I cambiamenti climatici dall'avvento degli umani
La storia dell'umanità - dall'apparizione iniziale del genere Homo oltre 2.000.000 di anni fa all'avvento e l'espansione della specie umana moderna (Homo sapiens) a partire da circa 150.000 anni fa - è interamente collegata alle variazioni e ai cambiamenti climatici. L'Homo sapiens ha vissuto quasi due cicli glaciali-interglaciali completi, ma la sua espansione geografica globale, il massiccio aumento della popolazione, la diversificazione culturale e il dominio ecologico mondiale sono iniziati solo durante l'ultimo periodo glaciale e accelerati durante l'ultima transizione glaciale-interglaciale. Le prime scimmie bipede apparvero in un periodo di transizione e variazione climatica, e l'Homo erectus, una specie estinta forse ancestrale agli umani moderni, ebbe origine durante l'era pleistocenica più fredda e sopravvisse sia al periodo di transizione sia a molteplici cicli glaciale-interglaciale. Pertanto, si può dire che la variazione climatica è stata l'ostetrica dell'umanità e delle sue varie culture e civiltà.
Periodi glaciali e interglaciali recenti
L'ultima fase glaciale
Con il ghiaccio glaciale limitato alle alte latitudini e altitudini, la Terra 125.000 anni fa era in un periodo interglaciale simile a quello che si verifica oggi. Negli ultimi 125.000 anni, tuttavia, il sistema terrestre ha attraversato un intero ciclo glaciale-interglaciale, solo il più recente dei tanti che si sono verificati negli ultimi milioni di anni. Il periodo più recente di raffreddamento e glaciazione è iniziato circa 120.000 anni fa. Significative calotte glaciali si svilupparono e persistettero in gran parte del Canada e dell'Eurasia settentrionale.
Dopo lo sviluppo iniziale delle condizioni glaciali, il sistema Terra si è alternato tra due modalità, una di temperature fredde e di ghiacciai in crescita e l'altra di temperature relativamente calde (anche se molto più fredde di oggi) e di ghiacciai in ritirata. Questi cicli di Dansgaard-Oeschger (DO), registrati sia nei nuclei di ghiaccio che nei sedimenti marini, avvenivano circa ogni 1.500 anni. Un ciclo a frequenza più bassa, chiamato ciclo di Bond, si sovrappone al modello dei cicli DO; I cicli obbligazionari si verificano ogni 3.000–8.000 anni. Ogni ciclo Bond è caratterizzato da condizioni insolitamente fredde che si verificano durante la fase fredda di un ciclo DO, il successivo evento Heinrich (che è una breve fase secca e fredda) e la fase di riscaldamento rapido che segue ogni evento Heinrich. Durante ogni evento Heinrich, enormi flotte di iceberg venivano liberate nell'Atlantico settentrionale, trasportando rocce raccolte dai ghiacciai in mare aperto. Gli eventi di Heinrich sono segnati in sedimenti marini da cospicui strati di frammenti di roccia trasportati dall'iceberg.
Molte delle transizioni nei cicli DO e Bond sono state rapide e improvvise e sono state studiate intensamente dai paleoclimatologi e dagli scienziati del sistema terrestre per comprendere i meccanismi guida di tali drammatiche variazioni climatiche. Questi cicli sembrano ora derivare da interazioni tra l'atmosfera, gli oceani, le calotte glaciali e i fiumi continentali che influenzano la circolazione termoalina (il modello delle correnti oceaniche guidate dalle differenze di densità dell'acqua, salinità e temperatura, piuttosto che dal vento). La circolazione termoalina, a sua volta, controlla il trasporto di calore oceanico, come la Corrente del Golfo.
L'ultimo massimo glaciale
Negli ultimi 25.000 anni, il sistema terrestre ha subito una serie di drammatiche transizioni. Il periodo glaciale più recente ha raggiunto il picco 21.500 anni fa durante l'ultimo massimo glaciale, o LGM. A quel tempo, il terzo settentrionale del Nord America era coperto dalla calotta glaciale di Laurentide, che si estendeva fino a Des Moines, Iowa; Cincinnati, Ohio; e New York City. La calotta glaciale di Cordilleran copriva gran parte del Canada occidentale e del nord di Washington, Idaho e Montana negli Stati Uniti. In Europa la calotta glaciale scandinava si trovava in cima alle isole britanniche, alla Scandinavia, all'Europa nord-orientale e alla Siberia centro-settentrionale.I ghiacciai montani erano estesi in altre regioni, anche a basse latitudini in Africa e in Sud America.Il livello del mare globale era di 125 metri (410 piedi)) al di sotto dei livelli moderni, a causa del trasferimento netto a lungo termine di acqua dagli oceani alle calotte glaciali. Le temperature vicino alla superficie terrestre nelle regioni non agglomerate erano circa 5 ° C (9 ° F) più fredde di oggi. Numerose specie animali e vegetali dell'emisfero nord abitavano molto a sud delle loro gamme attuali. Ad esempio, alberi di pino e abeti bianchi sono cresciuti nella Georgia nord-occidentale, 1.000 km (600 miglia) a sud dei loro limiti di gamma moderni nella regione dei Grandi Laghi del Nord America.
L'ultima deglaciazione
Le calotte glaciali continentali hanno iniziato a ridursi circa 20.000 anni fa. La perforazione e la datazione delle barriere coralline fossili sommerse forniscono un chiaro record di aumento dei livelli del mare quando il ghiaccio si scioglie. La fusione più rapida è iniziata 15.000 anni fa. Ad esempio, il confine meridionale della calotta glaciale di Laurentide in Nord America era a nord dei Grandi Laghi e delle regioni di St. Lawrence di 10.000 anni fa, ed era completamente scomparso 6.000 anni fa.
La tendenza al riscaldamento è stata punteggiata da eventi di raffreddamento transitori, in particolare l'intervallo climatico Younger Dryas di 12.800-11.600 anni fa. I regimi climatici che si sono sviluppati durante il periodo di deglaciazione in molte aree, tra cui gran parte del Nord America, non hanno analoghi moderni (vale a dire che non esistono regioni con regimi stagionali comparabili di temperatura e umidità). Ad esempio, all'interno del Nord America, i climi erano molto più continentali (cioè caratterizzati da estati calde e inverni freddi) di quanto lo siano oggi. Inoltre, studi paleontologici indicano assemblaggi di specie di piante, insetti e vertebrati che oggi non si verificano da nessuna parte. Gli abeti rossi crescevano con latifoglie temperate (frassino, carpino, quercia ed olmo) nelle regioni superiori del fiume Mississippi e Ohio. In Alaska, betulla e pioppo crescevano nei boschi e c'erano pochissimi alberi di abete rosso che dominano l'attuale paesaggio dell'Alaska. I mammiferi boreali e temperati, le cui aree geografiche sono oggi ampiamente separate, coesistevano nel Nord America centrale e in Russia durante questo periodo di deglaciazione. Queste impareggiabili condizioni climatiche probabilmente derivavano dalla combinazione di un modello orbitale unico che aumentava l'insolazione estiva e riduceva l'insolazione invernale nell'emisfero settentrionale e la continua presenza di calotte glaciali nell'emisfero settentrionale, che a loro volta alteravano i modelli di circolazione atmosferica.
I cambiamenti climatici e l'emergere dell'agricoltura
I primi esempi noti di addomesticamento degli animali si sono verificati nell'Asia occidentale tra gli 11000 e i 9.500 anni fa, quando le capre e le pecore furono allevate per la prima volta, mentre gli esempi di addomesticamento delle piante risalgono a 9000 anni fa quando furono coltivati per la prima volta grano, lenticchie, segale e orzo. Questa fase di aumento tecnologico si è verificata durante un periodo di transizione climatica che ha seguito l'ultimo periodo glaciale. Un certo numero di scienziati ha suggerito che, sebbene i cambiamenti climatici abbiano imposto stress alle società di cacciatori-raccoglitori-forager causando rapidi spostamenti di risorse, ha anche fornito opportunità quando sono comparse nuove risorse vegetali e animali.
