antartide e Groenlandia, la temperatura al suolo sará stata molto piú fredda di quello che indica il valore di δ18O del ghiaccio.

b) Vi sono diverse temperature di condensazione se la neve cadeva in autunno e primavera rispetto a quella caduta in inverno. Ci possono essere stati delle modificazioni delle precipitazioni e per tanto l´evoluzione di δ18O possono non indicare correttamente l´evoluzione delle temperature medie annuali.
c) Ci possono essere stati variazioni nelle provenienza delle masse di aria che arrivarono ai manti ghiacciati e nella loro traiettoria che hanno seguito dal punto di evaporazione fino al punto della precipitazione e che puó avere una chiara influenza nel valore finale di δ18O.

In definitiva questo metodo dell´ossigeno ci indica la tendenza al riscaldamento o al raffreddamento ma é poco preciso per quanto riguarda le temperature.

Idrógeno del Ghiaccio
Come l´ossigeno nell´acqua puó essere pesante e leggera, anche l´idrogeno é al 99,99% di tipo leggero (H) peró vi é un 0,01% di idrogeno, chiamato DEUTERIO, (D) che pesa il doppio giá che contiene nel suo nucleo un protone e un neutrone.
Quando le molecole di ghiaccio contengono uno o due di quest idrogeni pesanti queste molecole sono piú pesanti rispetto alle molecole di ghiaccio che contengono idrogeno leggero.
Le variazioni di δ18O di δD non sono coincidenti. E precisamente le caractterístiche di queste differenze, che si chiama curva di eccesso del Deuterio, ci danno informazioni sulle variazioni termiche, sulla umiditá, e sulla superficie del mare da dive provengono tali molecole. (Vinneux, 1999).

L´ossigeno atmosferico intrappolato nel ghiaccio.
L´aria atmosferica e l´acqua di mare interscambiano i loro atomi di ossigeno in cicli che durano tra i 2000 e i 3000 anni attraverso i processi di fotosintesi e di respirazione del plancton. Durante questi cicli si finisce arricchendo di O18 l´ossigeno dell´atmosfera, cosí che il valore di δ18O dell´aria é superiore di un 23,5 ‰ al valore di δ18O dell´acqua oceanica. Quindi con un disfasamento temporale di alcuni millenni l´ossigeno atmosferico soffre un cambiamento nel suo frazionamento isotopico come quello sofferto nell´ossigeno del mare. Per questo, le variazioni di δ18O del carbonato cálcico dei foraminíferi marini, che dipendono dalla variazione di δ18O dell´acqua dell´oceano, si collegano positivamente con le variazioni di δ18O dell´atmosfera.

Allora, le variazioni di δ18O del carbonato di calcio dei foraminíferi marini dipendono dal contenuto isotopico di O18 dell´acqua marina (che a sua volta dipende dalla massa di ghiaccio accumulata nel continente e sottratta al mare) e anche dalla temperature delle acque in cui si formano le loro conchiglie. Grazie a queste analisi é possibile separare i cambi di temperatura dell´acqua di mare dai volumi di ghiaccio che si sono accumulati nei continenti dell´Antartide e della Groenlandia.

Isótopi di azoto
Un effetto dei cambi di temperatura nella colonna di ghiaccio é il frazionamento degli isotopi di azoto 15N/14N, e dell´ argon, 40Ar/36Ar, nell´aria. Dovuto ad un principio di diffusione termica possono identificarsi cambi rapidi di temperatura giá che i tali gas si distribuiscono in accordo con la loro massa quando esiste un gradiente di temperatura nella colonna in cui si trovano.Normalmente vi é un arricchimento del gas piú pesante nella parte piú fredda, e viceversa. Una deviazione dell´azoto pesante δ15N di 0,02‰ corrisponde a una diferenza di 1ºC .

Dagli studi recenti del frazionamento dell´azoto dell´aria intrappolato nei ghiacci della Groenlandia si é dedotto che i cambi di temperatura nei diversi periodi dell´ultima glaciazione furono molto piú rapidi di quanto si pensasse solo con le analisi degli isotopi dell´ossigeno nel ghiaccio. Con il metodo dell´azoto si evitano le distorsioni che si hanno col metodo dell´ossigeno dovute ai cambi dell´origene della fonte di umiditá e nella stagionalitá delle precipitazioni.

SAND-RIO

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26 pensieri su “Sondaggi nei ghiacci (2 parte)

  1. Un bel neo é apparso sul disco solare … forse fra qualche giorno si potrà osservare con un binocolo e la tecnica della proiezione. Volevo far vedere le macchie a mia figlia che ha ormai 10 anni spero di non doverne aspettare altri 10 per vederne qualcuna decente ….

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  2. Si ho visto Sand!

    Che schifo che mi fano!

    va beh…intanto la comparsa della nuova regione ha rifatto alzare il solar flux ad 88, d ora luglio rischiaseriamente di chiudere anche sopra febbraio ed essere così il mese finora con la media mensile più elevata del cico 24!

    Simon

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  3. Il minimo solare continua perché anche con i telescopi del XXI° secolo e telescopi spaziali e satelliti che spiano il Sole, questo ha solo prodotto granelli incontabili e qualche macchia debole magneticamente.

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  4. sand-rio :Il minimo solare continua perché anche con i telescopi del XXI° secolo e telescopi spaziali e satelliti che spiano il Sole, questo ha solo prodotto granelli incontabili e qualche macchia debole magneticamente.

    Appunto continuerà e lo vedremo sicuramente nei prossimi anni con l’inizio del SC25 che si ipotizza molto debole 😉

      (Quote)  (Reply)

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