Variazioni di livello nel Mediterraneo negli anni ’80

Ormai i post in cui si parla direttamente o indirettamente di quanto accaduto negli anni ’80 ho smesso di contarli. Questa volta ci torniamo su con la consueta previsione di Franco Zavatti, analizzando i dati di marea di diverse stazioni del Mediterraneo. I risultati sono come sempre molto interessanti e confermano una volta di più che il clima non è “solo” temperatura e che forse questo varrebbe la pena di tenerlo a mente. Viene però spontanea una domanda: ma, recentemente, qualcuno ha mai veramente studiato le variazioni climatiche con l’intenzione di capirci qualcosa?
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Riassunto: Sono analizzati i dati di livello marino di 23 stazioni del Mediterraneo, da Gibilterra al Mar Nero, per vedere se negli anni ’80 (con qualche fluttuazione) sia possibile notare variazioni forse ricollegabili allo shift climatico degli anno ’80. Si nota che in tutte le stazioni tranne una (o forse due) è presente una fluttuazione del livello del mare negli anni ’80, netta come un break point o più lenta e con o senza recupero della situazione precedente.
Abstract: Sea level of 23 Mediterranea stations, from Gibaltar to Black Sea, is studied in order to look for some variation around ’80s which could be connected to the simultaneous climate shift. We look at both quick (like break points) and slow variations with or no recovery of the original tide gauge. All stations, apart one or may be two of them, show sea level fluctuations during the period of interest.

Nel 2015 in un post sull’accelerazione del livello del mare pubblicato su CM avevo usato anche i dati di 45 stazioni mareografiche italiane e limitrofe (La Valletta, Koper e Split).
Volendo verificare in questo post se lo shift climatico degli anni ’80 avesse avuto influenza osservabile anche sul livello del Mediterraneo, ho pensato di utilizzare gli stessi dati, con l’ovvio limite che fosse presente il periodo di interesse (almeno 1975-1995) ma, quando sono andato a verificare, ho costatato con sorpresa che avrei potuto utilizzare solo le 5 stazioni di Trieste1, Venezia4 (Punta della Salute), Genova1 in Italia e poi Koper e Split1 in Slovenia e Croazia. Una veloce ricerca sul database PSMSL mi ha permesso di aggiungere altre 18 stazioni di cui due sul Mar Nero (Constantza e Varna, identificate dalla sigla BS o Black Sea). Il posizionamento geografico delle stazioni è mostrato in fig.1.

Fig.1: Localizzazione geografica delle stazioni. Purtroppo non sono disponibili stazioni della costa nord dell’Africa, tranne Alessandria d’Egitto e Ceuta (enclave spagnola). Le due stazioni israeliane in elenco non includono il periodo di interesse.

Tabella 1. Le 23 stazioni mareografiche usate. Sono presenti informazioni ridondandi per le quali c’è un breve cenno nel testo.
NOME STATO ACF1
(%)
H NK NN N PSMSL BP[S/N/?]
(anni)
Alexandria EG 0.638 0.868 6. 146. 722 503 S (87,92)
Alexandroupolis GR 0.484 0.802 12. 160. 499 1238 S (85)
Alicante1 ES 0.637 0.867 5. 74. 376 208 S (80)
Alicante2 ES 0.530 0.822 9. 124. 442 960 S?(80)
Ceuta ES 0.638 0.868 6. 146. 722 498 S (77,92)
Constantza BS RO 0.782 0.924 3. 79. 741 379 S (83)
Genova1 IT 0.553 0.832 10. 290. 1071 59 ? (81)
Iraklion GR 0.686 0.887 4. 40. 256 634 S (88)
Khalkis-n GR 0.583 0.845 7. 119. 497 1237 S (88)
Khalkis-s GR 0.530 0.822 8. 96. 347 1441 S (84)
khios GR 0.681 0.885 4. 81. 479 408 S?(90)
koper SL 0.224 0.668 49. 202. 344 1009 S?(88)
malaga ES 0.687 0.887 4. 116. 691 496 S (90,95)
marseille FR 0.660 0.876 6. 296. 1535 61 N?(76)
nice FR 0.627 0.863 5. 85. 417 1468 S (89)
port-vendres FR 0.527 0.821 8. 81. 293 1469 N
siros GR 0.680 0.885 4. 81. 481 1234 S (93)
soudhas GR 0.641 0.869 5. 97. 493 1232 S (82,90)
split1 marjana CR 0.472 0.796 15. 238. 708 685 S (87)
thessaloniki GR 0.678 0.884 4. 86. 502 373 S (88,90)
trieste1 IT 0.576 0.842 10. 372. 1462 154 S (87)
varna BS BG 0.780 0.923 3. 84. 776 318 S?(72)
venezia4 Salute IT 0.617 0.859 7. 229. 1039 168 S?(88)

In tabella 1 le colonne 3-6 riportano informazioni non direttamente legate a questo post e mostrano rispettivamente, per ogni stazione, la funzione di autocorrelazione a lag 1 (acf1), l’esponente di Hurst (H), il numero di dati indipendenti calcolato sia con con la formula di Koutsoyannis (2002)**, NK, che con la formula di Nychka (NN)**, entrambi da confrontare con il numero dei dati osservati di colonna 7. L’errore standard della media di un campione è normalmente data da σ/(n)0.5 ma se i dati sono autocorrelati la formula si generalizza in σ/(n)1-H, con H esponente di Hurst. H assume valori compresi tra 0.5 e 1, in funzione dell’autocorrelazione a lag 1. Ad esempio, i 776 dati di Varna si riducono a 3 e a 84 valori indipendenti, con implicazioni nel calcolo degli errori e nei test statistici. Il problema ha a che fare con la memoria a breve e lungo termine mostrata dalle osservazioni.

Anche se si escludono, oltre agli “N”, i punti interrogativi che esplicitano un dubbio sulla reale esistenza di una variazione di livello del mare negli anni ’80, su 23 stazioni, 15 (il 65%) mostrano tale variazione in modo evidente. A volte si osserva un cambiamento improvviso, altre volte la variazione è più lenta, come se in particolari condizioni l’inerzia (termica) del mare avesse un suo ruolo o se la variazione climatica si sovrapponesse a o si confondesse con un processo dovuto a situazioni locali.

Due stazioni, Ceuta e Varna, mostrano variazioni esterne al periodo considerato, ma adiacenti ad esso. Altre due, Genova1 e Marseille, non presentano eventi particolarmente evidenti, è come se la zona nord-ovest del Mediterraneo avesse risentito meno dello shift climatico. Questa situazione viene confermata da Port Vendres, al confine con la Spagna, ma viene smentita da Nizza. come esempi di due casi estremi (ma tutti i grafici e gli ingrandimenti del periodo 1980-2000 sono nel sito di supporto) mostro i dati dei mareografi di Trieste1 (pdf) e di Port Vendres (pdf) nelle figg. 2 e 3.

Fig.2: Livello marino a Trieste1. Si nota una brusca diminuzione dal 1987 e un cambiamento di pendenza successivo alla diminuzione.

Fig.3: Livello marino di Port Vendres (confine Francia-Spagna). Dalla breve sequenza non si può dedurre alcuna variazione negli anni ’80; forse un’oscillazione attorno al 1996 che però termina in una lunga (6-7 anni circa) assenza di dati disponibili. La pendenza del fit lineare, unita al “salto” del 1996 potrebbe autorizzare qualche illazione ma non credo si possa andare oltre.

Conclusioni

La maggioranza delle stazioni mostra negli anni ’80 variazioni del livello del mare, in concomitanza con lo shift climatico che, almeno in Europa, si è manifestato come variazione nelle westerlies, le correnti occidentali (v. ad esempio Mariani et al., 2012). È difficile dire se i due fenomeni siano fisicamente legati, ma la presenza di simili fluttuazioni anche nelle temperature misurate dai palloni stratosferici a diversi livelli di pressione autorizza a considerare lo shift climatico un fenomeno complessivo, quanto meno emisferico.

Tutti i grafici e i dati, iniziali e derivati, relativi a questo post si trovano nel sito di supporto qui.
** La formula di Nychka per calcolare il numero effettivo dei dati è NN=N[(1-r-0.68/(N)^0.5)/(1+r+0.68/(N)^0.5)], con r=acf1. La formula di Koutsoyannis à NK=N^(2-2*H).

Bibliografia

 

  • Demetris Koutsoyannis (2002) The Hurst phenomenon and fractional Gaussian noise made easy, Hydrological Sciences Journal, 47:4, 573-595. doi:10.1080/02626660209492961
  • L. Mariani, S. G. Parisi, G. Cola & O. Failla: Climate change in Europe and effects on thermal resources for crops, Int. J. Biometeorol., 56, 6, 1123-1134, 2012. doi:10.1007/s00484-012-0528-8

 

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Author: Franco Zavatti

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16 Comments

  1. Caro Franco, grazie per l’ampia messe di dati che hai nesso in gioco. Personalmente faccio fatica a a interpretarli anche perché non sono abituato a ragionare di livelli marini. Unica cosa che mi è venuta in mente è stata quella di stimare a vista i trend dal 1981 al 1990 e metterlo sulla carta che allego (neg=negativo, pos=positivo, staz=stazionario). E qui emerge che le due metà di comportano in modo opposto fra loro, il che mi fa venire in mente l’oscillazione mediterranea evidenziata anni fa dal compianto amico Michele Conte, secondo la quale i periodi ad anomalia positiva della pressione sulla parte occidentale del bacino corrispondono a periodi ad anomalia negativa su quella orientale e viceversa (se ben ricordo Conte mise in luce al cosa studiando le serie storiche di pressione ad Algeri e al Cairo). Se le anomalie del livello marino sono come immagino funzione della pressione atmosferica avresti trovato un ottimo descrittore dell’oscillazione mediterranea di Conte.

    Immagine allegata

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  2. Caro Luigi,
    grazie per l’eccellente commento, ricco di informazioni. Non sapevo di questa anomalia in opposizione di fase tra Mediterraneo occidentale ed orientale e non mi è chiaro quale ruolo possa giocare nell’innescare correnti e nella distribuzione di composti inorganici e di nutrienti. La
    carta che accludi è impressionante per la netta separazione tra le due parti. E’ come se il canale di Sicilia (lo stretto di Messina mi sembra un po’ angusto) si comportasse come una linea di confine tra due “Mediterranei” che “respirano” insieme ma sfasati.
    Nel sito di supporto sono riportati i trend lineari per tutte le stazioni (su tutto l’intervallo disponibile per ognuna di loro). Li ho riprodotti sulla carta del Mediterraneo seguendo il tuo schema (+,-,=) ma 13 trend risultano positivi, 6 invariati (dei quali 5 positivi) e solo 4 negativi.
    Ma l’intera estensione temporale dei dataset è molto diversa da una stazione all’altra ed è scorretto confrontare questi valori.

    Credo che la tua scelta sia la migliore e che non serva il dettaglio numerico che pensavo di proporre: credo invece che si debba capire perché la pressione -che senza dubbio ha avuto un ruolo importante- ha agito con una dicotomia così netta nelle due parti del Mediterraneo.
    Questo mi fa dispiacere ancora di più per non aver trovato livelli del mare nel nord Africa (proverò a cercare in altri dataset, ma ho il sospetto che non esistano).

    A proposito di sospetti, quando scrivi che avrei trovato un proxy per le variazioni di pressione scoperte da Conte, ho il fondato sospetto che sia stato tu a trovarlo …
    Ciao. Franco

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    • Caro Franco,
      con l’età mi accorgo con non solo i verba ma anche gli scripta volant…. In effetti nel post di Donato e nella discussione successiva c’erano molte informazioni che possono tornaci utili. Granzie per averlo richiamato.

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      • Caro Luigi, ho recuperato il post di Donato cercando i lavori di Conte e sono stato inviato al tuo commento al post che purtroppo avevo dimenticato. Lasciamo perder l’età e la memoria …
        Franco

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  3. Molto interessante, come gli articoli in generale .
    Ma con la situazione attuale piuttosto pesante, l’anticiclone persistente e siccità che apre scenari poco sereni da molti punti di vista, spero in un approfondimento e una visione-valutazione-spiegazione di quello che sta succedendo in questi mesi nel nostro paese. Posso sperare? Cosa sta succedendo ORA ?

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    • Io, decisamente, non sono la persona giusta per rispondere alla domanda.
      Dovremo tutti rivolgerci a Flavio che, come campeggiatore, mi ha già “salvato la vita” (si fa per dire) più di una volta e al quale sono sempre grato.

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  4. Molto interessante, grazie.

    Sono disponibili riferimenti bibliografici dei lavori di Michele Conte sulla anomalia in opposizione di fase tra le due zone del Mediterraneo? Non sono riuscito a recuperare i lavori Conte (1986) Rivista di Meteorologia Aeronautica e Conte et al. (1997) INM/WMO International Symposium on Cyclones and Hazardous Weather in the Mediterranean MMA/UIB, citati nel capitolo 5 del libro di Lionello et al. 2012 (The climate in the Mediterranean region), disponibile su ResearchGate (https://www.researchgate.net/publication/250928164_Climate_of_the_Mediterranean_Synoptic_Patterns_Temperature_Precipitation_Winds_and_Their_Extremes).
    In questo capitolo, la Figura 5.10 mostra una carta delle SLP mediata sul periodo 1981-2010 in cui il Mediterraneo appare in effetti diviso in due.

    Senza sapere niente degli aspetti trattati da Conte, in un lavoro del 2010 su Earth Interactions (http://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/2010EI306.1), con Nazzareno Diodato avevamo in effetti ipotizzato che la Sicilia (con il suo braccio di mare che la separa dalle coste africane, all’incrocio tra la zona ovest e quella est del Mediterraneo) potesse essere una zona geografico-climatica chiave per identificare tendenze di modificazione climatica. Ecco il passaggio:

    “The Strait of Sicily is a bridge between Tunisia and northern Libya (delimiting the southern margin of the MCA) and southern Europe, and it also subdivides the Mediterranean Sea into a western and an eastern basin. Water masses are indeed exchanged through both the Strait of Gibraltar (between Spain and Morocco) and the Strait of Sicily by eastward and westward flows. Water masses originating in the east of the basin flow westward and penetrate the Adriatic Sea and the Ionian Sea; on approaching the Strait of Sicily, part of the water mass is recirculated back within the eastern basin, whereas the remainder continues to enter the western Mediterranean basin”.

    E’ solo un modesto contributo a questa interessante discussione.

    Post a Reply
    • Direi che questo contributo alla discussione sia tutt’altro che modesto, peccato che il link al lavoro su Earth Interactions non funzioni (The requested URL /doi/pdf/10.1175/2010EI306.1 was not found on this server).
      E’ possibile avere il link corretto? Grazie.

      In riferimento al passaggio citato, mi chiedo cosa obbliga una parte del flusso da est a tornare indietro una volta arrivato allo stretto di Sicilia: sono forse le secche attorno a Malta (in realtà picchi che si elevano improvvisi dal fondo, generando vortici e rimbalzi) che funzionano come un “muro” parziale,
      contribuendo alla separazione tra le due parti del Mediterraneo?

      Ho guardato velocemente il capitolo 5 del libro di Lionello et al.,2012 e mi sembra sia una disamina accurata della climatologia (e meteorologia) del Mediterraneo che merita una lettura più attenta di quanto ho potuto fare finora.

      Ho cercato anche io i lavori di Conte ma non li ho trovati: spero in Luigi Mariani e in Guido per il lavoro sulla Rivista di Meteorologia Aeronautica.
      Franco

      Post a Reply
  5. Ritorno su CM dopo un’assenza di circa due settimane: potrà sembrare strano, ma nella settima potenza economica del mondo esistono aree come le isole Tremiti in cui connettersi ad Internet è più difficile che comprendere le dinamiche del livello del mare! 🙁
    Grazie al lavoro di F. Zavatti ed ai contributi di L. Mariani e Gianni, è stata delineata un’esaustiva analisi della dinamica del livello del mare nel bacino Mediterraneo. Mi ha fatto molto piacere, in particolare, vedere che i dati confermano quanto scritto nell’articolo di Cid et al. (2014) e, quindi, avvalorano l’idea di una dipendenza del livello del mare dalle dinamiche atmosferiche. In tale ipotesi assume grande rilievo lo shift atmosferico degli anni ’80 del secolo scorso, in quanto potrebbe spiegare le variazioni del livello del mare alla luce delle variazioni del campo di massa atmosferico. In tale ipotesi la presenza della penisola italiana e della catena appenninica, potrebbe essere (è una mia ipotesi) cruciale nel determinare i campi pressori e le conseguenti differenze nel comportamento del livello del mare. Come concludeva Cid et al., 2014, sono necessari ulteriori studi per comprendere meglio le dinamiche che legano l’atmosfera all’idrosfera e che determinano il comportamento del sistema climatico nella sua interezza. Alla faccia della scienza climatica definita a meno di dettagli. 🙂
    Ciao, Donato.

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    • … esistono aree come le isole Tremiti in cui connettersi ad Internet è più difficile …

      Mi hai fatto venir voglia di andarci.

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  6. Caro Donato,
    pretendi troppo: abbiamo già la scienza climatica perfettamente definita e tu vuoi anche il collegamento a internet dalle Tremiti! Sei incontentabile! 🙂
    Sono d’accordo con le cose che scrivi e in particolare sulla influenza della penisola italiana. Mi piacerebbe calcolare le differenze di pressione al livello del mare (SLP) tra, diciamo, Gibilterra e Napoli e tra Santa Maria di Leuca e Israele (aeroporto Lod) per vedere se esiste una discontinuità
    dovuta all’Italia. Chissà se riuscirò mai a fare questa prova …

    Intanto, dalle informazioni postate da Luigi nel tuo post del 2015, ho estratto il MOI (Mediterranean Oscillation Index) nelle due versioni 1 (Algeri-Il Cairo) e 2 (Gibilterra-Israele) e ne ho fatto lo spettro delle medie mensili (i MOI hanno i dati giornalieri 1948-2016 in circa 53000 righe) che accludo. E’ disponibile anche il PDF. Qui noto come curiosità la presenza di un massimo (il secondo più potente) a 3.4 anni, non molto diverso da
    quello di 3.5-3.6 delle regioni El Nino (v. http://www.climatemonitor.it/?p=42356 ,fig 5).

    Ciao. Franco

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