La serie storica di copertura nevosa dell’emisfero nord e il cambiamento climatico brusco del 1987

Giorni orsono Guido Guidi, nel post dedicato all’ottobrata ed al nuovo indice circolatorio OPI, ha segnalato un  sito della Rutgers University dedicato alle coperture nevose. In tale sito, alla pagina, è presente una interessante tabella che riporta i dati mensili di fonte NOAA delle superfici innevate nell’emisfero boreale per il periodo 1966 – 2013 su cui ho mi è parso interessante condurre alcune analisi del tutto preliminari di cui qui sotto riporto i metodi impiegati ed i risultati ottenuti.

 

Anzitutto per ragioni di qualità dei dati (i dati dei primi anni solo parzialmente presenti e con alcuni spikes), ho preferito analizzare i soli dati dal gennaio 1973 al dicembre 2012. Da tali dati mensili ho ricavato gli innevamenti medi annuali espressi in milioni di kmq. Le medie, ad una prima analisi visuale, mostrano la presenza di un evidente discontinuità (alias change point, alias breakpoint), con l’innevamento che cala drasticamente a decorrere da fine anni ’80. Per sostituire all’analisi visiva un criterio più oggettivo ho applicato il test di Bai e Perron presente nel software Strucchange di R Cran e che è deputato all’individuazione di discontinuità singole o multiple. Il test, i cui risultati sono illustrati in figura 1,  individua un’unica discontinuità che con una confidenza del 99% ricade fra l’aprile 1986 ed il settembre 1988 (linea orizzontale rossa) e che ha come momento più probabile di accadimento il marzo 1987. Il livello  di confidenza molto alto (99%) ed il fatto che la banda di confidenza sia così ristretta rendono il test assai probante. Si noti che in virtù del “gradino” del 1987 la nevosità media annua passa dai 25.6 milioni di kmq del periodo gennaio 1973- marzo 1987 ed i 24.7 milioni di kmq del periodo aprile 1987-dicembre 2012.

 

Mariani Fig_1

Figura 1 – Innevamento medio annuo stimato da satellite e ottenuto come media dei 12 valori medi mensili. Dati di fonte NOAA elaborati da Rutgers University. La riga in verde indica la media dell’intero periodo e le righe in blu le medie rispettivamente del periodo precedente e di quello successivo al breakpoint.

 

La causa più immediata di tale discontinuità è quella circolatoria. Nel 1987 cambiano infatti in modo brusco alcuni indici circolatori legati alla circolazione generale alle medie latitudini del nostro emisfero ed in particolare il NAO  invernale (che diviene improvvisamente molto positivo) e l’Oscillazione artica (AO), che del NAO è sostanziamente un analogo  e che diviene anch’essa di colpo molto positiva. Il test eseguito sulla serie storica dell’indice AO (figura 2) indica la presenza di  un’unica discontinuità che con una confidenza del 95% ricade fra il 1967 ed il 1997 (linea orizzontale rossa). Inoltre Il 1987 è l’anno più probabile di discontinuità.

 

Mariani Fig_2

Figura 2 – Arctic oscillation media del semestre novembre – aprile per il periodo 1950-2012 (fonte: NOAA). La riga in verde indica la media dell’intero periodo e le righe in blu le medie rispettivamente del periodo precedente e di quello successivo al breakpoint del 1987. Si noti la potenza dell’abrupto cambio di fase della circolazione avvenuto nel 1987.

 

Si noti inoltre che AO e NAO, dopo la “fiammata” del periodo 1987 – 1994 tendono negli anni successivi verso valori non molto diversi da quelli del periodo precedente. Ciò farebbe pensare ad AO e NAO come una sorta di elemento d’innesco del cambiamento climatico brusco registratosi nel 1987. La fase a NAO ed AO alti che si inaugura in modo brusco nel 1987 si associa ad un incremento sensibile dell’avvezione di aria calda subtropicale sull’Europa centro-Meridionale (nello specifico aumentano i tipi di tempo con promontorio anticiclonico subtropicale da sud o sudovest che interessano la nostra area) con conseguente anticipato scioglimento della neve. A sua volta la transizione brusca da innevamento “alto” a innevamento “basso” ha conseguenze immediate sull’inizio del riscaldamento primaverile dei suoli e della massa d’aria ad essi più vicina che si traducono in un’ulteriore accentuazione dell’anticipo della ripresa vegetativa primaverile per molte specie vegetali coltivate e spontanee (per l’Europa centro-meridionale si parla di anticipi i 10 giorni e più), temi che sono analizzati in due lavori pubblicati di recente dal mio gruppo di ricerca (Mariani et al., 2012; Mariani et al., 2013) e che sono riassunti dai diagrammi in figura 4 relativi alla Gran Bretagna.

 

Faccio infine rilevare che il cambiamento climatico del 1987 è robusto e si propaga con immediatezza verso la mesoscala. Ad esempio si veda in figura 3 l’innevamento delle Alpi svizzere tratto da un lavoro di Laternser  e Schneebeli.

 

Mariani Fig_3

Figura 3 – Altezza media della neve da novembre a marzo per le Alpi Svizzere (da Laternser e Schneebeli, 2003, modificato). Anche qui si nota che il 1987 è l’anno di svolta, in sintonia con quanto accade più in generale nell’emisfero Nord.

Mariani Fig_4

Figura 4 – A sinistra l’andamento delle temperature media annue a Valley (UK) e a destra quello delle date di germogliamento della quercia in Gran Bretagna (fonte: Maracchi, Baldi, 2006). In ambedue le serie è evidentissima la discontinuità climatica del 1987. Più in particolare per la figura a destra il test di Bai e Perron indica che con il 90% di probabilità la discontinuità della data di germogliamento ricade fra 1985 e 1989, che l’anno più probabile di discontinuità è il 1987. La data di germogliamento media per il periodo 1950 -1986 è 117 (27 aprile) e quella 1989-1997 è 99 (9 aprile), con 18 giorni di anticipo.

______________________

Bibliografia

  • Laternser M., Schneebeli M., 2003. Long-term snow climate trends of the Swiss Alps (1931 – 99), International Journal of Climatology, 23: 733 – 750
  • Mariani L., Parisi S.G., Cola G., Failla O., 2012. Climate change in Europe and effects on thermal resources for crops. International Journal of Biometeorology, ISSN: 0020-7128, doi: 10.1007/s00484-012-0528-8
  • Mariani L, Alilla R, Cola G, Dal Monte G, Epifani C, Puppi G, Failla O, 2013. Iphen – a real time network for phenological monitoring and modeling in Italy, Int. J. Biometeorol., DOI 10.10007/s00484-012-0615-x
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Author: Luigi Mariani

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6 Comments

  1. il 1987 fu un anno particolare nella vita di molti. Assolutamente nella mia. Mi avete talmente incusiosito che devo tornare la’.

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  2. Ok, Guido,

    il fenomeno credo che possa essere approfondito.

    Per quello che so ora, credo che l’argomento possa essere un po’ frainteso. Essenzialmente si cerca di dedurre patterns usando metodologie simplistiche come ad esempio fittare le curve con semplici linee orizzontali per un breve periodo come fatto sopra.

    Al contrario il pattern potrebbe essere dovuto ad una combinazione di armoniche. Nei miei studi si usano dati della temperatura sin dal 1850 e sembra che ci siano numerosi periodi simili a quelli sopra mostrati. Quindi questo periodi che sembrono salire e scendere molto rapidamente sono tuttavia facilmente ottenuti con le armoniche che uso.

    C’e’ bisogno di vedere con attenzione le figure che produco nei miei lavori.

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  3. Il riferimento alla supernova SN1987a era inizialmente una boutade. Tuttavia ho trovato alcuni indizi guardando nell’articolo
    Thomas et al, 2005. GAMMA-RAY BURSTS AND THE EARTH: EXPLORATION OF ATMOSPHERIC, BIOLOGICAL, CLIMATIC, AND BIOGEOCHEMICAL EFFECTS The Astrophysical Journal , 634:509–533, 2005 November 20.
    che può essere liberamente scaricato dal sito http://iopscience.iop.org/0004-637X/634/1/509. Me lo leggo e poi ne parliamo.
    Nel frattempo chiederei a Guido se può sottoporre l’ipotesi di link fra SN1987a e shift brusco in AO a Nicola Scafetta, che a queste tematiche è molto addentro. Grazie.
    Luigi

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    • Ci provo senz’altro Luigi.
      gg

  4. Caro Donato, anch’io mi sono sposato nell’87 ma fino ad ora (ovviamente per carenza di immaginazione) avevo del tutto trascurato gli eventuali nessi causali. Ora che mi hai messo la pulce nell’orecchio ci farò più caso, anche perché oggigiorno quel che conta è trovare un colpevole, e poco importa se trattasi della consorte…..

    E restando fra il serio e il faceto, ho guardato su Wikipedia (http://it.wikipedia.org/wiki/1987) gli eventi memorabili del 1987 e l’unico evento che forse ha qualcosa a che vedere con la meteorologia è l’esplosione in data 27 febbraio della Supernova 1987a nella Grande Nube di Magellano (che dista 157mila anni luce dalla Terra), e pare si sia trattato della prima supernova visibile ad occhio nudo dal 1604. Il fatto che sia esplosa il 27 febbraio dovrebbe significare che la radiazione dell’esplosione ci ha raggiunto in quella data e dunque…. qui ci vuole Nik Carter, o meglio Nir Shaviv!
    Luigi

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  5. Articolo molto interessante che, tra l’altro, conferma una sensazione molto personale: dal 1987 in poi ho notato una trasformazione degli eventi meteorologici e solo negli ultimissimi anni ho avuto l’impressione di un rientro in quella che era la normalità degli anni settanta ed ottanta del secolo scorso.
    Questa data, 1987, mi è rimasta impressa in quanto in quell’anno mi sposai. Quando capita di avere delle discussioni con mia moglie, tra il serio ed il faceto, le faccio notare che dopo quell’evento tutto è cambiato, anche il tempo. 🙂
    Lei si arrabbia un poco perchè con questa espressione lascio intendere (guardandomi bene dall’esplicitarlo 🙂 ) che il cambiamento è avvenuto in peggio.
    .
    A parte l’aspetto personale (che cito solo per spiegare il motivo di questo particolare interesse per il 1987) effettivamente ho notato che quell’anno è stato una specie di spartiacque meteorologico: ad inverni, mediamente, piuttosto freddi e nevosi e stagioni estive calde, ma sopportabili, hanno fatto seguito inverni, mediamente, piuttosto miti ed umidi e, soprattutto, stagioni estive piuttosto calde ed afose.
    Avevo sempre attribuito queste osservazioni a fisime soggettive del tipo “le mezze stagioni non ci sono più” o “il tempo di oggi è diverso da quello dei nonni”, però, questo post mi ha fatto scoprire che le mie sensazioni non sono del tutto soggettive e qualitative (campate per aria), ma hanno un risvolto piuttosto oggettivo.
    La cosa mi ha fatto molto piacere.
    Ciao, Donato.

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