La transició humida i càlida del Pleistocè Mitjà (Paleoclimatologia mediterrània, 19/2023)

María Fernanda Sánchez Goñi és professora de paleoclimatologia i de paleoambients marins de l’École Pratique des Hautes Etudes de París, de la Universitat de Bordèu. És la primera autora, i autora corresponsal, d’un article publicat a Nature Communications en el que s’ocupa del període final de la Transició del Pleistocè Mitjà. La Transició del Pleistocè Mitjà abasta el període que va del 800-670 milers d’anys abans del present, i conclou amb l’aparició de grans plataformes glacials produïdes arran d’un escalfament de les temperatures superficials de l’Atlàntic Nord. Aquesta conjugació d’escalfament marí i disponibilitat de plaques de gel comportava la producció d’humitat. Sánchez et al., en aquest treball, reconstrueixen la producció i dispersió d’aquesta humitat. Ho fan a través dels registres de paleotemperatura oceànica superior, de palinologia del sud-oest d’Ibèria i de modelacions. Conclouen que durant el període glacial MIS-18 hi havia a l’Europa sud-occidental uns alts nivells de precipitació hivernal, alhora que també hi havia un alt nivell de força en els vents monsònics estivals de l’Àsia Oriental. Els oceans Atlàntic i Pacífic fornien en aquella època una aportació gairebé continuada d’humitat, distribuïda per vents de ponent, la qual cosa facilità l’expansió accelerada de plataformes de gel damunt de l’hemisferi nord.

En aquest mapa Sánchez et al. situen les diferents localitats estudiades, i afegeixen els fenòmens meteorològics més rellevants: el corrent nord-atlàntic (NAC), el gir subtropical (STG), el gir subpolar (SPG), les aigües centrals de l’Atlàntic Nord-Oriental (ENACW), el corrent de Kuroshio (KC), el monsó estival de l’Àsia Oriental (EASM), el monsó hivernal de l’Àsia Oriental (EAWM), l’alt siberià (SH). El mapa fou dibuixat per Vincent Hanquiez.

La Transició del Pleistocè Mitjà

Aquesta recerca fou dissenyada per Sánchez, que realitzà l’anàlisi de pol·len, i que redactà l’article. Thomas Extier (Univ. Bord.) realitzà les simulacions de model. Josué M. Polanco Martínez (de la Unitat d’Excel·lència GECOS de la Universidad de Salamanca, i del Centre Basc de Canvi Climàtic, de Leioa) realitzà les anàlisi estatístiques. Teresa Rodrigues (de l’Instituto Português do Mar e da Atmosfera) dugué a termes les determinacions d’alquenona i de %C_37:4). Extier, Polanco, Coralie Zorzi (Univ. Bord.), Rodrigues i André Bahr (de l’Institut de Ciències de la Terra de la Universität Heidelberg).

En aquesta investigació s’utilitzaren mostres recollides durant l’expedició n. 339 “Mediterranean Outflow” de l’Integrated Ocean Drilling Program. Sánchez rep finançament del GRP Human Past. Bahr rep finançament de la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG). Zorzi rep finançament de IODP France. Polando rep finançament de la Junta de Castilla y León i del Fons de Desenvolupament Regional Europeu. Rodrigues rep finançament de FCT a través dels projectes Hydroshift i WarmWord, entre d’altres. Els autors agraeixen a Ludovic Devaux la preparació de mostres de pol·len.

L’article fou tramès a Nature Communications el 21 de novembre. L’article fou acceptat el 26 d’abril, i publicat el 10 de maig.

El cicle de períodes glacials i interglacials és marcat particularment pels cicles de Milankovitch de l’òrbita terrestre. La regularitat dels cicles de Milankovitch, però, es trasllada al sistema climàtica amb una relació no-lineal. Els cicles astronòmics més rellevants tenen una periodicitat de 23.000 i de 41.000 anys. Aquesta periodicitat no lliga molt amb uns cicles d’era glacial de 100.000 anys que dominaren la Transició del Pleistocè Mitjà, fa 1,2-0,67 milions d’anys. Aquesta no-linealitat s’explicaria per la complexa interrelació de factors climàtics. Així doncs, el creixement i reducció de plataformes glacials amplifiquen, a través dels canvis d’albedo (reflectància de radiació solar), de vents i d’oceans, les respostes als canvis orbitals dels sistemes climàtics. Aquesta amplificació es tradueix en canvis dramàtics del transport de calor de latituds tropicals a boreals, o en la mateixa concentració atmosfèrica de CO₂.

Al final d’aquesta Transició, fa 800-670 milers d’anys (en un període que se superposa als estadis d’isòtops marins MIS19, MIS18 i MIS17), hi ha una formació de grans plataformes glacials continentals, en contrast amb unes temperatures de superfície marina relativament càlids en latituds mitjanes de l’Atlàntic Nord. De fet, seria aquesta calidesa oceànica la que afavoriria la generació d’humitat que, transportada a les masses continentals, es traduí en precipitacions que alimentaven el creixement de les plataformes de gel continental. Així, en el MIS 16, fa 650 mil anys, la plataformes glacials eurasiàtiques arribaren a la màxima extensió meridional, alhora que hi havia una major acumulació de gel a l’Amèrica del Nord. En el MIS 18, fa 730 mil anys, es viu una situació glacial càlida a l’Atlàntic Nord.

Sánchez et al. volen en aquest treball aclarir tota una sèrie de qüestions obertes. Així aporten dades de paleovegetació basades en registres de pol·len d’Euràsia, així com els nivells d’alquenona d’estrats submarins de la localitat U1385, situat en el marge de la Ibèria sud-occidental. L’alquenona és un reflex de la temperatura superficial marina en el període de formació d’aquests estrats. Aquestes dades paleoclimàtiques són combinades amb el model iLOVECLIM.

La localitat IODP U1385

La localitat U1385 fou investigada en el marc de l’expedició IODP 339. Aquesta localitat se situa en el Promontorio dos Principes d’Avis, en el pendent continental del marge del sud-oest ibèric. La localitat es troba elevada en relació a la plana abissal. La secció sedimentària recuperada combina un total de 150 metres. Són sediments de marge continental hemipelàgic dipositats sota condicions marines normals, amb un ritme de 10 cm cada mil anys.

D’aquestes mostres de sediments marins s’estudiava la presència de grans de pol·len. Com que l’anàlisi es feia a intervals de 4 cm, en resulta una resolució temporal mitjana de 450 anys.

La temperatura superficial mitjana era reconstruïda a través d’alquenones di i tri-insaturades de 37 àtoms de carboni. Es tracta de compostos orgànics sintetitzats per algues cocolitòfores marines en una relació proporcional a la temperatura de l’aigua.

El model iLOVECLIM

El model iLOVECLIM 1.1.5 combina l’atmosfera ECBilt, l’oceà CLIO i la terra emergida VECODE. Sánchez et al. feien córrer el model durant 5.000 anys sota les condicions de 800 mil anys. Seguidament es feia la transició de 130.000 anys.

Un clima interglacial a l’Europa Sud-Occidental durant el període glacial MIS 18

A través dels percentatges de pol·len arbori i pol·len no-arbori, Sánchez et al. reconstrueixen qualitativament la coberta forestal. El lloc U1385 seria representatiu en aquest sentit de la Conca del Tajo. El pol·len arbori seria bàsicament de Quercus caducifoli i, en menor grau de flora escleròfil·la (Quercus perennifoli, Olea, Phillyrea, Pistacia i Cistus). En el període MIS 18d-b (fa 740-725 mil anys) hi havia un notable desenvolupament arbori, interromput breument en el punt MIS 18c (fa 733 mil anys). Abans (MIS 18e) hi ha un domini de paisatges semidesèrtics, i després (MIS 18a) de bruguerars. Fa 730 mil anys el pol·len forestal arriba al 60% del sediment, un valor propi de períodes interglacials com el MIS 13 (de fa 500 mil anys), el MIS 5 (fa 130 mil anys) o de l’Holocè. Els registres indiquen fins i tot la successió de vegetacions (de la pionera de Juniperus i de Betula) a les rouredes i alzinars. Les espècies presents en els jaciments del Pleistocè Mitjà no són diferents de les actuals.

Aquesta forta coberta forestal mediterrània era possible gràcies a una elevada precipitació hivernal. Els models indiquen el rol de vents de ponent relativament zonals i febles. Els estius de fa 730.000 anys eren més fred i humits que els d’altres períodes interglacials. La temperatura superficial marina era de 18 °C.

El període MIS 19-17 es caracteritza per unes aigües marines superficials relativament càlides, degut a un enfortiment de la subducció d’aigües de latitud mitjans per sota de la termoclina de la marge ibèrica. L’acumulació d’aigües subtropicals càlides promovia la formació d’humitat atmosfèrica, traduint-se en una condicions humides per al període MIS 21-17.

En el mateix període es registra un augment progressiu en la intensitat del monsó estival de l’Àsia Oriental, tal com es dedueix de la ratio Fe/K del loess de Gulang.

El període MIS 18 té un caràcter interglacial en latituds subtropicals eurasiàtiques. La producció oceànica d’humitat permeté una forta precipitació malgrat el caràcter glacial del període MIS 18 a latituds més elevades. Part d’aquesta precipitació alimentà les plataformes glacials continentals a Euràsia que arribaren al màxim absolut en el MIS 16.

Lligams:

– Moist and warm conditions in Eurasia during the last glacial of the Middle Pleistocene Transition. María Fernanda Sánchez Goñi, Thomas Extier, Josué M. Polanco-Martínez, Coralie Zorzi, Teresa Rodrigues, André Bahr. Nat. Commun. 14: 2700 (2023).