Recientemente, el paleoclimatólogo William Ruddiman sugirió que los humanos pueden haber tenido un impacto significativo en el clima de la Tierra hace ya miles de años, a través de las emisiones de carbono y metano que se originan por la quema de biomasa y la deforestación asociada con la agricultura temprana. El proyecto EARLYHUMANIMPACT se propuso verificar esta hipótesis.

Si bien el calentamiento global significa más incendios forestales, Lo opuesto también es cierto. Los bosques almacenan alrededor del 30 por ciento del carbono que se encuentra en la superficie del planeta, y cada incendio forestal no solo libera este carbono a la atmósfera, sino también otras sustancias que impactan el clima, como los aerosoles. El impacto de estos aerosoles en el cambio climático, sin embargo, aún no se comprende bien.

El proyecto EARLYHUMANIMPACT se basa en la idea de que la respuesta podría estar en los libros de historia de la Tierra. Hace más de 10000 años, la agricultura humana comenzó a prosperar a expensas de los bosques, y el equipo del proyecto cree que los aerosoles antropogénicos resultantes de este proceso pueden haber alterado el sistema climático global durante miles de años.

Para verificar esto, El profesor Carlo Barbante y otros investigadores de la Universidad de Venecia examinaron datos de los registros climáticos del núcleo de hielo y lagos de siete continentes y los compararon con historias paralelas de regímenes de incendios. Utilizaron una nueva técnica para determinar un marcador molecular específico de la quema de biomasa, conocido como levoglucosano, que puede registrar incendios pasados ​​en núcleos de hielo y sedimentos de lagos. Con el proyecto llegando a su fin pronto, El profesor Barbante analiza el proceso y los principales resultados de su trabajo.

¿Por qué decidió centrar su investigación en la reconstrucción de incendios?

El papel de los aerosoles en el sistema climático aún no se comprende bien y se sabe aún menos sobre el papel relativo de la quema de biomasa.

El fuego afecta el sistema climático al liberar carbono, que de otro modo se almacenarían en vegetación leñosa. Contribuye a los niveles de varios aerosoles y gases atmosféricos en el aire y es una causa importante de su variabilidad a lo largo de los años. También influye en el clima regional y mundial a través de la emisión de gases de efecto invernadero, principalmente dióxido de carbono y metano.

La disminución en la extensión espacial de los bosques que comenzó alrededor de 7 000 a 5 000 años AP puede estar relacionada con la actividad agrícola temprana. incluida la tala de bosques mediante la quema, que debería dejar una señal cuantificable en los indicadores climáticos. En virtud de esta subvención avanzada de ERC, Nuestro objetivo es proporcionar información esencial sobre la interacción entre el clima y la actividad humana, especialmente con el advenimiento de la agricultura, así como el papel de los aerosoles a lo largo del tiempo.

¿Cómo explica que sepamos tan poco sobre la influencia pasada de los aerosoles en el cambio climático?

Los aerosoles antropogénicos y naturales pueden haber alterado el sistema climático global durante miles de años, como sugiere la comparación de las concentraciones de gases de efecto invernadero (GEI) del Holoceno tardío con las de períodos interglaciares anteriores. Ahora, Las actividades humanas, incluida la quema de combustibles fósiles, están alterando actualmente la composición de la atmósfera y el sistema climático global a un ritmo más rápido que nunca registrado en el tiempo geológico.

El problema es ese, para la mayoría de los archivos climáticos y ambientales que estudian los paleoclimatólogos (por ejemplo, tres anillos, registros marinos y terrestres), Es difícil encontrar las funciones de transferencia correctas que vinculen la concentración de un marcador específico en el registro con su ocurrencia atmosférica en el pasado. Por lo tanto, es de suma importancia observar la composición atmosférica pasada mediante el uso de registros paleoclimáticos y proxies apropiados para los que se conoce la relación causa / efecto.

¿Cómo procedió a verificar la hipótesis de Ruddiman?

Su hipótesis se centra en la observación de que los niveles atmosféricos de dióxido de carbono y metano estaban en sus mínimos alrededor de 7 000 a 5 000 años antes de la actualidad. respectivamente, y luego aumentó lentamente hasta el rápido aumento de los gases de efecto invernadero causado por la Revolución Industrial. El aumento de metano se atribuye a la quema de biomasa y al cultivo de arroz en los trópicos. El aumento de dióxido de carbono es más difícil de atribuir a la actividad humana, pero Ruddiman sostiene que la deforestación y la quema de biomasa pueden ser un factor principal.

Los registros proxy del núcleo del hielo y del lago proporcionan datos cuantificables sobre los regímenes de incendios pasados ​​en todas las escalas espaciales y temporales posibles. Nuestro objetivo es cuantificar los cambios temporales y espaciales en la quema de biomasa del Holoceno en el hielo y los registros del núcleo de los lagos de siete continentes que se corresponden con los centros de origen de la agricultura. Para ello, hemos desarrollado una técnica novedosa para medir un marcador molecular de quema de biomasa presente en todo el mundo (levoglucosan, 1, 6-anhidro-β-D-glucopiranosa) en núcleos de hielo y sedimentos de lagos. Complementamos estos análisis piroquímicos con evidencia palinológica del impacto de los regímenes de incendios pasados.

¿Cuáles son las principales conclusiones del proyecto hasta ahora?

Por ejemplo, Estudios recientes de la capa de hielo de Groenlandia han demostrado que los cambios climáticos, incluida la insolación y la temperatura del hemisferio norte en verano, afectan la actividad de los incendios boreales en escalas de tiempo milenarias.

Nuestros resultados sobre la reconstrucción de incendios en el Holoceno muestran un pico importante en la actividad de incendios hace 3 a 2 ka años. Sin embargo, las temperaturas del hemisferio norte y especialmente las temperaturas de la temporada de incendios de verano permanecen estables o disminuyen entre 3 y 2 kA. Por lo tanto, Los principales parámetros climáticos y los cambios ambientales por sí solos no pueden explicar el flujo de levoglucosano que llegó a Groenlandia durante el Holoceno medio a tardío.

Dada la falta de un control climático plausible para este patrón, junto con la ausencia de evidencia paleoclimática de cualquier cambio climático global sincrónico en este momento, sostenemos que la actividad humana asociada con la agricultura y la limpieza de tierras proporciona la mejor explicación de las tendencias observadas en la actividad de los incendios durante el Holoceno tardío. La deforestación extensa en Europa entre 2,5 y 2 ka es sincrónica con el pico de fuego levoglucosano de Groenlandia, demostrando un impacto humano temprano cuantificable en el medio ambiente que comenzó hace unos 4 000 años.

¿Conseguiste diferenciar entre incendios naturales y antropogénicos?

Esta es sin duda una de las tareas más desafiantes de todo el proyecto de investigación y estamos trabajando en ello. Los vínculos entre la quema de biomasa y el aumento de la agricultura (y, por lo tanto, el aumento de GEI, incluidos el dióxido de carbono y el metano) y la prolongación del clima interglacial solo son válidos si los aumentos medidos en la quema demuestran una relación cuantificable con el aumento de la temperatura. como se puede medir en núcleos de hielo. Además, Los núcleos de los lagos contienen la evidencia palinológica necesaria para los incendios inducidos por el hombre, como el índice antropológico de polen, indicadores de polen del cultivo de roza y quema, la presencia de especies tolerantes al fuego, lo que sugiere una actividad de fuego frecuente, y cambios en la afluencia de polen arbóreo.

La naturaleza multi-proxy de los núcleos de hielo y lagos los convierte en el material perfecto para investigar los vínculos entre la actividad agrícola temprana y el cambio climático. como temperatura, evidencia palinológica, y el levoglucosano se miden desde la misma profundidad y tiempo dentro de la matriz circundante.

¿Qué planeas hacer hasta y después del final del proyecto?

De hecho, nos estamos concentrando en una parte del proyecto que no estaba prevista originalmente en la implementación de la propuesta. Se proponen nuevos proxies moleculares orgánicos para la reconstrucción de eventos de incendios en asociación con actividades antrópicas. A saber, Los esteroles fecales y un conjunto de hidrocarburos aromáticos policíclicos fueron individualizados y probados como marcadores moleculares adecuados de la presencia humana y la actividad del fuego. además del levoglucosano que ya usamos. Estos son sustitutos muy prometedores en las reconstrucciones paleoclimáticas y nuestro objetivo es seguir esta dirección de investigación en un futuro próximo. Esta subvención del ERC ha sido una gran oportunidad para estudiar una parte del sistema climático poco entendida y a menudo descuidada.