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Sole e clima terrestre: un connubio inscindibile.

Ho da poco scritto un post a commento di un articolo del dr. Nicola Scafetta (qui su CM) in cui veniva analizzato il complesso legame tra ciclo solare e temperature globali. Il post poneva l’accento, in modo particolare, su alcuni aspetti statistico-matematici del dibattito tra il dr. N. Scafetta ed il dr. Gil-Alana.

In un commento ad un post di G. Guidi relativo al legame tra Sole ed ENSO (qui  su CM), F. Vomiero esprimeva le sue perplessità circa il modo in cui si cercano questi legami (nella fattispecie i rapporti isotopici desunti da alcuni foraminiferi contenuti in una sezione eccezionalmente ben conservata). In particolare egli scriveva:

Non è molto più concreta ad esempio l’impostazione di Gil-Alana et. al che semplicemente non fa altro che verificare se c’è o meno correlazione tra serie di dati abbastanza certe (almeno per le ultime decine d’anni) come la variazione di SSN (penso che la dinamica della TSI non sia molto differente) e la variazione delle temperature globali?

La cosa mi ha fatto riflettere per cui ho deciso di scrivere un post contenente alcune mie considerazioni sul legame tra Sole e clima terrestre che contenesse meno tecnicismi matematici e che esprimesse compiutamente quella che è la mia personale convinzione circa il rapporto tra Sole e clima terrestre.

Che il Sole sia il motore del clima terrestre è un fatto: non esistono altre fonti di energia per il sistema termodinamico Terra, per cui se domani mattina il Sole sparisse, la Terra diventerebbe un sasso brullo e freddo. Fatta questa premessa la questione si sposta su di un altro livello: il Sole è in grado di produrre i cambiamenti climatici? Anche in questo caso la risposta non può che essere positiva: variando l’energia in ingresso il clima terrestre cambia, è inevitabile.

Anche le recenti discussioni circa l’attribuzione di responsabilità dell’attuale cambiamento climatico non possono prescindere dal Sole. Il nocciolo del problema è, però, un altro. Il cambiamento climatico è di tipo naturale o no? La linea di pensiero principale sostiene che le attività umane hanno cambiato le caratteristiche radiative dell’atmosfera terrestre, introducendo grossi quantitativi di CO2 che hanno prodotto uno squilibrio radiativo: la quantità di energia entrante è rimasta pressoché costante, mentre quella in uscita è diminuita a causa della presenza del CO2 di origine antropica. Di qui l’incremento di temperatura registrato negli ultimi decenni del 20° secolo. Questo ragionamento non fa una grinza ed è coerente con la termodinamica del sistema.

A questo punto iniziano, però, i problemi. Su questa base scientificamente ineccepibile hanno cominciato ad innestarsi una serie di considerazioni che travalicano gli aspetti fisici del problema e che sconfinano nel territorio dell’ideologia: esse sono, a mio avviso, una delle principali cause ostative alla corretta dialettica scientifica.

Restando in ambito più prettamente scientifico, non potendo verificare sperimentalmente che cosa succederebbe se aumentassimo ad libitum la concentrazione di CO2 atmosferica, gli studiosi hanno dovuto far ricorso a dei modelli matematici che simulassero le temperature (e non solo) al variare della concentrazione di biossido di carbonio. Sono nati i molteplici modelli di circolazione globale che hanno delineato diverse evoluzioni del clima a seconda dei diversi scenari di emissioni di anidride carbonica di origine antropica. Non poteva essere altrimenti visto che la domanda che veniva posta agli scienziati era: che cosa succederà all’aumentare delle emissioni di CO2?

Fino a che le temperature sono aumentate tutto è filato liscio, i modelli avevano previsto il fenomeno e, quindi, la CO2 è entrata nell’immaginario collettivo quale manopola del clima terrestre. Con l’avvento della pausa, dello iato o come lo si voglia chiamare,  nell’aumento delle temperature terrestri, qualcuno ha cominciato ad avere dei dubbi circa l’accuratezza della modellazione effettuata e sul grado di comprensione della fisica del sistema.

Particolarmente significativo in merito a questa difficoltà di comprensione del sistema climatico terrestre è stato, a mio giudizio, un articolo a firma di B. Stevens e S. Bony pubblicato nel 2013 su Science. I due studiosi hanno giudicato gli attuali modelli non in grado di simulare correttamente il clima terrestre a causa di tre grosse incertezze: la stima della sensibilità climatica, la stima delle precipitazioni a livello regionale (evaporazione umida) e le temperature nelle aree polari (qui su CM).

Allo scopo di porre rimedio a queste incertezze molti studiosi hanno cercato di individuare altre strade per indagare le cause dell’aumento delle temperature terrestri. Alcuni di essi hanno fatto riferimento a modelli empirici o semi-empirici basati sulla correlazione statistica tra due o più serie di grandezze fisiche. Molti di questi modelli sono stati mutuati dall’econometria come quello, per esempio, di Gil-Alana, 2014.   L’econometria e la climatologia hanno una cosa in comune: le serie di dati che studiano sono discontinue e piuttosto rumorose. Sorge naturale, pertanto, applicare ai dati climatici le tecniche utilizzate in econometria per analizzare i dati economici.

Questa strada, per restare in Italia, per esempio, è stata seguita da alcuni ricercatori (A. Pasini, A. Attanasio ed U. Triacca, nella fattispecie) che hanno utilizzato i sistemi VAR multivariati allo scopo di determinare da quali grandezze fosse  causata, secondo Granger, la temperatura globale. Essi, in uno studio risalente al 2012 ed in un lavoro successivo del 2013, hanno potuto stabilire che fino agli anni ’50 del secolo scorso le temperature terrestri sembravano essere causate dalla TSI, cioè dall’irradianza solare totale. Successivamente la TSI sembra aver perso importanza a vantaggio dei gas serra di origine antropica: essi, in altre parole, attribuiscono ai gas-serra un ruolo predominante nel determinare il cambiamento climatico.

Altri ricercatori hanno elaborato modelli empirici utilizzando altri strumenti matematici. Il dr. N. Scafetta, per esempio, utilizza l’analisi armonica, applica, cioè, alle serie di dati a nostra disposizione degli algoritmi armonici allo scopo di ottenere delle curve in grado di simulare il comportamento del sistema climatico nel passato. Immaginando che esso nel futuro si comporti in modo simile, sperano di prevederne il comportamento nel futuro. Per poter individuare le armoniche che modellano il clima, però, è necessario sottoporre i dati grezzi a processi di filtraggio allo scopo di eliminare il rumore che caratterizza queste serie di dati. Alle serie così ottenute si applicano metodi statistici in grado di estrarre periodicità presenti nei dati e non individuabili a occhio (Metodo della Massima Entropia o  MEM, Metodo multi-taper o MTP e via cantando). Il prof. N. Scafetta, in particolare, è giunto alla conclusione che solo una parte minoritaria, ma non trascurabile, del recente cambiamento climatico è legata a cause antropiche, mentre la restante parte (maggioritaria) è collegata a dinamiche di tipo astronomico che modulano il flusso energetico proveniente dal Sole e diretto verso il nostro pianeta.

Anche molti altri studiosi (Svensmark, Shaviv, Spencer, Curry, Christy, ecc., ecc.) hanno proposto alternative alla CO2 come driver del clima terrestre.

Come abbiamo potuto vedere nella breve disamina dei lavori di A. Pasini et al., la TSI, pur variando in modo estremamente modesto, è stata in grado di dirigere il clima terrestre almeno fino agli anni ’50 del 20° secolo. Secondo gli altri studiosi citati essa, attraverso le sue varie componenti, è in grado di interagire con il clima terrestre anche oggi. Uno sguardo ai compositi della TSI elaborati in epoca satellitare, inoltre, ci consente di capire che essa non ha un andamento paragonabile a quello dei cicli solari undecennali per cui è in grado di interagire in modo diverso con il clima terrestre, generando cicli diversi all’interno delle temperature superficiali. Particolarmente interessante, in proposito, un articolo del dr. N. Scafetta (qui, su CM) in cui si nota che la TSI non è affatto costante, ma oscilla con periodi ad alta e bassa frequenza diversi da quelli del ciclo solare classico.

In un recente post pubblicato su WUWT, il dr. S. Robertson ha applicato la trasformata di Fourier nella versione “slow” trovando un legame tra le temperature superficiali dei mari ed i cicli solari. Questo aspetto della questione è piuttosto interessante perché W. Eschembach, con la stessa metodologia di calcolo, non era riuscito a trovare nulla di simile. Secondo Robertson perché non aveva cercato dove doveva.

Come si vede gli indizi a favore di una influenza diretta del Sole sul clima terrestre sono molti e sostanziosi. Manca, però, la cosiddetta pistola fumante. Essa manca, però, anche per la CO2. In un caso e nell’altro bisogna ipotizzare, infatti, dei meccanismi di retro-azione in grado di amplificare gli effetti della CO2, della TSI, dei cicli solari, delle forzanti planetarie e via cantando. Allo stato nessuna delle spiegazioni fisiche del fenomeno cambiamento climatico è stata esauriente per cui tutte hanno diritto di cittadinanza.

La fortuna ha voluto che le temperature globali subissero una pausa nel loro innalzamento. Alcuni sostengono che non è il caso di parlare di pausa perché le temperature si sono alzate rispetto al passato, che la pausa è solo apparente  e rientra nel novero delle possibilità previste dalla statistica, ecc., ecc.. A parte questi tentativi di salvare il castello ideologico costruito intorno al problema del cambiamento climatico, di fronte a questo fatto non più eludibile, sempre un maggior numero di ricercatori sembra convincersi che, probabilmente,  fino ad oggi abbiamo sottovalutato, a vantaggio dell’ipotesi CO2, un gran numero di altre possibili cause o concause del cambiamento climatico. Ciò, secondo me, è un fatto estremamente positivo, in quanto ci consentirà (forse) di capire meglio un sistema fisico (il sistema climatico terrestre) estremamente complesso. Si comincia, pertanto, ad indagare l’influenza del Sole sul cambiamento climatico attuale attraverso tutta la catena di fenomeni fisici che portano alle variazioni delle temperature globali che abbiamo riscontrato fino ad oggi.

Alla fine credo che scopriremo che le attività umane e le cause naturali (endogene ed esogene) sono tutte causa del cambiamento climatico. La sfida della scienza sarà quella di stabilire il peso delle une e delle altre.

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Published inAttualità

9 Comments

  1. Inquinare uccide , i governi lo sanno , anche le guerre miserabili uccidono . I governi hanno stabilito che nei prossimi decenni ( entro il 2050 ) le emissioni – ghg di origine antropica devono essere ridotte fino all 80 % .

  2. Michele Campani

    Ciao Donato,
    interessante come al solito…
    Aggiungo un pensiero.
    La scienza, come al solito, analizza e prende in considerazione la parte “marginale” del problema.
    La CO2 antropica, possa essere o meno concausa del GW, è il risultato di un inquinamento scellerato e legalizzato che prima di tutto uccide aria, acqua e terra. La prima conseguenza di questo inquinamento è la nostra morte lenta. In poche parole ci stiamo suicidando collettivamente.
    Non penso che sia un caso che l’attenzione a questi fenomeni sia “deviata” su congetture inutili come il GW (notare che applicando questo criterio a tutto ciò di cui si parla, discute o teorizza si possono vedere le cose diversamente).
    Inquinare uccide e non sarà sicuramente il GW a farlo.
    Pensiamo veramente che gli uomini “al potere” non lo sappiano?

    • Maurizio Rovati

      Morte lenta, molto lenta… comunque più lenta di quando l’inquinamento non c’era ma abbondavano miseria e carestie.
      Strano questo suicidio dove si vive più a lungo d’ogni altra epoca, dove la popolazione umana ha raggiunto e superato di slancio i 7 miliardi e tante altre belle cose che ci possiam scordare senza l’energia abbondante e a buon mercato che la scienza e le fonti fossili hanno garantito finora.
      Perchè adesso cambia la musica, stiamo così bene che ci pare di star male e allora ci ingegnamo per stare peggio. Ci aspetta la peggior carestia di sempre, la mancanza di energia a cui seguiranno altre carestie più banali, se questi scellerati riusciranno a convincere le masse occidentali che il progresso porta male.
      Colpa dei politici? E che sono, dei marziani?

    • Roberto

      ma perché 7 miliardi di popolazione (in aumento) per te sono un aspetto totalmente positivo? non è che per caso manchino risorse?
      ok che abbiamo fatto progressi ma c’è da capire che la verità sta nel mezzo. non si può pensare di vivere bene nel troppo negativo così come non lo si può pensare nel troppo positivo.

  3. I prossimi inverni potrebbero spiegare se la causa del G.W. è la CO2 derivante dall azione antropica , o verosimilmente è l’attivita Solare a gestire i cambiamenti Climatici . E’ uniformemente percepibile dall’ opinione pubblica e , dall osservazione diretta e oggettiva di dati stagionali e annuali che il clima sta cambiando , piove di piu , fa meno caldo , se si tratta di riscaldamento di certo non dovrebbe esserci un aumento esponenziale dei ghiacciai antartici , con record annuali , l’attuale estensione dei ghiacciai artici estiva è da record ,la maggiore estensione dall’ estate del 1979. questo cambiamento non sembra verso un riscaldamento.

  4. Luigi Mariani

    Caro Donato, anche da parte mia complimenti ed un brevissimo commento: aldilà delle mode (a proposito delle quali mi torna sempre più spesso in mente la frase fulminante di André Suarès secondo cui “La moda è la più eccellente delle farse, quella in cui nessuno ride perché tutti recitano”) resta quello che tu indichi come pistola fumante e cioè un meccanismo causale che giustifichi, o per CO2 o per il Sole o per ambedue, un effetto sul clima assai più ampio di quello loro attribuibile in base al forcing relativamente ridotto di cui sono responsabili. Credo che il cuore del problema stia qui. Peraltro il fatto che i GCM non abbiano azzeccato l’attuale fase di stasi delle temperature globali sta ad indicare che che nei modelli manca qualcosa di essenziale..
    Luigi

  5. Igor

    Ottimo articolo, semplice da capire anche per chi come me non è esperto in climatologia.

  6. Fabio Vomiero

    Complimenti veramente a Donato per la chiarezza, la completezza, la concretezza e l’efficacia di questo pezzo. Personalmente sottoscrivo parola per parola. Il nocciolo della questione è proprio questo. In un sistema così complesso come la macchina climatica, costituito da molti elementi interconnessi tra di loro e che si influenzano reciprocamente tramite una rete infinita di collegamenti e feedback, sono praticamente impossibili i rapporti direttamente proporzionali tra una causa e un effetto. L’approccio allo studio dei cambiamenti climatici deve quindi per forza essere multidisciplinare. La composizione dell’atmosfera è un elemento importante del sistema, quindi è ovvio che l’aumento della concentrazione della CO2, antropica o no, costituisce un fattore importante, ma è quasi impossibile che sia l’unico. Il sole certamente avrà una qualche influenza, così come le dinamiche della biosfera e dell’idrosfera. Tornando all’atmosfera io credo che anche le dinamiche relative alla composizione e alla quantità degli aerosol antropici possa avere una certa importanza, anche se non se ne parla molto e ci sono difficoltà a modellizzare. La sfida è proprio quella di riuscire ad individuare tutte le possibili cause e stabilirne il loro peso relativo. Da questo punto di vista, quindi, un’affermazione del tipo “è la CO2” o “è il sole” risulta concettualmente e scientificamente quantomeno impropria.

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