Un ruolo cruciale delle interazioni oceano–ghiaccio marino nel caldo pronunciato durante l’Optimum Climatico del Miocene

Quando la Terra era sorprendentemente calda

Circa 17 milioni di anni fa, il nostro pianeta è entrato in un’ondata di calore naturale chiamata Optimum Climatico del Miocene. Le temperature globali salirono ben oltre i livelli odierni e le regioni polari si riscaldarono in modo particolarmente marcato. Eppure anche i nostri migliori modelli climatici hanno faticato a riprodurre quanto fosse caldo allora, soprattutto vicino ai poli. Questo studio pone una domanda semplice ma significativa: la chiave di quel caldo antico era solo nei gas serra nell’atmosfera, oppure giocavano un ruolo importante anche i processi negli oceani e nel ghiaccio marino ad alte latitudini?

Un clima passato che mette alla prova i nostri modelli

Le evidenze geologiche suggeriscono che durante l’Optimum Climatico del Miocene le temperature superficiali globali fossero approssimativamente 8–10 °C più alte rispetto all’era preindustriale, con gli oceani polari talvolta oltre 10 °C più caldi di oggi. I livelli di anidride carbonica erano verosimilmente due o tre volte superiori a quelli preindustriali, il che aiuta a spiegare il riscaldamento ma non la sorprendente ridotta differenza termica tra equatore e poli. Molti studi di modellizzazione precedenti riuscivano a riscaldare il pianeta in generale, ma non riscaldavano sufficientemente le alte latitudini. Questa discrepanza ha sollevato dubbi su quanto comprendiamo i climi caldi del passato e del futuro.

Mettere alla prova due Terre virtuali

Gli autori hanno utilizzato due sofisticati modelli del sistema Terra—NorESM1-F e IPSL-CM5A2—andando a impostare per entrambi la stessa geografia, vegetazione, ghiacciai e due plausibili concentrazioni di anidride carbonica del Miocene. Questa configurazione ha permesso un confronto equo su come ciascun modello rappresentasse lo stesso mondo antico. Entrambe le Terre virtuali si riscaldarono considerevolmente, di circa 4–8 °C in media, in linea con molte ricostruzioni. Ma divergendo nettamente sull’Artico: NorESM produsse un riscaldamento polare estremo, con temperature superficiali artiche oltre 20 °C superiori ai valori preindustriali e un Oceano Artico quasi privo di ghiaccio. IPSL, al contrario, mostrò un riscaldamento polare molto più moderato e ghiaccio marino stagionale che copriva ancora vaste aree in inverno. Confrontando i risultati dei modelli con indizi fossili e chimici di temperatura ricavati da rocce e sedimenti, NorESM si avvicinò meglio agli oceani ad alte latitudini insolitamente caldi rispetto a IPSL, sebbene sovrastimasse il caldo in alcune aree terrestri.

Come correnti oceaniche e ghiaccio marino spostano l’equilibrio

Per comprendere perché i modelli si comportassero così diversamente, i ricercatori hanno analizzato il bilancio energetico e i pattern di circolazione. In entrambi i mondi, gas serra aggiuntivi trattenevano più calore e lo scioglimento del ghiaccio riduceva le superfici riflettenti, permettendo di assorbire più radiazione solare. Anche le nubi contribuirono con un ulteriore riscaldamento nelle regioni più settentrionali. Ma la differenza cruciale risiedeva negli oceani e nel ghiaccio marino. In NorESM, una forte circolazione di rivoltamento atlantico pompava grandi quantità di acqua calda e salata verso l’Artico e la mescolava verso il basso, mentre le acque profonde provenienti da sud si indebolivano. Questa vigorosa circolazione, combinata con un ampio passaggio aperto tra Atlantico e Artico, inondò l’oceano polare di calore e salinità. L’acqua più salata gelava con più difficoltà e la forte mescolanza riportava continuamente calore in superficie, impedendo la riformazione del ghiaccio marino. Con il ghiaccio quasi assente per gran parte dell’anno, l’oceano scuro assorbiva ancora più energia solare, amplificando ulteriormente le temperature polari. IPSL, invece, simulò un rivoltamento più debole, un trasporto di calore verso nord ridotto e un ghiaccio marino invernale persistente che contribuiva a mantenere l’Artico più fresco.

Verificare il ruolo dell’atmosfera

Il team ha anche testato se le differenze fossero spiegabili solo dalle dinamiche atmosferiche. Entrambi i modelli mostrarono un indebolimento della circolazione atmosferica da tropici a poli, un pattern simile a quanto atteso negli scenari di riscaldamento futuro. Quando i ricercatori forzarono una versione solo atmosferica di NorESM con le temperature superficiali del mare e le coperture di ghiaccio marino prelevate dalle simulazioni IPSL, il pattern di riscaldamento risultante somigliò molto di più a IPSL che a NorESM. Questo esperimento dimostrò che, su larga scala, le atmosfere dei due modelli si comportano in modo simile. Il vero fattore determinante fu invece la risposta dei sistemi oceanici e del ghiaccio marino di ciascun modello—in particolare quanto calore l’oceano trasportava verso nord e quanto facilmente l’Artico poteva perdere la sua copertura di ghiaccio.

Lezioni per il futuro da un oceano antico

In termini semplici, questo lavoro sostiene che l’Optimum Climatico del Miocene potrebbe essere stato un tipo di clima polare fondamentalmente diverso—uno in cui correnti oceaniche forti, acque superficiali più salate e ghiaccio marino fortemente ridotto hanno agito insieme ai gas serra per potenziare il riscaldamento alle alte latitudini. La versione di NorESM di quel mondo, con una potente circolazione atlantica e un Artico quasi privo di ghiaccio, corrisponde meglio alle evidenze disponibili rispetto a un Artico più freddo e ricco di ghiaccio, anche se può spingere la perdita di ghiaccio marino verso un estremo. Lo studio sottolinea che ricostruire correttamente i climi caldi del passato e del futuro non riguarda solo l’impostazione del corretto livello di anidride carbonica. Richiede anche di catturare come interagiscono oceani e ghiaccio marino e quanto questi sistemi siano sensibili a cambiamenti di geografia e forzanti. Confronti migliori tra molti modelli e più indizi geologici su ghiaccio marino e circolazione degli oceani profondi saranno essenziali per definire come i nostri oceani in riscaldamento potrebbero rimodellare il clima polare nei secoli a venire.

Citazione: Tan, N., Fluteau, F., Zhang, Z. et al. A critical role of ocean–sea ice interactions in the pronounced warmth during the Miocene Climatic Optimum. Commun Earth Environ 7, 326 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03324-2

Parole chiave: Optimum Climatico del Miocene, circolazione oceanica, ghiaccio marino, amplificazione polare, rivoltamento atlantico