Impulsi di raggi cosmici del 773 e 994 dC visti globalmente dagli anelli di accrescimento

È uscito recentemente su Nature Communications un articolo che mostra come gli anelli di accrescimento di alberi distribuiti in tutto il mondo presentino in modo sincronizzato la presenza di 14C durante gli eventi del 775 e del 994 dC. Questi eventi sono stati flussi di raggi cosmici della cui presenza il 10Be e il 14C sono prodotti derivati, insieme al 36Cl.

I 67 autori dell’articolo sono tra i principali studiosi mondiali di dendrologia e tra loro, almeno per quanto ne so, spiccano i nomi di Ulf Büntgen (primo firmatario), Rossane D’Arrigo, Jan Esper, Fusa Miyake -che già nel 2012 aveva descritto l’evento del 775 e nel 2013, nella tesi di dottorato, aveva ricostruito l’intensità dei raggi cosmici dagli anelli di accrescimento- Kurt Nicolussi, Rob Wilson che, in altra occasione, ho contattato personalmente (v. qui su CM) e di cui appprezzo la serietà. Scrivono gli autori che, con l’aiuto della sincronizzazione globale degli eventi del 775 e del 994 la datazione dell’accrescimento a passo annuale può ora essere calibrata con maggiore sicurezza, fornendo alla paleoclimatologia uno strumento importante e accurato. In particolare, nell’articolo si usano i cambiamenti improvvisi del 14C per supportare la calibrazione.

Dal basso della mia ignoranza sui dettagli delle procedure di calibrazione io continuo a credere che le incertezze e le correzioni da apportare per legare la temperatura all’accrescimento degli anelli siano troppe per poter fornire profili di temperatura confrontabili con i dati annuali delle temperature strumentali ma ritengo che un aumento della precisione almeno temporale sia importante.

Nella figura 1 dell’articolo -che riproduco di seguito- viene mostrato come gli eventi 775 e 994 dC siano stati registrati negli anelli di accrescimento (tree rings) di tutto il mondo (per la verità l’evento 994 dC è presente per l’emisfero sud solo in un sito cileno e in uno neozelandese ma penso che queste misure siano sufficienti per un’indicazione di carattere “globale”).

Avevo trattato l’argomento della coincidenza dei due eventi medievali in varie serie di prossimità (proxy) in un articolo del 2015 su CM (v. in particolare le figure 3 e 5 che riporto in basso come figure 2 e 3). Cercavo allora la coincidenza tra le misure dell’evento e le misure a Fuji Dome (la base antartica giapponese per il 775, oppure rispetto alla fig.8-1 della tesi di PhD di Miyake per il 994) notando una cattiva coincidenza con i tree ring della penisola di Yamal (Siberia) e una buona coincidenza con gli altri proxy (3 tree ring, GRIP δ18O, Page2k) per l’evento 775. L’evento 994 era caratterizzato da coincidenze presenti, ma meno chiare. Nello stesso articolo presentavo evidenze storiche degli eventi, tratte dagli annali medievali.

Fig.2. Confronto tra i proxy e i valori (indicati come fuji-5yrs) a passo quasi annuale ottenuti dagli autori. La riga verticale verde indica l’anno 775.

Fig.3: Confronto tra i proxy e l’evento del 994 d.C. nell’intervallo temporale 950-1050. La riga verde segna l’anno 994.

Dal confronto appare che alcuni proxy, ad esempio yamal e ak096, hanno registrato anche questo evento mentre per altri la situazione è più incerta. D’altra parte questo evento è meno potente di quello del 775 dC.

In conclusione, gli eventi del 775 e del 994 dC sembrano aver influenzato diversi dati di prossimità tra cui gli anelli di accrescimento degli alberi. Nell’articolo che ha dato origine a questo post le coincidenze presenti nei tree ring sono utilizzate per fornire alla paleoclimatologia cronologie annuali o quasi annuali più attendibili.
Di questo articolo si parla anche su Repubblica qui.

Bibliografia

  • Buntgen et al.(66), 2018.Tree rings reveal globally coherent signature of cosmogenic radiocarbon events in 774 and 993 CENature Communicationsdoi:10.1038/s41467-018-06036-0
  • Miyake, 2013. PHD Thesis: Reconstruction of cosmic-ray intensity in the past from measurements of radiocarbon in tree rings Nagoya University
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Author: Franco Zavatti

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8 Comments

  1. Chiarisco il punto delle ricostruzioni climatiche basate sulla dendrocronologia. Un primo problema dello studio delle variazioni climatiche di media e bassa frequenza è legato alla natura del fenomeno che si intende indagare in cui è difficile seprarare l’autocorrelazione legata al clima da quella bio-ecologica. Teniamo presente che la crescita di un albero dipende dalla fertilità, dal clima, dal livello di competizione, dalle dimensioni, dall’età, dai disturbi biotici e abiotici e dai processi riproduttivi. Separare il segnale climatico in questo groviglio è una sfida sostanzialmente ancora aperta perchè alcuni fattori che determinano la crescita ad esempio sono anticorrelati. Oggi sappiamo che un albero più invecchia e meno cresce ma più è grande e più dovrebbe crescere e queste due componenti non vengono ancora trattae in modo separato durante la standardizzazione.
    Per quello che riguarda il 993-994 gli atti del convegno di radiocarbon sono in revisione, ma contattando Lucio Calcagnile o Gianluca Quarta del Cedad di Lecce (lucio.calcagnile@unisalento.it>,
    Gianluca Quarta si può chiedere l’articolo in fase di revisione in cui le aurore del 992 sono state messe in correlazione con l’evento del 993 registrato negli anelli di Italus.
    Grazie a utti i redattori di Climatemonitor, Gianluca

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    • @Gianluca da Franco Zavatti
      Grazie ancora per l’utile descrizione delle difficoltà di estrarre il segnale climatico di frequenza medio-bassa dai dati dendrocronologici e per avermi fornito l’indirizzo di Lucio Calcagnile che contatterò quanto prima.
      Cordiali saluti. Franco

  2. @Gianluca Piovesan
    Sono convinto, e non sono il solo, che i dati climatici in generale e quelli dendrocronologici in particolare diano come risultato valori largamente incerti (il fatto che spesso si usi un margine di incertezza del 95%, o 1.96 sigma, è indice di debolezza dei dati e non di forza come qualcuno sembra credere); purtroppo, però, come lei sa meglio di me, questi sono i dati a disposizione e da essi dobbiamo (in realtà, dovete) ottenere quanto possibile.
    .
    Ho sfogliato gli abstract della conferenza di Trondheim e ho trovato 7-8 lavori che mi piacerebbe leggere nella loro interezza. Potrebbe fornirmi un indirizzo a cui chiedere una copia dei Proceedings del congresso? Grazie per quanto potrà fare.
    In questi abstract ho trovato ancora alcune incertezze sulle date degli eventi di cui siamo parlando, in particolare per il secondo (993?, 994?).
    Allo stato attuale delle mie conoscenze, ho a disposizione solo il grafico della tesi di dottorato di Miyake (fig.8-2 oppure fig.4 di http://www.climatemonitor.it/?p=37544 ) dal quale non è facile distinguere tra i due anni. Se provo a rivolgermi alle fonti storiche, trovo negli Annali dell’Ulster un riferimento a probabili aurore boreali nell’anno 992 (aurore che precedono l’evento 14C di uno o due anni?) e non posso aspettarmi niente di meglio.

    Ancora grazie per i suoi commenti e cordiali saluti. Franco

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  3. Cari amci di Climatemonitor,
    in un mondo complesso le ricostruzioni climatiche devono innazitutto evidenziarte i grandi margini di incertezza per cui sappiamo in termini generali che nel Medioevo ha fatto caldo, ma nessuno ad oggi può affermare con certezza il caldo è stato maggiore o minore di quello attuale.
    Il nostro guppo ha ancora prodotto ricostruzioni climatiche perchè il periodo di calibrazione presenta nelle cronologie da noi studiate tanti di quei problemi legati alla complessità della bioecologia degli alberi e agli impatti di un ambiente mutevole (anche a causa dell’impatto antropico) per cui l’inceretezza della ricostruzione non darebbe un contributo utile al dibattitto.
    Del resto prendiamo indici climatici quali NAO e ‘AMO misurati e ricostruiti. Non solo i dati proxy concordano poco ma anche il comportamento delle
    variazioni di medio-lungo periuodo degli ultimi secoli sono molto diverse da quelle ricostruite. Come sempre meditare..
    Per le anomali del radiocarbonio ci tengo a precisare che il picco sarbbe nel 993 AD dato misurato dal Cedad di Lecce su Italus, il loricato millenario del Pollino e presentato all’ultima conferenza di radiocarbon vedi ( https://www.ntnu.edu/documents/1277442864/0/Radiocarbon_Abstractbook2/84b46c8b-661e-4528-ac83-5dd01741e1d6 ).
    Saluti a tutti,
    Gianluca

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  4. @Luigi Mariani (Reply come sopra)
    Caro Luigi,
    forse avrei dovuto riprodurre il testo del precedente post invece di ricordare solo che avevo fatto una disamina storica delle fonti. Lo faccio ora, almeno in parte:

    Annales Regni Francorum
    SS rer. Germ. 6, a. 776, p. 44
    Sed Dei virtus, sicut iustum est, superavit illorum virtutem, et quadam die, cum bellum praeparassent adversus christianos, qui in ipso castro residebant, apparuit manifeste gloria Dei supra domum ecclesiae, quae est infra castrum, videntibus multis tam aforis quam etiam et deintus, ex quibus multi manent usque adhuc; et dicunt vidisse instar duorum scutorum colore rubeo flammantes et agitantes supra ipsam ecclesiam.… e dicono si vedesse la forma di due scudi di colore rosso, fiammeggianti e in movimento sopra la stessa chiesa.

    Chronica minor Minoritae Erphordensis
    SS rer. Germ. 42, Monumenta Erphesfurtensia, pag. 612, lin. 31
    Multa quoque prodigia visa sunt: Signum enim crucis in vestimentis hominum apparuit, et sanguis e celo terraque profluxit.
    Si sono visti anche molti prodigi: il segno della croce apparve sui vestiti degli uomini, e il sangue sgorgò dal cielo e dalla terra.

    Dagli Annali dell’Ulster (fino al 1131)
    U777.3 A hosting of the Laigin by Donnchad against Brega.
    U777.4 The whole winter in summer, i.e. heavy rain and windstorm.
    U777.5 Death of Flaithrui son of Domnall, king of Connacht.
    .
    .
    U992.3 An expedition was made by Mael Sechnaill in Connacht, and he brought away great spoils.
    U992.4 A remarkable manifestation on St. Stephen’s night, the sky appearing blood-red.
    U993.0 Kalends of January first feria, fourth of the moon. AD 992 alias 993.

    Gli annali dell’Ulster riportano, al 992, notte di Santo Stefano, un evento in cielo, stranamente simile alla descrizione che gli Annales Regni Francorum
    fanno dell’evento del 776 e questo fa pensare ad eventi simili (aurore boreali?).

    Le interazioni tra gli errori nel modello temporale degli eventi e le possibili incertezze sull’anno in alcune delle cronache (non tutte: gli estensori erano persone serie che, essendo anche a contatto diretto con gli imperatori, rischiavano facilmente la pelle in caso di errori) possono dar
    conto di differenze di qualche anno. Gli Annali dell’Ulster sembrano registrare l’evento del 994 -più debole di quello del 775- anche per la più alta latitudine di osservazione rispetto agli Annales Regni Francorum.

    In ogni caso, penso che le descrizioni si riferiscano ad aurore osservate in corrispondenza di entrambi gli eventi.
    Ciao. Franco

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  5. Non riesco a fare il Reply o, almeno, il sistema non dà segni di vita.

    Caro Donato,
    E’ proprio così e questo era il senso della frase “Dal basso della mia ignoranza …” del testo. Non so se il mondo della dendrocronologia si sia liberato dall’influenza (forse malsana) di Mann e di Briffa, ma so che Rob Wilson è sempre stato contrario al lavoro di Mann.
    Questi ricercatori hanno a che fare con materiale molto sfuggente, soggetto all’influenza di molte variabili ognuna delle quali, a sua volta, dipende da molte incertezze. Il fatto che si siano messi insieme, per scrivere l’articolo e soprattutto per verificare al meglio i risultati, tanti esperti
    della materia significa che considerano importante il risultato ottenuto e che l’attuale dendrologia mondiale è d’accordo nella definizione della scala temporale a passo (quasi) annuale (per me ci sono alcune incertezze nella determinazione della data dell’evento, come avevo sottolineato nel post precedente per cui il passo quasi annuale potrebbe essere meno certo di quanto si creda). Questo è un punto fermo importante che, purtroppo, non toglie nulla alle difficoltà dell’altro punto che tu hai citato: la relazione tra accrescimento e temperatura dell’aria.
    .
    Niente di male. Anzi la ricerca procede -passami la frase- “rompendosi le corna” sui problemi che si presentano, mentre la “scienza” politicizzata sembra avere solo certezze: io preferisco la prima … Ciao. Franco

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  6. Caro Franco, grazie per questa interessante segnalazione. La calibrazione delle curve dendrocronologiche è il problema più ostico con cui si confrontano gli studiosi di paleo-climatologia. S. McIntyre ha polemizzato con M. Mann, K. Briffa ed altri per anni, imputando loro errori nell’analisi statistica dei dati desunti dall’esame degli anelli di accrescimento degli alberi.
    .
    Il primo problema di questi studi è l’allineamento temporale delle varie serie dendrocronologiche ed il secondo riguarda la correlazione delle temperature con la larghezza degli anelli (per essere più precisi di una parte degli anelli, ovvero quella riferita al cambio).
    Da quello che ho potuto capire, l’articolo che tu hai commentato, cerca di risolvere il primo problema, ovvero l’allineamento temporale tra le varie serie, utilizzando come base la concentrazione di isotopi di origine cosmica. Leggendo l’articolo, mi sembra che ci siano riusciti.
    .
    Resta da risolvere, però, il secondo problema e qui gli autori mi sembrano molto più evasivi: arrivare a serie climatiche (desunte da dati di prossimità, ovviamente), caratterizzate da risoluzione annuale, mi sembra che resti una semplice aspirazione. Per ora l’unica serie che sembrerebbe a portata di mano, dovrebbe essere quella degli eventi cosmici, in quanto la “firma” isotopica di questi eventi, dovrebbe essere facilmente (si fa per dire, ovviamente 🙂 ) individuabile negli anelli degli alberi.
    Ciao, Donato.

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  7. Caro Franco,
    l’evento del 994 è proprio a ridosso dell’anno 1000 per cui le aurore boreali che immagino siano state ad esso associate dovrebbero trovar riscontro nelle cronache. Su questo aspetto hai trovato qualcosa?
    Analoga domanda te la rivolgo per l’evento “carolingio” del 775.
    Ciao.
    Luigi

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