Il Mare di Bering e la fine della glaciazione

Riassunto: vengono ripresi i dati di un post precedente confrontandoli con l’Oscillazione Artica e con dati da carotaggi nel Mare di Bering che fanno ipotizzare un’influenza solare nel periodo Bølling-Alerød. Non è chiaro quanto forte sia questa influenza ma è abbastanza forte l’idea di una stabilità del sistema climatico su periodi molto lunghi.

Abstract: Data from an earlier post are reconsidered and compared with the Arctic Oscillation and the data from laminated sediments in Bering Sea. A solar influence can be supposed during the Bølling-Alerød period. Not clear how strong that influence can be but it appears quite strong the idea of a long-period stability of the climate system.

In un post precedente su CM, relativo agli spettri di 37 dataset dal Mare di Bering e dal nord Pacifico, non avevo minimamente trattato l’argomento di una possibile firma solare presente negli spettri dei dati. Infatti la presenza di massimi spettrali tra 10 e 12 anni non mi era sembrata tanto frequente da doverne parlare, anche se i dati relativi erano presenti nel foglio elettronico associato al post e disponibile nel suo sito di supporto.

Nei giorni scorsi mi sono casualmente imbattuto nell’articolo: Response of the Bering Sea to 11-year solar irradiance cycles during the Bølling-Allerød di K. Katsuki et al. (2014), di cui riporto l’abstract, dove viene identificato un picco di periodo 11 anni nelle popolazioni di diatomee e di radiolari derivate da sedimenti laminati nel Mare di Bering. Gli autori hanno prodotto due serie di dati (spessore delle lamine) chiamate “black layer” e “gray layer“, dove “black” indica il maggiore livello di deposizione delle diatomee a primavera e “gray” il minore livello del periodo estate-inverno (v. fig.2 del lavoro nel sito di supporto).

Abstract Previous studies find decadal climate variability possibly related to solar activity, although the details regarding the feedback with the ocean environment and ecosystem remain unknown. Here, we explore the feedback system of solar irradiance change during the Bølling-Allerød period, based on laminated sediments in the northern Bering Sea. During this period, well-ventilated water was restricted to the upper intermediate layer, and oxygen-poor lower intermediate water preserved the laminated sediment. An 11-year cycle of diatom and radiolarian flux peaks was identified from the laminated interval. Increased fresh meltwater input and early sea-ice retreat in spring under the solar irradiance maximum follow the positive phase of Arctic Oscillation which impacted the primary production and volume of upper intermediate water production in the following winter. Strength of this 11 year solar irradiance effect might be further regulated by the pressure patterns of Pacific decadal oscillation and/or El Niño-Southern Oscillation variability.

Dalla serie “black” gli autori hanno ricavato uno spettro (v. la loro fig.3, riprodotta nella fig.1 qui sotto) nel quale identificano massimi a 11, 18, 64 anni che associano a Sole, El Niño, PDO (Pacific Decadal Oscillation), rispettivamente. Nel lavoro si parla anche di legami tra questi cicli e l’Oscillazione Artica (AO), con PDO e ENSO regolatori della forza del ciclo di 11 anni.

Sono stato incuriosito dal fatto che dai dati laminari si potesse derivare un così forte segnale solare che però non era presente (o lo era in modo poco evidente) nei 37 dataset del citato post precedente. Per prima cosa ho allora ricontrollato i dati di quel post, estendendo l’intervallo interessato da 10-12 anni a 10-12.3 anni (estremi inclusi) per mettere meglio a fuoco l’eventuale segnale solare. I risultati sono raccolti nella Tabella 1 da cui, però, malgrado l’estensione dell’intervallo, non mi sembra di poter derivare un’informazione particolarmente significativa.

Tabella 1: Rivisitazione del Post sul Mare di Bering per i massimi spettrali tra 10 e 12.3 anni.
Name Period
(year)
Alternate/Description
FISHERY
Turbot 11.1 Rombo Groenlandese
Herring 12.0 Aringa
Plaice 12.3 Platessa
Yellowfish 12.3 Sogliola Limada
BIOLOGY
Diversity 10.0 Shannon-Wiener Index.
Plankton 10.7 ZooPlankton Biomass
CLIMATE IND.
ENSO 11.65 El Nino South.Oscil.
EPI 11.65 Winter East Pacif. Index
NPI 11.1 North Pacif. Ind., weak
NS-WIND 10.0 N-S wind speed
PDO Summ 11.4 Pacif. Decad.Oscil., weak
PDO Ann 11.1 Pacif. Decad.Oscil., weak
SAI Tot 10.0 Siberian-Alaskan Index
AI 10.1 Alaskan Index
SST1-4 12.2 SST at Mooring2
SST Pribilof 10.5 SST at Pribilof Is., weak
FISHERY   4/11 36.4%
BIOLOGY   2/8 25.0%
CLIMATE 10/18 55.5%
TOTAL 16/37 43.2%

Nello stesso tempo ho scaricato e analizzato i dati relativi all’Oscillazione Artica e li mostro in fig.2 (pdf).

Fig.2: In alto La serie dell’Oscillazione Artica. La riga rossa è un filtro passa basso con finestra di 11 anni. In basso lo spettro MEM con l’indicazione dei periodi, in anni. Il valore tra parentesi indica la potenza (l’altezza) del massimo a 3.1 anni. Notare il picco a 11.9 anni che è ben visibile pur senza emergere in modo evidente nel confronto con diversi altri massimi.

Ho anche scritto al prof. B-K Khim dell’Università di Busan, Corea, chiedendo i dati usati nella loro figura 2. A strettissimo giro mi ha risposto il dr. Katsuki, mandandomi i dati, sia “black” che “gray“, usati per lo spettro. Riporto i due dataset insieme al relativo spettro nelle figure 3 (pdf) e 4 (pdf). La similitudine degli spettri di queste figure con quello di fig.2 giustifica l’interazione AO-sedimenti dichiarata dagli autori.

Fig.3: Dataset “gray” di Katsuki et al.(2014) e il suo spettro MEM. La riga rossa è un filtro passa basso con finestra di 11 anni. Nello spettro, la firma solare è debole ed è evidenziata con un trattino rosso. Il periodo attribuito a PDO è debole e mal definito. Notevoli invece i massimi di alta frequenza, più tipici di El Niño, elencati anche nel post precedente sul Mare di Bering.

Fig.4: Dataset “black” di Katsuki et al.(2014) e il suo spettro MEM. Anche qui la riga rossa è un filtro con passo 11 anni. Rispetto alla fig.3 è meglio definita la ciclicità PDO e quella solare, mentre appaiono scambiati i massimi di maggiore frequenza.

Katsuki et al.(2014) non usano il dataset “gray” nel loro studio, ma la fig.3 mostra che anche qui esiste un debole massimo di 11.3 anni, un massimo di 17.6 anni -non troppo distante dai 18 anni della ciclicità decadale di ENSO- e uno di 70.2 anni, abbastanza esteso (cioè “piatto”) da giustificare il periodo di 64 anni di PDO. Questi dati mostrano anche picchi importanti a 24.8, 3.3 2 2.4 anni, con gli ultimi due appartenenti alla classe di eventi comuni a El Niño, già descritti nel citato post precedente.

Nella fig.4 sono evidenti i massimi spettrali a 11.3, 17.1 e 66.5 anni, a conferma di quanto è stato trovato da Katsuki e colleghi, e si vedono bene anche i picchi a 2.8, 6.8, 3.9 anni. Gli ultimi due sembrano impegnati in una sorta di scambio (o “balletto”) con i corrispondenti massimi di fig.3.
Come già accennato, lo spettro dell’Oscillazione Artica di fig.2 presenta similitudini con gli spettri dei laminati, abbastanza numerose da far più che sospettare un’influenza oceanica (ma anche solare, con il picco comune a 11.3-11.9 anni) sulle deposizioni di organismi unicellulari nel Mare di Bering.

Considerazioni conclusive

I dati che ho ricevuto dal dr. Katsuki non sono calibrati in età (l’anno viene indicato da un numero progressivo da 1 a 317) ma penso di poterli considerare, anche dal contenuto dell’articolo, relativi al periodo Bølling-Allerød, le due fasi calde iniziate alla fine del Dryas antichissimo e terminate con l’avvento del Dryas recente, nell’arco di tempo compreso tra 14700 e 12700 anni fa. Queste fasi calde furono probabilmente separate dalla fase fredda detta (ma non osservata in tutti luoghi, forse per problemi di risoluzione temporale in rapporto alla sua durata) Dryas antico.

Malgrado i periodi considerati in questo post siano molto diversi, dagli spettri appare come essi siano confrontabili, sotto l’aspetto delle influenze esterne, con l’Oscillazione Artica attuale e con i dataset attuali usati nell’altro post sul Mare di Bering e raccolti nella Tabella 1.

Ancora una volta la stabilità climatica del pianeta -pur con tutte le sue fluttuazioni- appare in stridente contrasto con i proclami di imminente distruzione (di cosa non è chiaro: il pianeta, la vita, la civiltà come la conosciamo, o forse un indefinibile e indefinito “tutto”) con cui più volte al giorno ci assillano senza alcuna pietà.

Anche se sappiamo bene che i suddetti proclami hanno uno scopo diverso da quanto dichiarato – come Massimo Lupicino ha recentemente sottolineato su CM – questo non basta a renderli meno fastidiosi e irritanti.

In conclusione, forse (o probabilmente) un’influenza solare si può dedurre da tutto l’insieme dei dati analizzati, ma è difficile dire quale sia il suo peso. Invece, dal confronto tra dati pre-Olocene e attuali si può immaginare una sostanziale stabilità del sistema climatico nel lungo e lunghissimo periodo.

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

Bibliografia

 

  • Kota Katsuki, Takuya Itaki, Boo-Keun Khim, Masao Uchida and Ryuji Tada: Response of the Bering Sea to 11-year solar irradiance cycles during the Bølling-Allerød, GRL , 41, 2892-2898, 2014. DOI: 10.1002/2014GL059509

 

 

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Author: Franco Zavatti

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4 Comments

  1. “Invece, dal confronto tra dati pre-Olocene e attuali si può immaginare una sostanziale stabilità del sistema climatico nel lungo e lunghissimo periodo.”
    .
    Caro Franco, il sistema climatico continua a riservarci sorprese e conferme. E’ sorprendente, infatti, come i meccanismi che lo caratterizzano siano gli stessi da centinaia di migliaia di anni e confortante il fatto che, pur essendo un sistema dinamico complesso non lineare e caotico, la sua stabilità sia così forte. Gli attrattori che lo stabilizzano nello spazio delle fasi devono essere veramente molto potenti e lasciano ben sperare per il futuro.
    Ciao, Donato.

    Post a Reply
    • Caro Donato, non sono un bambino da molte decine di anni ma ogni volta che tocco con mano la grande stabilità del sistema climatico ritorno ad esserlo e a meravigliarmi. E a chiedermi perché altri non riescano a vedere una cosa
      tanto evidente. So bene che questa è, appunto, una reazione da bambino ma per natura considero sempre il mio prossimo in buona fede (sì, sono uno di quelli che in Italia si chiamano “fessi”) e purtroppo non sempre è così.
      Ciao. Franco

      Post a Reply
  2. Caro Franco,
    ho avuto solo ora modo di leggere il tuo articolo ed ho trovato davvero molto interessante per il mare di Bering la concordanza fra lo spettro delle diatomee durante l’oscillazione di Allerod (che in sostanza è la fase relativamente calda che prelude all’interglaciale) e l’Artic oscillation negli ultimi decenni.
    In tal senso l’analisi spettrale potrebbe servire per stabilire delle “similitudini” climatiche nel tempo (fra epoche diverse) o nello spazio (fra areali diversi). In sostanza dunque se le ciclicità sono caratteri salienti della macchina del clima la similitudine fra gli spettri dovrebbe adombrare una similitudine fra i climi.
    Occorrerebbe ora scoprire come si comportano gli spettri durante le fasi glaciali.
    Ciao.
    Luigi

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    • “Occorrerebbe ora scoprire come si comportano gli spettri durante le fasi glaciali.”

      Caro Luigi,
      hai ragione e appena trovo trovo dati relativi al periodo glaciale provo a fare qualche conto. Non sono difficili da trovare (Grip, Epica, Vostok, …).
      Come scrivevo a Donato, è sempre interessante verificare la stabilità del sistema climatico (e il fatto che siamo qui a commentare dovrebbe fornire qualche garanzia in tal senso) ma quando tocco con mano ho sensazionidiverse e più piacevoli. Ciao. Franco

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