Accelerazione del livello del mare in Nord Europa e in Italia

La lettura di un articolo del 2011 (Houston & Dean, 2011; da ora HD11) relativo all’accelerazione del livello del mare sulle coste americane mi ha spinto a verificare se i loro risultati potessero trovare conferma nei mari di altre parti della Terra.

Intanto, HD11 è liberamente disponibile cliccando l’indice DOI in bibliografia e i dati sono scaricabili dal sito PSMSL (Permanent Service for Mean Sea Level).

In HD11 vengono analizzate 57 stazioni che misurano il livello del mare sulle coste americane, dall’Alaska al Golfo del Messico alle Hawaii, per ricavare dai dati l’accelerazione del livello del mare, cioè la variazione annuale del tasso di crescita, misurata in mm/anno2. Si usa l’equazione

y(t)=a0+a1*t+(1/2)*a2*t2                            (1)

dove t è il tempo in anni e y(t) è il livello del mare al tempo t (i valori osservati, riportati nei singoli dataset). Con i minimi quadrati si ricavano l’intercetta a0 in mm, la pendenza a1 in mm/anno e l’accelerazione a2 in mm/anno2 per ognuna delle stazioni disponibili.

In questo articolo viene usato solo il termine a2 ma nel sito di supporto sono disponibili anche gli altri parametri, con l’avvertenza che io calcolo un parametro A2=0.5*a2 e che quindi l’accelerazione a2 si ottiene moltiplicando per 2 il terzo parametro visibile in accel.app di Russia e Italia nel sito di supporto.

In HD11 gli autori hanno selezionato le stazioni di misura (mareografi) seguendo questi criteri:

  1. Lunghezza del record di almeno 60 anni (l’insieme usato ha lunghezza media di 82 anni);
  2. Mancanza di significativa attività tettonica che avrebbe potuto generare variazioni del livello marino per spostamenti verticali del fondo;
  3. Registrazioni che coprissero anche l’intervallo 1930-2010 per poter verificare variazioni di accelerazione rispetto al periodo completo. Infatti alcuni studiosi ritengono che l’accelerazione più forte sia avvenuta prima del 1930.

I risultati di HD11 sono sintetizzati in fig.1 (pdf). Gli autori trovano un’accelerazione media leggermente negativa (una decelerazione) pari a (-0.0014±0.0161)mm/anno2 (intervallo di confidenza 95%=1.96 σ).

fig1

Fig.1. Distribuzione delle accelerazioni di 57 stazioni USA (HD11, fig.4, ridisegnata). 50 stazioni (88%) hanno accelerazione nulla o negativa.

Russia e Norvegia
Non essendo interessato a verificare la situazione prima e dopo il 1930, ho selezionato le stazioni russe e norvegesi sulla base della lunghezza del record che doveva essere di almeno 50 anni. La selezione è mostrata in questa mappa e riassunta, anche con le accelerazioni delle singole stazioni, in Tab.1 (dati disponibili al sito di supporto). La distribuzione delle accelerazioni è in fig.2 (pdf) e i suoi valori numerici in Tab.2.

Fig.2. Distribuzione delle accelerazioni per le stazioni russo-norvegesi. Solo il 27% (10 su 37) mostra accelerazione nulla o negativa.

Fig.2. Distribuzione delle accelerazioni per le stazioni russo-norvegesi. Solo il 27% (10 su 37) mostra accelerazione nulla o negativa.

L’insieme di queste stazioni mostra, in media, un’accelerazione circa 60 volte superiore a quella dei mari americani: solo 10 stazioni su 37 (27%) mostrano valori negativi.
L’accelerazione media su tutte le stazioni vale (0.078±0.039)mm/anno2.
Se si osserva la mappa, si vede che le stazioni russe si distribuiscono lungo le coste del Mar Glaciale Artico, con una leggera preferenza per la sua parte orientale, verso lo stretto di Bering, mentre quelle norvegesi si trovano all’estremo occidentale del Mar Glaciale ÷ estremo orientale dell’Oceano Atlantico (Mar di Norvegia): si può pensare che l’accelerazione del livello del mare abbia valori diversi per il due insiemi di dati. In effetti l’accelerazione della zona russa (0.11468±0.13360)mm/anno2 è poco meno di 4 volte quella della zona norvegese (0.02948±0.04560) mm/yr2.

Italia
Ho voluto anche verificare la situazione dei mari attorno all’Italia e ho selezionato 45 stazioni mareografiche (42 italiane, 1 maltese: Valletta,1 slovena: Koper, 1 croata: Split). Ho escluso (credo opportunamente) le stazioni di Porto Corsini (RA) e di Portogaribaldi (FE) con record lunghi solo 5 anni ma ho mantenuto (poco opportunamente, ma per distrazione) Manfredonia (FG) con record di 3 anni e Ancona1 (7 anni).

In questo caso non ho potuto selezionare record lunghi perchè il 50% delle stazioni (21 su 42; tutte quelle con ID>2000) ha dati solo nell’intervallo 2001÷2014. È triste vedere che il “popolo di navigatori” non ha ritenuto di dover misurare il livello del mare già dalla fine dell’800 (o magari anche da prima) ma, nello stesso tempo, bisogna rendere merito a chi ha voluto raddoppiare la rete mareografica nazionale (dal 2001, ma è sicuramente meglio tardi che mai!).

Delle 42 stazioni, 11 iniziano le registrazioni alla fine dell’800 e di queste, 9 le terminano prima del 1935 (2 nel 1913; 1 nel 1920; 5 nel 1922; 1 nel 1934). In pratica siamo in una situazione simile a quella delle stazioni meteo, senza però avere sui mari le difficoltà orografiche della terra ferma; forse però c’è (o c’era) la stessa frammentazione di competenze. Per alcune stazioni sono presenti avvertimenti legati a possibile modifica dei dati a causa del terremoto di Messina (1908); dell’attività tettonica attorno a Napoli; della subsidenza a Venezia. Tutto questo si traduce, ad esempio, in un errore molto grande nell’accelerazione media.

Le stazioni selezione sono mostrate in questa mappa e nella successiva Tabella:

Accelerazione del livello del mare:
45 stazioni: Italia (42), fuori Italia (3*)
station PSMSL Record accel sigma
ID length mm/yr^2 mm/yr^2
maddalena 109 1896-1913 -0.75177 0.40339
porto torres 2084 2001-2014 0.00197 0.00131
cagliari1 104 1896-1934 -0.00402 0.05562
cagliari2 2089 2001-2014 0.00129 0.00132
carloforte 2076 2001-2014 0.00155 0.00128
porto maurizio 108 1896-1922 0.07356 0.13260
imperia 2078 2001-2014 0.00213 0.00121
genova1 59 1884-1997 -0.00731 0.00467
genova2 2090 2001-2014 0.00254 0.00130
livorno2 2080 2001-2014 0.00206 0.00133
civitavecchia 106 1896-1922 0.20972 0.14007
napoli1 129 1899-1922 -0.05334 0.17373
napoli2 2092 2001-2014 0.00476 0.00118
napoli3 105 1896-1922 0.09579 0.13825
salerno 2086 2001-2014 0.00170 0.00141
palinuro 2082 2001-2014 0.00722 0.00111
reggioc1 670 1951-1967 -0.00626 0.00132
reggioc2 2142 2001-2014 0.00518 0.00130
porto empedocle 2083 2001-2014 0.00156 0.00115
palermo1 107 1896-1922 0.03172 0.12924
palermo2 2093 2001-2014 0.00118 0.00115
lampedusa 2079 2001-2014 0.00201 0.00149
capo passero 837 1957-1969 0.00891 0.00189
catania1 102 1960-1971 -0.00612 0.00162
catania2 2094 2001-2014 0.00417 0.00128
valletta* 1735 1988-2011 0.44865 0.26019
taranto1 103 1906-1911 -0.00493 0.00513
taranto2 2095 2001-2014 0.00894 0.00141
otranto1 990 1961-1970 -0.00383 0.00214
otranto2 2096 2001-2014 0.00153 0.00131
bari 2075 2001-2014 0.00546 0.00136
manfredonia 1262 1969-1971 -0.04872 0.01192
vieste 2087 2001-2014 0.00466 0.00137
ortona1 972 1960-1972 -0.00415 0.00226
ortona2 2097 2001-2014 0.00686 0.00146
ancona1 101 1966-1972 -0.01296 0.00678
ancona2 2098 2001-2014 0.00407 0.00158
venezia1 87 1889-1913 -0.05834 0.23133
venezia2 2100 2001-2014 0.01248 0.00166
venezia3 39 1872-1920 0.09824 0.04367
venezia4 168 1909-2000 -0.03752 0.00955
trieste1 154 1875-2013 -0.00306 0.00676
trieste2 2099 2001-2014 -0.00980 0.00161
koper* 1009 1962-1991 -0.16772 0.12360
split1* 685 1952-2011 -0.05258 0.02313

Accelerazione media: (-0.00406±0.09526) mm/yr2

La distribuzione finale è in fig.3 (pdf), mentre i suoi valori numerici sono in Tab.3.

Fig.3. Distribuzione dell'accelerazione delle stazioni italiane integrate da stazioni croate, slovene e maltesi, una per nazione. Il simbolo (+) in alto a sinistra indica proprio la presenza di stazioni non italiane. L'istogramma si riferisce a 44 stazioni su 45: ho preferito escludere l'ultima, molto distante, per non perdere risoluzione nella parte centrale, più significativa.

Fig.3. Distribuzione dell’accelerazione delle stazioni italiane integrate da stazioni croate, slovene e maltesi, una per nazione. Il simbolo (+) in alto a sinistra indica proprio la presenza di stazioni non italiane. L’istogramma si riferisce a 44 stazioni su 45: ho preferito escludere l’ultima, molto distante, per non perdere risoluzione nella parte centrale, più significativa.

Tutti gli studi mostrano che il livello complessivo dei mari (l’oceano globale) cresce: allora il punto da discutere non è la crescita ma il modo, il ritmo, con cui questa crescita si evolve nel tempo e quindi l’accelerazione.

Se nell’equazione (1) a2 vale zero, il livello del mare cresce in modo lineare nel tempo; se è maggiore di zero il livello cresce ad un ritmo sempre più elevato; se a2 è minore di zero il tasso di crescita diminusce nel tempo.

  • L’insieme dei mari americani (l’Atlantico temperato, tropicale, freddo; il Pacifico sotto costa, quello delle Hawaii e quello freddo dell’Alaska) ha un valore dell’accelerazione (a2) leggermente negativo.
  • Praticamente tutto l’arco del Mar Glaciale Artico mostra, complessivamente, un’accelerazione positiva piuttosto elevata; separando il contributo russo da quello norvegese i valori numerici cambiano ma non cambia il concetto di crescita accelerata del livello di quel mare.
  • Il Mediterraneo attorno all’Italia mostra una decelerazione non troppo elevata (ma quasi 4 volte superiore a quella americana) e tuttavia associata ad un errore tanto grande da far propendere per un’accelerazione più probabile uguale a zero e quindi per una crescita lineare (costante) nel tempo.

Una avvertenza: malgrado il mio “proclama” iniziale ho elaborato anche la crescita del livello del mare (il coefficiente a1 dell’eq.1) e i risultati sono, anche in forma di istogramma, nel sito di supporto. Devo ricordare che non ho applicato nessuna correzione, ad esempio per l’isostasia glaciale, ai dati e che, quindi, valori medi del livello del mare abbastanza negativi (per il Mar Glaciale Artico) e praticamente nulli (per il Mediterraneo; un centesimo di mm l’anno) possono essere fortemente distorti, anche se in una situazione di crescita globale possiamo senza dubbio aspettarci decrescite locali.

Tutti i grafici e i dati, iniziali e derivati, relativi a questo post si trovano nel sito di supporto qui

Bibliografia

  1. Houston J.R. and Dean R.G., 2011: Sea-Level Acceleration Based on U.S. Tide Gauges and Extensions of Previous Global-Gauge Analyses. Journal of Coastal Research, 27,409-417.doi:10.2112/JCOASTRES-D-10-00157.1 (full text)
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Author: Franco Zavatti

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2 Comments

  1. Devo chiedere scusa ai lettori di CM e a Donato in particolare: ho commesso
    un grave errore concettuale. L’errore non tocca il post e le sue
    conclusioni, “solo” le tabelle e i grafici relativi al livello del mare (non
    alla sua accelerazione). Infatti, se consideriamo l’eq 1 come fosse il suo
    analogo cinematico, il coefficiente a1 è la velocità iniziale, cioè
    la velocità a y=a0. Io ho considerato a1 come se fosse la velocità
    media (la pendenza del fit). Ho ricalcolato tutti i fit delle
    stazioni russe e italiane (questa volta lineari) e ho usato la pendenza
    della retta nelle nuove tabelle e nei nuovi istogrammi che riguardano il
    termine lineare. Spero che adesso sia tutto corretto.
    Franco

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  2. L’accelerazione determinata da F. Zavatti per la costa artica russa è notevole: circa 10 volte maggiore di quella media globale determinata da Hay et al., 2015, da Church e White e da Jevrejeva et al..
    La cosa, come scrive anche F. Zavatti nel suo post, non deve, però, sorprendere in quanto il livello del mare varia in modo differente da zona a zona. Sulle coste americane, per esempio il trend di variazione del livello del mare è molto capriccioso e varia da un mareografo all’altro, ma consente di individuare delle tendenze che lasciano piuttosto sorpresi: ho in via di completamento un post in cui parlerò della variazione del livello del mare a nord di Capo Hatteras ed a sud dello stesso capo e in cui farò vedere che il capo separa la costa atlantica in due zone in cui la variazione del livello del mare avviene in modo radicalmente opposto.
    L’Atlantico del nord è un bacino oceanico che presenta un livello del mare in fase di crescita estremamente lenta, molto di più di quella degli altri bacini oceanici e nonostante il forte contributo derivante dalla fusione delle placche glaciali groenlandesi. Il dato della Norvegia, in questa ottica, è abbastanza in linea con le aspettative anche se l’accelerazione è anche qui maggiore di quella media (circa il triplo). Il dato è, però, plausibile: se sulle coste americane il livello del mare diminuisce deve aumentare da qualche altra parte e ciò accade sulle coste europee.
    Il dato russo è comunque sorprendente anche se studi su quel bacino oceanico a me non risultano: tutti quelli che ho visto non prendono mai in considerazione le coste artiche della Russia. Questo fatto rende ancora più prezioso il lavoro di F. Zavatti.
    Ciao, Donato.

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  1. Decelerazione del livello del mare in Nord Eurasia e Italia causata dal Pinatubo | Climatemonitor - […] un post su CM dell’ottobre 2015, avevo trattato dell’accelerazione del livello del mare analizzando […]

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