La serie di temperature di Moffa-Sánchez et al., 2014

Per avere una conferma di quanto fatto e mostrato con il post di ieri sul detrending, ho utilizzato un altro set di dati: le temperature dedotte dai gusci di foraminiferi del plancton tramite il rapporto Mg/Ca, usuale proxy nei carotaggi di sedimenti marini. Questi dati sono descritti e analizzati in Moffa-Sánchez et al, 2014 e, leggendo l’articolo, ho notato nella loro figura S4 delle Supplementary Information (pdf in bibliografia) un massimo attorno a 20 anni (0.05 cicli/anno), corrispondente al massimo rimasto dopo il detrending dei dati noaa precedenti.

Ho chiesto i dati alla dott.ssa Moffa e li ho ricevuti in forma originale, non elaborati. Li mostro nella Fig.8 (pdf), confrontati con i dati dell’irraggiamento solare totale (TSI) di Steinhilber et al, 2009 e con bande che mostrano la durata dei minimi solari, come viene fatto nell’articolo (Fig.2, mostrata nell’abstract in formato piccolo).

fig8

Fig.8:Alcuni dei dati di Moffa et.al 2014. Nel quadro d) i dati di temperatura mancanti (12 valori) sono stati interpolati linearmente usando i valori adiacenti. Solo nel quadro d) i dati di TSI sono stati spostati in avanti di 12.42 anni (lag), come nell’articolo.

Qui uso solo la temperatura, per la quale sono disponibili 158 valori con un passo temporale di 6.21 anni; i 12 dati mancanti sono stati interpolati linearmente dai valori adiacenti.
Nella Fig.9 (pdf) gli spettri in frequenza delle temperature e della TSI, calcolati sullo stesso intervallo temporale (800-1800) di 1000 anni, permettono il confronto con la fig.S4 b) dell’articolo. Anche se si possono invocare la bassa risoluzione temporale e tutte le incertezze nel dedurre la temperatura dai sedimenti marini, i due spettri non sembrano tanto simili quanto sembrerebbe dover essere dal confronto diretto della Fig.8 d) e tra TSI e salinità.

fig9

Fig.9:Spettri di temperatura e TSI. Nel quadro inferiore lo zoom tra le frequenze 0 e 0.02. Gli stessi spettri con il periodo invece della frequenza sono qui. Nel grafico in alto è specificato che la TSI è usata qui senza ritardi: la precisazione è inutile dato che la presenza o meno di un lag non cambia minimamente la forma dello spettro.

Ma queste considerazioni esulano dal confronto tra detrending approssimato e accurato che è lo scopo di questa serie di post.

Il detrending “manuale”, quello in cui i parametri del seno sono forniti anzichè calcolati, è mostrato in Fig.10 (pdf) e i residui finali, con il loro spettro, in Fig.11 (pdf).

fig10

Fig.10:Detrending “manuale” delle temperature di Moffa et al

fig11

Fig.11:Residui dopo l’ultimo detrending. Le strutture rimaste sono molto evidenti e sono mostrate nello spettro in basso

 

Anche ora, come nel caso precedente, si nota che lo spettro contiene, forti, i massimi a 178 e 262 anni, mentre il massimo più potente, 50 anni, Fig.9, è indebolito rispetto a loro. Il picco a 20 anni, che nei dati senza detrending era di potenza paragonabile a quello di 178 anni, diventa circa 1/4 dell’altro. Ma, più importante è la presenza del picco a 262 anni, esplicitamente intercettato dal seno di periodo 262 anni, che avrebbe dovuto scomparire o almeno indebolirsi molto.

Se uso il sistema di detrending corretto, mostrato in Fig.12 (pdf), i parametri sono ancora non molto diversi,

fig12

Fig.12:Detrending solo con i fit. Confrontare il quadro c) con il quadro in alto della Fig.11: pur essendoci ancora strutture, qui i residui sono il risultato di un migliore fit.

ma lo spettro evidenzia l’attesa scomparsa del picco a 262 anni (Fig.13, pdf) e anche

fig13

Fig.13:Spettro di Fig.12 c). Da notare il numero dei massimi rimasti dopo il detrending che farebbe pensare alla necessità di un’ulteriore operazione, ad esempio con una sinusoide di periodo poco inferiore a 200 anni.

la modifica del picco a 110 anni che passa da due massimi (bimodale) a unimodale, rafforzandosi del 25%; la forte diminuzione del massimo a 50 anni e il leggero rafforzamento del picco a 20 anni, che ora diventa il massimo assoluto, ancora una volta non intercettato dal detrending (ma qui è più comprensibile, dato che 20 anni sono circa 3 punti sperimentali). La struttura non ancora del tutto casuale del quadro c), Fig.12, può spiegare l’elevato numero di picchi residui in Fig.13. Ad esempio si notano abbastanza facilmente nei residui almeno tre strutture (rapido aumento di temperatura seguito da declino più lento) su tempi di circa 200 anni tra gli anni 1150-1350, 1350-1550, 1550-1750. Tenere conto di queste oscillazioni dovrebbe ridimensionare molto il picco a 177 anni.

Bibliografia

  • Tutti i grafici e i valori numerici per i dati NOAA fino a gennaio 2014 si trovano qui.
  • Tutti i grafici e i valori numerici relativi a Moffa-Sanchez et al., 2014 si trovano qui.
  • Paola Moffa-Sánchez, Andreas Born, Ian R. Hall, David J. R.,Thornalley and Stephen Barker: Solar forcing of North Atlantic surface temperature and salinity over the past millennium, Nature Geoscience, Published Online: 9 march 2014 | DOI:10.1038/NGEO2094. (abstract)
  • Moffa-Sánchez et al, 2014. Supplementary Information (pdf)
  • Steinhilber, F., J. Beer, and C. Fröhlich. Total solar irradiance during the Holocene. Geophys. Res. Lett., 36, L19704, 2009. doi:10.1029/2009GL040142. I dati qui
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Author: Franco Zavatti

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1 Comment

  1. Mi dispiace molto, ma il mio modem si è rotto ieri pomeriggio, per cui i dati aggiuntivi non sono raggiungibili. Sono in attesa del tecnico Telecom per la sostituzione. Chiedo scusa a tutti.

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