Il clima della Terra è sempre cambiato.

È una frase vera. Ed è anche il punto da cui è partito questo lavoro.

Quando parliamo di riscaldamento globale utilizziamo spesso misure strumentali che coprono poco più di un secolo e mezzo. Un intervallo minuscolo rispetto ai circa 4,5 miliardi di anni di storia del nostro pianeta.

Quindi la domanda è legittima:

cosa succede se smettiamo di guardare soltanto gli ultimi 150 anni e allarghiamo il grafico fino a centinaia di migliaia di anni fa?

Nel video ho provato a rispondere seguendo i dati passo dopo passo, senza partire dalla conclusione.

Qui possiamo fare qualcosa in più.

Possiamo approfondire alcuni meccanismi che nel video ho dovuto necessariamente semplificare, vedere quali sono i limiti delle ricostruzioni paleoclimatiche e soprattutto esplorare direttamente i dati attraverso la webapp che ho utilizzato per realizzare i grafici.

Esplora 800.000 anni di clima

Nella webapp che ho creato puoi navigare nei dataset utilizzati per il video, spostarti lungo la timeline, confrontare temperatura e gas atmosferici, sovrapporre le serie e zoomare sui diversi periodi.

E se vuoi rifare da solo l’esperimento del video, puoi iniziare dal paleoclima e aggiungere soltanto dopo il periodo moderno.

Come possiamo conoscere il clima di un mondo senza termometri?

Le misure meteorologiche strumentali sono recentissime rispetto alla storia della Terra.

Per andare più indietro dobbiamo quindi utilizzare i proxy climatici: grandezze fisiche, chimiche o biologiche che conservano informazioni sulle condizioni ambientali esistenti nel momento in cui si sono formate.

Gli anelli degli alberi possono, per esempio, registrare variazioni nelle condizioni di crescita. I sedimenti oceanici conservano microfossili e segnali geochimici. Coralli, sedimenti lacustri, speleotemi e molti altri archivi permettono di ricostruire aspetti diversi del clima passato.

E poi ci sono le carote di ghiaccio.

In Antartide la neve si accumula progressivamente. Gli strati più vecchi vengono sepolti e compressi fino a trasformarsi in ghiaccio.

La neve fresca, però, è porosa.

Per una parte del processo di compattazione l’aria può ancora circolare attraverso questi pori. Solo a una certa profondità i canali si chiudono e piccole quantità di atmosfera rimangono definitivamente isolate sotto forma di bolle.

Queste bolle costituiscono veri campioni dell’atmosfera del passato.

Possiamo quindi misurare direttamente gas come CO₂ e metano nell’aria antica.

La temperatura funziona diversamente: non esiste un minuscolo termometro intrappolato nel ghiaccio. Viene ricostruita, per esempio, studiando la composizione isotopica dell’acqua che forma il ghiaccio.

C’è anche una sottigliezza che nel video ho evitato per non aprire una parentesi infinita: l’età del ghiaccio e quella dell’aria contenuta nelle bolle non sono esattamente identiche.

Il ghiaccio deriva dalla neve caduta in superficie; l’aria invece rimane in comunicazione con l’atmosfera durante la fase porosa del firn e viene isolata soltanto più tardi. Nelle cronologie delle carote questo sfasamento viene studiato e corretto: è il cosiddetto problema gas age–ice age.

È un ottimo esempio di cosa significhi davvero lavorare con il paleoclima: i dati esistono, ma vanno interpretati con una cronologia e un’incertezza, non come se fossero letture istantanee di un termometro moderno.

800.000 anni non sono più il limite

Per oltre vent’anni EPICA Dome C è stato uno dei record di riferimento del paleoclima antartico, con una sequenza che arriva a circa 800.000 anni fa.

Oggi la frontiera si è già spostata.

Il progetto Beyond EPICA – Oldest Ice ha recuperato a Little Dome C una carota lunga circa 2.800 metri contenente ghiaccio di almeno 1,2 milioni di anni. Nel 2025 il British Antarctic Survey ha annunciato anche l’analisi dei circa 190 metri più profondi della carota. British Antarctic Survey

Questo non significa però che abbiamo già per tutti gli 1,2 milioni di anni la stessa serie completa, consolidata e facilmente utilizzabile che possediamo per il record classico degli ultimi ~800.000 anni.

Ed è proprio per questo che nel video ho scelto gli 800.000 anni come finestra principale.

Non perché prima non sappiamo nulla.

Ma perché sono un intervallo straordinariamente lungo per il quale abbiamo record paleoclimatici maturi e sufficientemente dettagliati per osservare più cicli glaciali e interglaciali completi.

E se andassimo indietro di centinaia di milioni di anni?

Possiamo farlo.

Nel 2024 un lavoro pubblicato su Science ha prodotto una ricostruzione della temperatura media superficiale globale che copre circa 485 milioni di anni di storia terrestre, combinando proxy e simulazioni climatiche. Smithsonian Institution

Ed è qui che emerge un concetto importante.

La Terra non è sempre stata come quella che conosciamo oggi.

Su scale di decine e centinaia di milioni di anni cambiano:

la posizione dei continenti, la geometria degli oceani, gli ecosistemi, la composizione atmosferica, le grandi correnti oceaniche e, su scale ancora più lunghe, perfino la luminosità del Sole.

Il paleoclima profondo è quindi fondamentale per capire come funziona il pianeta.

Ma se la domanda è:

“il cambiamento attuale assomiglia ai cicli naturali recenti?”

gli ultimi 800.000 anni rappresentano un confronto particolarmente utile.

Una carota antartica non è la temperatura globale

Questo punto è importante.

Una ricostruzione isotopica ottenuta da una carota in Antartide ci racconta principalmente ciò che accade nella regione antartica.

Non possiamo semplicemente prendere quella temperatura locale e chiamarla “temperatura media della Terra”.

Per ottenere ricostruzioni globali occorre combinare informazioni provenienti da aree e proxy differenti.

Per la webapp e per il confronto nel video ho quindi cercato ricostruzioni con copertura globale.

Uno dei dataset particolarmente interessanti è quello di Friedrich e colleghi, archiviato dalla NOAA, che ricostruisce circa 784.000 anni di temperatura globale utilizzando proxy e modellistica paleoclimatica. CNIA

Questo comporta inevitabilmente maggiori assunzioni rispetto a una misura strumentale contemporanea.

Ed è un concetto da tenere sempre presente quando muoviamo il mouse su un grafico paleoclimatico: il fatto che la webapp possa mostrarci un numero con due decimali non significa che conosciamo la temperatura globale di 450.000 anni fa al centesimo di grado.

La precisione grafica non deve essere confusa con la precisione scientifica del dato.

Il risultato: il clima oscilla. Eccome.

Una volta ricostruito il quadro, il risultato è evidente.

Temperatura, estensione delle calotte, livello marino e concentrazioni di diversi gas atmosferici attraversano enormi variazioni.

Periodi glaciali si alternano a periodi interglaciali.

La CO₂ sale e scende.

Il metano sale e scende.

Le calotte avanzano e si ritirano.

Gli oceani cambiano livello.

Tutto questo accadeva quando non esistevano centrali a carbone, automobili o reti elettriche.

Quindi sì:

chi dice che il clima cambiava naturalmente prima dell’industrializzazione ha ragione.

Il problema scientificamente interessante viene subito dopo:

perché?

Il metronomo astronomico: i cicli di Milanković

L’orbita terrestre non è perfettamente immutabile.

Tre variazioni astronomiche sono particolarmente importanti.

L’eccentricità modifica lentamente la forma dell’orbita terrestre e presenta componenti dell’ordine dei 100.000 anni.

L’obliquità, cioè l’inclinazione dell’asse terrestre, oscilla grossomodo fra 22,1° e 24,5° con un periodo di circa 41.000 anni.

La precessione modifica invece l’orientamento dell’asse e la posizione delle stagioni lungo l’orbita, producendo periodicità climaticamente rilevanti dell’ordine di 19–23 mila anni. NASA Science

Questi cicli modificano soprattutto la distribuzione geografica e stagionale dell’energia solare, più che la quantità totale annuale di energia ricevuta dal pianeta.

Ed è qui che entra una delle idee più importanti di Milanković.

Per far crescere una grande calotta non è sufficiente chiedersi:

“quanto freddo è l’inverno?”

Una domanda ancora più importante è:

“quanto riesce l’estate a sciogliere la neve dell’inverno precedente?”

Se alle alte latitudini settentrionali le estati diventano abbastanza fresche da lasciare sopravvivere ogni anno una parte della neve, l’accumulo può continuare per millenni.

La piccola variazione iniziale diventa quindi importante perché agisce per tempi enormemente lunghi.

Il mistero dei 100.000 anni

Nel video ho semplificato parlando di un ritmo di circa 100.000 anni.

Ma la situazione è più interessante.

Tra circa uno e tre milioni di anni fa i cicli glaciali erano dominati maggiormente da una periodicità intorno ai 41.000 anni, compatibile con l’obliquità.

Intorno alla cosiddetta Mid-Pleistocene Transition, il comportamento del sistema cambia e negli ultimi ~800.000 anni diventa molto evidente una scala temporale vicina ai 100.000 anni.

E qui c’è ancora ricerca aperta.

L’eccentricità presenta proprio una periodicità vicina ai 100.000 anni, ma la variazione diretta dell’insolazione media globale dovuta all’eccentricità è piccola. La risposta delle calotte, degli oceani e degli altri componenti del sistema climatico rende quindi il problema molto più complesso di:

eccentricità = glaciazione ogni 100.000 anni.

NASA stessa sottolinea che la transizione verso la dominanza dei cicli di circa 100.000 anni non è ancora spiegata in ogni dettaglio. NASA Science

È uno dei motivi per cui Beyond EPICA è scientificamente così interessante: raggiungere 1,2 milioni di anni significa attraversare proprio quella transizione.

Una piccola spinta non basta: entrano in gioco i feedback

I cicli orbitali danno il ritmo.

Ma non possono spiegare da soli l’intera ampiezza delle variazioni osservate.

Il sistema climatico amplifica le perturbazioni.

Ghiaccio e albedo

Il ghiaccio riflette una grande frazione della radiazione solare.

Più ghiaccio significa quindi maggiore albedo, meno energia assorbita dalla superficie e ulteriore raffreddamento.

Il raffreddamento favorisce a sua volta la permanenza del ghiaccio.

È un feedback positivo: “positivo” non significa benefico, ma semplicemente che amplifica la variazione iniziale.

Lo stesso meccanismo funziona anche nella direzione opposta.

Meno ghiaccio → meno radiazione riflessa → maggiore assorbimento → ulteriore riscaldamento.

Oceani e CO₂: molto più di una bibita gassata

Nel video uso l’analogia della bibita.

L’acqua fredda riesce a mantenere in soluzione una maggiore quantità di gas rispetto all’acqua calda.

Il principio aiuta a capire perché temperatura oceanica e carbonio siano collegati.

Ma il ciclo del carbonio durante le glaciazioni è molto più complesso della sola solubilità.

Contano anche la circolazione oceanica profonda, lo scambio tra oceano e atmosfera, la pompa biologica, la disponibilità di nutrienti, la chimica dei carbonati e altre modifiche del sistema oceanico.

Il carbonio inoltre non si trova soltanto in atmosfera e oceano: viene continuamente scambiato con biosfera, suoli e sedimenti. NOAA descrive proprio il ciclo del carbonio come un trasferimento continuo tra questi grandi serbatoi. Servizio Oceano NOAA

La semplificazione importante è questa:

durante i grandi cicli naturali, la CO₂ può essere inizialmente una risposta al cambiamento climatico innescato dall’orbita e diventare successivamente anche una causa di ulteriore cambiamento.

Non deve essere necessariamente lei a premere il pulsante START perché abbia un effetto sul clima.

Una volta aumentata, modifica il bilancio radiativo del pianeta e amplifica il riscaldamento.

E il vapore acqueo? Non è un gas serra più importante della CO₂?

Sì: il vapore acqueo è un gas serra estremamente importante.

NASA stima che sia responsabile di circa metà dell’effetto serra naturale terrestre. NASA Science

Ma il suo ruolo nel cambiamento climatico attuale è diverso da quello della CO₂.

Il vapore acqueo è condensabile.

La quantità che può rimanere in atmosfera dipende fortemente dalla temperatura.

Quando l’atmosfera si scalda, può contenere più vapore. Come ordine di grandezza, la capacità aumenta di circa 7% per ogni grado Celsius di riscaldamento. NASA Science

Più vapore significa maggiore effetto serra.

Quindi:

riscaldamento → più vapore → maggiore effetto serra → altro riscaldamento.

È uno dei principali feedback climatici.

La CO₂, invece, può alterare inizialmente l’equilibrio radiativo e permanere abbastanza a lungo da spostare la temperatura del sistema.

Per questo dire:

“il vapore acqueo è un gas serra più importante, quindi la CO₂ non conta”

confonde l’intensità dell’effetto serra con il ruolo causale dei diversi componenti del sistema.

E se fosse il Sole?

Anche questa è un’ipotesi perfettamente sensata da controllare.

Il Sole non emette esattamente la stessa quantità di energia in ogni momento.

La sua attività magnetica presenta un ciclo medio di circa 11 anni.

E la luminosità solare varia leggermente fra minimo e massimo.

Quanto?

Circa lo 0,1%. Osservatorio Solare e Heliosferico

Questa variabilità esiste e ha effetti sul sistema terrestre.

Ma possiamo misurarla direttamente.

Dal 1978 strumenti satellitari monitorano l’energia solare che raggiunge la Terra. Il risultato è che osserviamo le oscillazioni associate ai cicli solari, ma nessun aumento netto dagli anni Cinquanta che segua il forte aumento della temperatura globale. NASA Science

C’è anche un secondo test.

Se il riscaldamento moderno fosse provocato semplicemente da un Sole più intenso, ci aspetteremmo un riscaldamento anche della stratosfera.

Osserviamo invece la combinazione opposta:

troposfera che si riscalda e stratosfera che si raffredda.

È una delle firme attese da un aumento dei gas serra. NASA Science

Ma il Sole sta diventando più luminoso nel tempo

Sì.

Le stelle evolvono e il Sole non fa eccezione.

I modelli di evoluzione stellare indicano però un aumento della luminosità di circa 6% per miliardo di anni. Osservatorio Solare e Heliosferico

Su una finestra di 800.000 anni significa un cambiamento dell’ordine dello 0,005%.

Fondamentale per comprendere la Terra su scale geologiche enormi.

Irrilevante per spiegare il riscaldamento degli ultimi decenni.

Finalmente aggiungiamo gli ultimi 150 anni

Qui arriviamo al passaggio che nel video ho volutamente tenuto nascosto fino alla fine.

Per quasi tutto il percorso abbiamo osservato il clima come se gli ultimi 150 anni non esistessero.

Nella webapp puoi fare esattamente la stessa cosa.

Guarda gli 800.000 anni.

Studia i cicli.

Confronta temperatura e CO₂.

E soltanto dopo aggiungi il periodo moderno.

Prima sorpresa: la temperatura

Guardando soltanto il valore assoluto della temperatura, la conclusione non è semplicemente:

“non ha mai fatto così caldo negli ultimi 800.000 anni”.

Il Last Interglacial di circa 125.000 anni fa raggiunse temperature globali multicentenarie stimate fra circa +0,5 e +1,5 °C rispetto al 1850–1900, un intervallo che comprende le temperature globali del periodo recente considerato dall’IPCC. IPCC

Quindi la presenza di condizioni globalmente molto calde non è di per sé una novità nella storia naturale della Terra.

La domanda interessante è:

perché sta accadendo questa volta e con quale velocità?

La CO₂, invece, cambia completamente scala

Nei record degli ultimi ~800.000 anni la concentrazione atmosferica di CO₂ oscilla grossomodo fra circa 180 e 300 ppmdurante i cicli glaciali e interglaciali.

Il dataset EPICA permette di seguire queste variazioni attraverso gran parte degli ultimi otto cicli climatici. CNIA

Oggi siamo intorno a 428 ppm come media globale, secondo le misure NOAA disponibili nel 2026. Laboratorio di Monitoraggio Globale NOAA

Ma il dato più interessante non è soltanto il livello raggiunto.

È la velocità.

L’IPCC conclude con alta confidenza che l’aumento atmosferico della CO₂ tra il 1900 e il 2019 è avvenuto almeno 10 volte più rapidamente del massimo tasso medio su scala secolare osservato negli ultimi 800.000 anni. IPCC

Nello stesso rapporto, IPCC conclude che le concentrazioni moderne di CO₂, CH₄ e N₂O sono superiori a quelle osservate in qualsiasi momento degli ultimi 800.000 anni. IPCC

“Magari sono gli oceani che stanno rilasciando la CO₂”

Qui abbiamo una verifica molto semplice.

Se l’aumento moderno fosse provocato dal rilascio netto di CO₂ degli oceani, dovremmo vedere il carbonio fluire complessivamente dagli oceani verso l’atmosfera.

Invece oggi l’oceano è un sink netto di carbonio.

Assorbe una parte della CO₂ che stiamo aggiungendo all’atmosfera. NOAA Ocean Exploration

Ed è proprio quell’assorbimento a produrre un’altra conseguenza misurabile: l’acidificazione oceanica.

Quando la CO₂ entra nell’acqua marina modifica la chimica del sistema carbonatico e riduce il pH. NOAA stima che gli oceani assorbano circa il 30% della CO₂ che viene rilasciata nell’atmosfera dalle attività umane. Servizio Oceano NOAA

Quindi, nel sistema attuale, gli oceani non stanno spiegando l’aumento atmosferico.

Lo stanno in parte attenuando.

Come sappiamo che il carbonio viene dai combustibili fossili?

Il carbonio ha una firma isotopica.

Le piante discriminano leggermente fra gli isotopi del carbonio durante la fotosintesi. I combustibili fossili derivano da antica materia organica e risultano quindi relativamente poveri di carbonio-13.

Se aggiungiamo grandi quantità di quel carbonio all’atmosfera, il rapporto isotopico atmosferico deve cambiare.

Ed è ciò che osserviamo: mentre la CO₂ aumenta, il δ¹³C atmosferico diminuisce.

Contemporaneamente diminuisce lentamente anche il rapporto atmosferico O₂/N₂.

Perché la combustione richiede ossigeno.

L’IPCC considera queste linee di evidenza, insieme al radiocarbonio, prove indipendenti dell’origine fossile dell’aumento moderno della CO₂. IPCC

Non stiamo quindi attribuendo l’aumento ai combustibili fossili perché “succede contemporaneamente all’industrializzazione”.

Possiamo misurare la firma del carbonio che stiamo aggiungendo.

La macchina climatica non è cambiata. È cambiata la spinta.

Questo è probabilmente il concetto più importante di tutto il lavoro.

I feedback che osserviamo oggi non sono qualche nuovo meccanismo comparso con la Rivoluzione industriale.

Il ghiaccio continua ad avere un’albedo elevata.

Il vapore acqueo continua ad amplificare le variazioni di temperatura.

Gli oceani continuano a scambiare carbonio e calore con l’atmosfera.

La CO₂ continua ad assorbire radiazione infrarossa.

La fisica è la stessa.

Quello che cambia è il forcing iniziale.

Nei grandi cicli glaciali degli ultimi 800.000 anni il ritmo era scandito dalle variazioni orbitali, amplificate dal resto del sistema.

Oggi stiamo aggiungendo direttamente grandi quantità di carbonio fossile all’atmosfera.

E il sistema climatico reagisce a quella perturbazione utilizzando gli stessi meccanismi che abbiamo imparato a riconoscere studiando il passato.

Quindi il clima è sempre cambiato?

Sì.

Anche enormemente.

La CO₂ è sempre cambiata naturalmente?

Sì.

Il Sole influenza il clima?

Naturalmente.

E nessuna di queste affermazioni è in contraddizione con l’origine antropica del riscaldamento attuale.

È quasi il contrario.

È proprio studiando come il clima cambiava naturalmente che possiamo riconoscere ciò che sta dando la spinta questa volta.

Esplora tu stesso i dati

La webapp che ho sviluppato per questo progetto permette di esplorare direttamente le serie utilizzate nel video.

Puoi navigare lungo gli ultimi ~800.000 anni, visualizzare i valori puntuali, confrontare temperatura e concentrazione atmosferica dei gas, utilizzare viste sovrapposte o separate, zoomare sui diversi intervalli temporali e riprodurre il reveal del periodo moderno.

L’obiettivo non è creare “il grafico che dimostra qualcosa”.

È esattamente l’opposto:

mettere a disposizione i dati e permettere di guardarli da soli.

Per ogni dataset nella webapp sono indicate anche fonte, unità, metodologia e principali trasformazioni necessarie alla visualizzazione.

Fonti principali

• Paleotemperature globale: NOAA/NCEI — Global 784,000 Year Proxy and Model Temperature Reconstructions, Friedrich et al.; è una ricostruzione con copertura globale, quindi candidata al grafico lungo. CNAI
• Ultimi 24.000 anni: NOAA/NCEI — Osman et al., Globally Resolved Surface Temperatures Since the Last Glacial Maximum, con GMST e ricostruzioni spaziali globali. CNAI
• Olocene / 12.000 anni: NOAA/NCEI — Kaufman et al., Global Holocene Mean Surface Temperature Reconstructions e database Temperature12k, con più metodi di ricostruzione e incertezze. CNAI
• Carota EPICA — temperatura antartica: NOAA/NCEI — EPICA Dome C 800KYr Deuterium Data and Temperature Estimates, record fino a ~801.000 anni. CNAI
• Carota EPICA — CO₂: NOAA/NCEI — EPICA Dome C 800KYr CO2 Data. CNAI
• Come funzionano le carote: British Antarctic Survey — Ice cores and climate change. Utile per bolle d’aria, misure dirette dei gas, profondità e differenza fra registrazione atmosferica e ricostruzione della temperatura. British Antarctic Survey Per il problema gas age vs ice age c’è anche il lavoro BAS sulla cronologia EPICA. British Antarctic Survey
• Cicli di Milanković: NASA Science — Milankovitch (Orbital) Cycles and Their Role in Earth’s Climate. Contiene meccanismi, scale temporali, insolazione e riferimento al classico Hays, Imbrie & Shackleton 1976. NASA Science
• Milanković e presente: NASA Science — Why Milankovitch Cycles Can’t Explain Earth’s Current Warming. Utile soprattutto per il confronto finale e per la direzione attesa del forcing orbitale attuale. NASA Science
• Attività solare: NASA Science — Is the Sun causing global warming?, con confronto TSI-temperatura, misure satellitari dal 1978 e firma troposfera/stratosfera. NASA Science
• Vapore acqueo e feedback: IPCC AR6 WG1 Chapter 7 + NASA Steamy Relationships. IPCC
• Origine antropica della CO₂ moderna: IPCC AR6 WG1 Chapter 5 per δ¹³C, O₂/N₂ e ^14C; NOAA GML per spiegazioni e dataset isotopici. IPCC
• Forcing moderno dei gas serra: NOAA Global Monitoring Laboratory — Annual Greenhouse Gas Index. Laboratorio di Monitoraggio Globale NOAA