Un cicle climàtic de 1860 anys per explicar fluctuacions dels boscos tirrènics durant l’actual període interglacial (Climatologia mediterrània, 24/2018)

L’holocè és definit com l’època geològica actual (etimològicament vol dir “completament recent”). D’acord amb la Comissió Internacional d’Estratigrafia, aquest època comença fa 11.700 anys. Paleoclimatològicament s’identifica amb el MIS-1, que al seu torn coincideix amb l’actual període càlid o interglacial, en el sentit que en l’estat “icehouse” actual de la Terra, que cobreix els darrers 34 milions d’anys, el període actual és relativament càlid, amb unes cobertes glacials polars limitades. L’Holocè, doncs, suposà la interrupció de la glaciació interior i l’assoliment d’un màxim tèrmic fa 9000-5000 anys. L’Holocè és subdividit en cinc cronozones: 1) preboreal (fins fa 9000 anys), 2) boreal (9000-8000 anys); 3) atlàntica (8000-5000 anys); 4) subboreal (5000-2500 anys); 5) subatlàntica (darrers 2500 anys). Aquestes cronozones reflecteixen la variabilitat que presenta l’Holocè a escala de mil·lennis. Existeixen també variacions a escala temporal inferior (segles, dècades). Amb la voluntat d’entendre aquesta periodicitat, i el seu patró espacio-temporal, Federico di Rita, de La Sapienza, ha liderat una recerca centrada en la Mediterrània Central i Occidental. En aquesta recerca han estudiat els declivis forestals recurrents en el Golf de Gaeta, tot constatant una periodicitat de 1860 anys. Aquesta periodicitat es vincula a un cicle climàtic de 1800 anys que respon a fluctuacions en l’activitat solar i en la intensitat dels corrents de capgirament de l’Atlàntic Nord, que transfereixen calidesa cap a regions septentrional. Di Rita et al. troben que declivis forestals i períodes d’eixutesa són detectables en els registres paleopalinològics i paleohidrològics de la Mediterrània sud-central. En registres paleohidrològics de la Mediterrània sud-occidental hi ha oscil·lacions coincidents, per bé que les condicions climàtiques en aquesta zona són relativament més humides. En un article que publica aquesta setmana Scientific Reports, Di Rita et al. ofereixen un quadre de com s’integren la circulació nord-atlàntic, el patró est-atlàntic, l’anticicló nord-africà, els desplaçaments la zona de convergència intertropical, la fluctuació en l’activitat solar i la intensitat dels corrents de capgirament en determinar aquest gran cicle climàtic i forestal de 18-19 segles.

El Golf de Gaeta, retratat per Luigi Versacci el desembre del 2005. El clima de Gaeta és típicament mediterrani, amb una forta variabilitat espaial de les condicions meteorològiques. És a l’hivern on tenen lloc les situacions de ciclogènesi local més fortes

Dotze mil·lennis d’Holocè

El palinòleg Federico Di Rita és investigador post-doctoral al Departament de Biologia Ambiental de la Universitat la Sapienza de Roma, amb seu al Piazzale Aldo Moro. Donatella Magri és professora associada d’aquest departament. Magri aplica la palinologia en l’estudi de la dinàmica de la vegetació a Europa durant el quaternari.

William J. Fletcher és investigador del grup QEG (Quaternary Environments and Geoarchaeology) del Department of Geography de la School of Environment, Education and Development de la University of Manchester.

Josu Aranbarri és un geògraf físic i palinòleg interessat en les respostes de la vegetació a les oscil·lacions climàtiques del quaternari. Treballa al Departament de Geografia, Prehistòria i Arqueologia de la Universitat del País Basc, a Gasteiz.

La geòloga Giulia Margaritelli treballa a l’Istituto per l’Ambiente Marino Costiero (IAMC), centre d’adscrit al Consiglio Nazionale delle Ricerche, i que té a la Calata Porta di Massa, dins del Port de Nàpols. El geòleg i paleoclimatòleg Fabrizio Lirer (*Nàpols, 1970) és investigador des de fa 11 anys a l’IAMC.

Di Rita fou qui proposà i liderà aquest projecte de recerca, finançat pel programa NextData i per la mateixa Sapienza (projecte RM11715C820D1E6F). Di Rita realizà les anàlisis palinològiques i estatístiques. Di Rita i Magri desenvoluparen conjuntament el marc interpretatiu i redactar el primer manuscrit. Lirer i Margaritelli, que dugueren a terme les campanyes de perforació i submostreig, aportaren interpretacions per a la Mediterrània Central. Fletcher i Aranbarri contribuïren amb interpretacions per a la Mediterrània Occidental. El text consensuat pels sis autors fou rebut per la revista el 23 de gener del 2018, i acceptat el 25 de maig. El 12 de juny era publicat a Scientific Reports.

Di Rita et al. sostenen que per entendre la rellevància de l’actual canvi climàtic i fer-ne projeccions de futur cal entendre les tendències de llarg termini els patrons espacials de la variabilitat climàtica en l’actual període interglacial. Aquesta variabilitat climàtica es pot estudiar des de diferents escales temporals, però en totes elles participen, si fa no fa, processos i mecanismes comuns. En aquesta recerca ells s’ocupen del component de més baixa freqüència, és a dir el de major durada, que es compta en termes de mil·lennis.

La periodicitat climàtica a gran escala en l’Holocè fou introduïda per Gerard C. Bond (1940-2005) fa més de 20 anys. Estudiant la regió nord-atlàntica, Bond identificà un cicle quasi-periòdic de 1500 anys, que ell provà d’atribuir a la interacció d’oscil·lacions de l’activitat solar, de la intensitat de corrents oceànics, de processos mareals i atmosfèrics i del camp geomagnètic. Hom ha volgut veure aquests cicles de Bond a l’àrea mediterrània i al subcontinent europeu en forma de transicions de situacions càlides a fredes i de situació humides a àrides. La periodicitat fou revisada a l’alça, fins a 1600-1800 anys per Maxime Debret.

Aquestes oscil·lacions no són pas geogràficament uniformes a la Conca Mediterrània. Els impactes hidrològics podien ser molt contrastats entre les regions septentrionals (latituds superiors a 40ºN) i les meridionals. També hi havia contrastos entre la Mediterrània Occidental (o Mediterrània proximal, respecte de l’Atlàntic) i la Mediterrània Central i Oriental (Mediterrània distal). Així doncs, s’explicà que en la segona meitat del III mil·lenni a.C. hi hagués un declivi forestal a les regions centrals de la Mediterrània per latituds inferiors a 43ºN, mentre que altres regions de la Mediterrània no experimentessin aquesta tendència.

Dos testimonis de sediments del Golf de Gaeta

Di Rita et al. obtenen el seu registre a partir de dos testimonis obtinguts del Golf de Gaeta, a uns 15 km del litoral i a una fondària de 93 m per sota del nivell de la mar:
– SW104_C5, de 108 cm de llarg, extret de 40º58’24,9993’’N, 13º47’03,040’’E.
– C5, de 710 cm de llarg, extret de 40º58’24,953’’N, 13º47’02,514’’E.

Aquests testimonis foren recollits en el marc del creuer oceanogràfic AMICA2013, a bord del R/V Urania. Els dos testimonis foren recollits de punts separats per 10 metres, i la correlació estratigràfica es basà en senyals de susceptibilitat magnètica. El pic més distintiu de susceptibilitat magnètica es trobava en el punt 61 cm de SW104_C5 i en el punt 48 cm de C5, i es corresponen a la capa de tefra de l’erupció del Vesuvi del 1906.

L’erupció del Vesuvi entre el 4 i el 21 d’abril del 1906 fou la més gran d’aquest volcà en el segle XX

La cronologia d’aquest registre sedimentari es basa en mesures de 210Pb i de 137Cs per als 60 cm superiors. A la capa de tefra corresponent a l’erupció vesuviana del 1906 (53 cm), cal sumar altres capes a 319 cm (erupció del Vateliero-Ischia del segle V a.C.), a 403 cm (erupció del Capo Miseno, del 1800 a.C.), a 414 cm (erupció d’Astroni3, del 2200 a.C.) i a 437 cm (erupció d’Agnano M. Spina, del 2370 a.C.). El baix contingut de carboni dels sediments impedeix aplicar-hi la tècnica del 14C. Sí s’hi pot identifica el pic de la forma levogira del foraminífer Globorotalia truncatulinoides (que escau a la Mar Tirrena vers l’any 1718 d.C.) i el període de màxima abundància del foraminífer Globigerinoides quadrilobatus (1700-700 a.C.). Un altre factor de datació és l’abundància relativa d’oxigen-18 (δ18) en Globigerinoides ruber comparada en la que es troba en altres testimonis obtinguts al Golf de Salern i al Golf de Tarant.

L’anàlisi palinològica es dugué a terme en els 512 cm superiors de la seqüència composta. La major part dels sediments corresponen un gra fi, de color gris clar, i de procedència semipelàgica. Cent mostres foren tractades químicament (HCl 37%, HF 40%, NaOH 20%). Tenien present únicament el pol·len terrestre, és a dir descartant el pol·len de plantes aquàtiques, les espores de falgueres. En cada mostra comptaven uns 200 grans de pol·len terrestre.

De cada mostra s’obtingué el percentatge de pol·len d’espècies arbòries respecte del total de pol·len terrestre.

5500 anys d’història forestal del Golf de Gaeta

Diagrama palinològic del testimoni SW104_C5-C5

Els testimonis emprats permeten reconstruir la història de la vegetació al llarg del Golf de Gaeta en els darrers 5500 anys. Al principi d’aquest període (3500 a.C.), la coberta forestal era integrada per un bosc mixt temperat-mediterrani, amb domini del gènere Quercus (tant alzines de foliació perenne com roures de foliació caduca). Vers el 2800 a.C. hi ha un declivi forestalm, que culmina vers el 2200 a.C., i que perdura fins el 2100 a.C.: aquest declivi es deu sobretot a una retrocés d’espècies de foliació perenne de Quercus. Després d’això hi ha un nou període de desenvolupament forestal, que s’allarga 1200 anys, i que es caracteritza per un augment tant d’espècies perennes com caduques dels gèneres Quercus, Carpinus i Fagus. El 900 a.C. començà un nou declivi forestal, força abruptament. S’assoleix un mínim forestal en els segle VIII i VII a.C., i el període de declivi es perllonga fins el 300 a.C. Entre el 300 a.C. i el 800 d.C. hi ha una expansió forestal, a la que contribueixen poblacions naturals de pins, però també les plantacions silvícoles de l’època romana (Castanea, Olea, Vitis, Juglans). A partir del 800 d.C. i fins el 1800 d.C. hi ha un declivi forestal, concentrat en dos períodes de davallada (el primer entre el 800-1150 d.C. i el segon entre 1550-1800 d.C.), interromputs per una moderada expansió de les alzines entre els segles XII-XVI. En els dos darrers segles, el Golf de Gaeta ha experimentat una nova expansió d’arbrat, fonamentalment antropogènica, a base de Pinus, Castanea, Olea, Vitis i Juglans. Les dades palinològiques coincideixen pel que fa a l’expansió recent de Pinus a allò que donen les dades documentals sobre plantacions de pins.

L’impacte humà al Golf de Gaeta es concentra en els darrers dos mil·lennis. Hi ha una obertura general i progressiva del bosc. Com que els sediments són marins, cal tindre present que el pol·len de cereals tendeix a presentar una menor capacitat de dispersió que el pol·len d’altres espècies. De totes maneres, sembla que les principals fluctuacions forestals es corresponen a fluctuacions climàtiques.

L’anàlisi d’aquestes fluctuacions permet la identificació d’un cicle de 1865 anys.

Una periodicitat de 1860 anys

Cicles climàtics de 1800 anys han estat reconeguts en diferents estudis paleoambientals. Aquesta periodicitat ha estat atribuïda a forces mareals determinades per cicles orbitals. Els dos pics darrers d’aquests cicles haurien coincidit amb el col·lapse de la civilització accàdia (2200 a.C.) i amb la Petita Edat de Gel (segles XVII-XIX). Aquests cicles també han estat vinculats a l’activitat solar (que es pot rastrejar en sediments a través de la concentració de nitrat, de 10Be i de 14C) i a la circulació termohalina de l’Atlàntic.

Mediterrània Occidental i Mediterrània Central

Di Rita et al. comparen els registres palinològics del Golf de Gaeta amb els de l’MD95-2043, un testimoni de la mar d’Alboran. Si bé els dos registres mostren periodicitats similars, la resposta que ofereixen a aquest cicle és justament oposada. La Mediterrània Occidental sembla més exposada a factors d’origen atlàntic, de manera que refredaments atlàntics s’associen amb màxims pluvials hivernals.

L’Oscil·lació Nord-Atlàntica (NAO) consisteix en fluctuacions en la diferència entre la pressió atmosfèrica a nivell del mar entre les baixes pressions d’Islàndia i les altres pressions de les Açores. En períodes de domini de NAO negatiu, les tempestes nord-atlàntiques que arriben a Europa són més fluixes. Quan el NAO és positiu, les tempestes són més elevades. En aquest esquema Di Rita et al. proven d’estendre aquesta explicació a les diferents respostes que fan la Mediterrània Occidental i la Mediterrània Central a la NAO. La NAO positiva consisteix en períodes relativament humits a la Mediterrània Central, i eixuts a la Mediterrània Occidental.

Els períodes més humits a la Mar Tirrena poden associar-se a situacions positives en l’Oscil·lació Nord-Atlàntica (NAO). Els períodes més àrids es vinculen a situacions positives en l’Anticicló Nord-Africà. Aquestes relacions es produeixen a diferents escales temporals, des d’escales meteorològiques (de dies) fins a escales paleoclimàtiques de mil·lennis.

Les precipitacions en el clima mediterrània es concentren en períodes de ciclogènesi local. Alhora, aquestes ciclogènesis s’agrupen en dues menes:
– ciclogènesis hivernals, fortament dependents de l’activitat nord-atlàntic, i per tant reforçades en situació de NAO positiva. En la Mediterrània Central, la zona amb més ciclogènesi hivernal és el Golf de Gènova entre novembre i febrer.
– ciclogènesis estivals, de caràcter local i vinculades a contrastos tèrmics entre l’aire i la mar. Les àrees més actives de ciclogènesi estival es troben en el litoral mediterrani de la Península Ibèrica.

Factors globals, impacte local

Hi ha una forta covariació entre la NAO i la latitud de la Zona de Convergència Intertropical (ITCZ). En situacions de NAO negativa (“esdeveniments Bond”, amb un menor corrent termohalí moderador per a l’Europa del Nord), la ITCZ migra cap al sud.

L’activitat solar té fluctuacions a diferents escales temporals (dècades, segles, mil·lennis). Aquestes fluctuacions es consideren un motor tant entre la NAO com en la ITCZ. El cicle Hallstattzeit té una periodicitat de 2300 anys i el cicle Eddy una de 1000 anys, i aquesta combinació de dos cicles solars fonamentals podria ésser darrera del cicle climàtic de 1800 anys. El vincle entre l’activitat solar i el cicle dels 1800 anys podria ésser mediat per alteracions en la circulació termohalina.

Factors antropogènics i factors no-antropogènics

Di Rita et al. consideren que la dinàmica forestal del Golf de Gaeta en els darrers 5500 anys es dominada a gran escala per aquesta periodicitat de 1860 anys. S’aventuren a dir que alguns declivis forestals registrats en aquesta i altres zones i que havien estat atribuïts a factors antropogènics (fonamentalment per l’extensió de l’agricultura) podrien deure’s a aquest cicle profund relacionat amb la disponibilitat hídrica.

Els esdeveniments de Bond apareixen retratats en aquests sediments: el Bond 0 apareix en el temps predit fa 4200 anys, el Bond 2 apareix fa 2800 anys i el Bond 3 apareix fa uns 500 anys. La comparació de diferents registres mediterranis, però, desaconsella l’ús de generalitzacions paleoclimàtiques. La Mediterrània mostra, efectivament, zonificacions que fan que la Mar d’Alboran respongui justament de manera invertida a la Mar Tirrena. De manera semblant, també poden haver diferències estacionals (estiu, hivern), que caldria seguir amb més estudis palinològics.

Lligams:

Holocene forest dynamics in central and western Mediterranean: periodicity, spatio-temporal patterns and climate influence. Federico Di Rita, William J. Fletcher, Josu Aranbarri, Giulia Margaritelli, Fabrizio Lirer, Donatella Magri. Scientific Reports 8: 8929 (2018).

Oceanographic Cruises, realitzats per Fabrizio Lirer.

 

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: