CO2: serie settimale di Mauna Loa e sue variazioni al tempo di COVID-19

Volutamente, in questo periodo non mi sono occupato di di Coronavirus: altri più qualificati di me hanno analizzato vari aspetti della situazione pandemica e io mi sono limitato a leggere le loro considerazioni.
Questa volta provo una timida entrata per cercare di capire se il blocco generalizzato delle attività economiche non essenziali (un po’ in tutto il mondo) ha avuto (ma forse avrà) effetti sul livello di CO2 atmosferica.

Il concetto è banale: noi umani, brutti e cattivi, per vivere modifichiamo l’ambiente che ci circonda e il clima (l’inquinamento è un’altra cosa ma i nostri amici “salvatori del mondo” mescolano ad arte i concetti); facciamo questo da sempre, ma dall’inizio della rivoluzione industriale, immettiamo in atmosfera anidride carbonica che, per effetto serra e senza possibilità di retroazioni negative, provoca (provocherebbe) un aumento continuo della temperatura terrestre con conseguenze catastrofiche non meglio specificate (in questo quadro l’unico concetto che conta è quello di catastrofe).

Allora, se il virus ci obbliga a chiudere le attività umane, la concentrazione di CO2 e le conseguenti catastrofi dovrebbero diminuire. Io non conosco bene i tempi di risposta del sistema ad una minore immissione di CO2 (diciamo pure di gas serra) ma, almeno la CO2 viene considerata un gas ben distribuito nell’intera atmosfera e quindi i tempi non dovrebbero essere lunghissimi.

In questo caso ho preso lo spunto da un suggerimento del nostro padrone di casa che mi ha indicato un post di B. Dockery sul suo blog:

Fresh Proof Nature, Not Humans, Drives CO2 Levels

L’articolo vuole dimostrare che in realtà è la temperatura a causare variazione di CO2 e non viceversa come attestato da IPCC e per questo vengono usati vari metodi matematici, dalla funzione di autocorrelazione all’analisi spettrale, per evidenziare che la CO2 dipende, ad esempio da ENSO e che i suoi (di CO2) massimi spettrali sono una qualche armonica di massimi legati al Sole e alle orbite dei pianeti. In questa descrizione sono stato piuttosto generico perché il lavoro è complesso e richiede un approfondimento che non ho ancora fatto.

Un aspetto che ho notato ad una prima lettura è l’uso di armoniche di grado elevato di periodi planetari (ad esempio 36 volte il periodo sinodico di Giove o 38 volte quello di Saturno, in tabella 2; oppure il fissare a 3.6 anni il periodo principale di ENSO, tutto da dimostrare, e definire fino a 8 volte questo periodo nei massimi della funzione di autocorrelazione del tasso di cambiamento annuale della CO2).
Io vedo questi aspetti difficili da accettare perché sono strettamente legati alla precisione delle misure e ai troncamenti numerici connessi con i software di analisi, per non parlare della predilezione di molti in questo campo a filtrare variamente i dati e ad usarli come input, aggiungendo incertezza ad incertezza. In altre parole, per usare armoniche così alte è necessario usare molte cifre decimali nei periodi (o nelle frequenze) che, almeno io, non mi sento in grado di giustificare.

Come nell’articolo di Dockery, uso i dati settimanali della concentrazione di CO2 (in ppm) a Mauna Loa (Hawaii) dal 2 marzo 1958 al 30 maggio 2020 e li grafico in figura 1 insieme al loro spettro MEM.

Fig.1: Concentrazione settimanale di CO2 a Mauna Loa (Hawaii) dal 1958 al 2020 e suo spettro MEM. La linea rossa nel quadro in alto è un filtro passa b asso con finestra 52 settimane.

Dalla figura 1 vediamo che non sembra esserci qualche brusco cambiamento attorno ai valori più recenti della serie, ma la scala orizzontale della figura è molto ampia. Vederemo in seguito un ingrandimento relativo  a circa 14 mesi.

Lo spettro mette in evidenza:

  • un massimo a 18.8 anni, poco diverso dal periodo della linea dei nodi della Luna pari a 18.6 anni;
  • la serie quasi completa (fra 2 e 9 anni) dei picchi spettrali caratteristici di El Nino;
  • un massimo particolare, non visibile nel grafico ma indicato in basso, di periodo 1.15 anni e potenza circa 7 volte superiore a quella del massimo a 5.4 anni (il più potente tra quelli visibili). Ricordo che il periodo del “wobble” (oscillazione, in senso lato) di Chandler, cioè il moto del Polo terrestre, è pari a 14 mesi, o 1.17 anni.In conclusione, nello spettro della CO2 settimanale si osserva un picco di derivazione astronomica (18.8 anni), uno connesso con la distribuzione di massa e/o campo magnetico terrestri (1.15 anni) e l’insieme delle oscillazioni oceaniche-atmosferiche equatoriali con teleconnessioni globali. Non riesco a vedere nulla che si possa mettere in relazione con le attività umane (di certo per mia incapacità).Vediamo ora, in figura 2, le ultime 65 settimane di figura 1.

Fig.2: Concentrazione settimanale di CO2 a Mauna Loa: ultime 65 settimane (verde). La riga blu è la derivata prima numerica, il tasso di variazione settimanale della concetrazione. Frecce e scritte rosse indicano la data di tre inizio-settimana, genericamente immersi nella fase di blocco delle attività umane.

I valori della CO2 indicano una diminuzione in corrispondenza dell’inizio della fase critica del Coronavirus e poi una crescita media ininterrotta, tra varie oscillazioni. Non credo si possa parlare di diminuzione visibile.
Per maggiore sicurezza ho calcolato anche la derivata prima numerica delle 65 settimane che rappresenta il tasso di variazione settimanale (crescita o diminuzione) della CO2: tra alti e bassi si nota una leggera decrescita media, iniziata dalla 36-esima settimana, ben prima della presenza ingomberante del virus.
Direi, ancora, che siamo di fronte alla natura che fa il suo mestiere, come sempre.
Almeno finora: più in là vedremo se i tempi di risposta sono più lunghi.

Tutti i dati e i grafici sono disponibi nel sito di supporto
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Author: Franco Zavatti

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8 Comments

  1. La CO2 è più pesante rispetto a ossigeno ed azoto e dovrebbe avere una concentrazione maggiore a bassa quota dove viene prodotta rispetto che alla quota dell’ osservatorio del Mauna Loa che credo sia oltre i 3500 metri. Se la Luna genera un onda di marea sui mari non potrebbe generare anche un onda di marea nell’atmosfera spostando i gas più pesanti ad una quota maggiore?

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    • Sì, credo sia possibile e credo, ma non ne sono sicuro, di aver letto di onde mareali nell’atmosfera in genere.

      Se non ho capito male il senso della domanda, qui però si parla del ciclo della linea dei nodi della Luna (periodo 18.6 anni ed eventuali sub- e super-armoniche) non del ciclo di marea e, almeno per me, è più difficile dare una
      spiegazione adatta a tutti i casi in cui ho trovato questo periodo. Per ora mi limito a raccogliere (in
      http://www.zafzaf.it/clima/lunar/lunarhome.html ) le informazioni, poi vedremo. Franco

  2. Articolo molto interessante!
    In primo luogo compare il ciclo lunare. Tutto mi sarei aspettato, ma non questo. Il ciclo lunare modula la concentrazione atmosferica di CO2! Sorprendente. Non riesco a vedere un nesso fisico tra queste due grandezze (il moto lunare e la concentrazione di CO2), in quanto quest’ultima dovrebbe dipendere solo dalle attività antropiche le quali, notoriamente, non sembrano essere guidate dalla Luna. A meno che non entri in gioco qualche altra fonte di emissione che possa essere influenzata dalla Luna.
    Ed a questo punto mi torna in mente il legame tra attività tettonica e maree lunisolari, di cui mi occupai qualche settimana fa.
    Se la CO2 atmosferica ha origine geologica, come sostiene qualcuno, e se la Luna è capace di influenzare la tettonica terrestre, allora si spiegherebbero tante cose. Sono, però, solo delle elucubrazioni mentali del sottoscritto, per cui lasciano il tempo che trovano.
    .
    In secondo luogo è impressionante il fatto che il blocco delle attività economiche verificatosi nel mondo intero, non abbia ancora fatto sentire i suoi effetti sulla concentrazione di diossido di carbonio atmosferico. Eppure i segni dovrebbero essere piuttosto evidenti, stando ai dati riportati nell’articolo di Hiatus, pubblicato qui su CM qualche giorno fa.
    .
    Il combinato disposto delle due considerazioni che ho svolto, potrebbe avere effetti dirompenti, ma per una conclusione del genere occorrono molte prove e molto robuste. E queste non le abbiamo.
    Ciò non toglie che la questione sia molto intrigante e deve essere tenuta d’occhio.
    Ciao, Donato.

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    • Caro Donato, il primo a meravigliarsi dell’esistenza del massimo “lunare” nella serie della CO2 settimanale sono io. Ho registrato l’evento, ma potrebbe essere un effetto numerico: infatti nel sito di supporto ho aggiunto l’analisi degli stessi dati (CO2 settimanale a Mauna Loa) targati NOAA-ESRL (quelli che avevo usato sono Scripps Inst.) e nello spettro al posto di 18.8 anni c’è un massimo a 14.4 anni. Questi ultimi dati sono più brevi e con dati mancanti (o, viceversa, gli altri sono troppo “trattati”),
      per cui restiamo esattamente come prima: bisogna registrare l’evento e aspettare, certo meravigliandosi.

      Nel sito NOAA citato di Viviano nel suo commento viene riportata la frase “Only measurements of carbon-14 in CO2 would enable us to cleanly separate fossil sources of CO2 from ecosystem sources and sinks regardless of how variable the latter are.” da cui deduco che la misura della CO2 non ci permette di dire nulla, se non misurando quella generata con il carbonio 14.
      Sono ignorante nella materia specifica, ma ho in lavorazione un post dedicato proprio al carbonio 14, in cui si nota che il rapporto tra carbonio 14 e carbonio 12 è 10^-12, per cui faccio fatica a capire la frase, anche se il
      carbonio 14 si misura facilmente.

      Nello stesso sito si sottolinea che il tempo di mescolamento è circa 1 anno e quindi credo che bisognerà aspettare per vedere gli effetti a Mauna Loa;
      ma si parla anche di perdite attese (ovviamente temporanee) di 0.2 ppm al mese (esageriamo e diciamo 2 ppm per il periodo interessato a lockdown e seconde
      ondate), cioè parliamo di un peso pari a 2/400=0.005% temporaneo. Ho il sospetto che dire zero sia la stessa cosa e che la CO2 industriale pesi come il due di briscola quando si gioca a tresette, ma vedremo meglio più in là, noi non abbiamo bisogno di strillare notizie premature H24. Ciao. Franco

    • Donato, ho commesso un errore: avevo calcolato lo spettro MEM di una serie con dati mancanti (15). Ho rifatto i conti con LOMB e il risultato mostra che il 18.8 anni è diventato 19.2, ancora compatibile con il precedente. Ciao. Franco

    • Viviano, certo, è vero. Ma da “millenni” i climatologi si sbracciano per dimostrare (con dovizia di particolari) che la CO2 è un gas ben distribuito su tutto il pianeta, tanto è vero che usano i dati di Mauna Loa ad ogni piè sospinto (in misura minore le altre 4-5 stazioni) e usano i dati antartici al posto dei dati groenlandesi visto che questi ultimi non gli vanno a genio.
      Io ho sempre avuto più di un dubbio, ma mi sono dovuto adattare dato che non è il mio mestiere.

      E adesso questi furboni cercano le variazioni di CO2 in luoghi particolari (sopra gli aeroporti, sulle città, …). E poi scrivono anche “temporanea” diminuzione… roba da matti! Il tempo di mescolamento è circa un anno, come
      dicono? Bene, aspettiamo un anno e poi vediamo … Non possiamo usare per 60 anni la CO2 rimescolata e poi usare per i nostri scopi la CO2 (tanto per dire) sopra la mia testa mentre sto facendo la griglia.
      Non c’è dubbio, sono proprio bravi, soprattutto a tentare di dimostrare che le loro idee preconcette e mai dimostrate sono la verità vera e indiscutibile, qualunque cosa accada.

      Non sto criticando NOAA che ha ogni diritto di fare misure dove vuole e di commentarle come crede. Mi riferisco ai salva-pianeta (in realtà salva-tutto), per i quali possiedo solo definizioni inappropriate che, quindi, non uso qui.
      Per la gioia che non c’è mai, una piccola soddisfazione è stare loro lontani il più possibile. Non è tanto, ma come si dice: “meglio di un cazzotto in un occhio”. Accontentiamoci. Franco

      PS: Nel sito NOAA citato nel commento sono riportati alcuni dataset di dati tra cui i dati settimanali di Mauna Loa targati ESRL (ma non, ad esempio i dati sopra New York, tanto per ribadire il concetto). Sono più brevi (1974 invece di 1958) di quelli che ho usato io (Istituto Scripps) e hanno alcuni dati mancanti ma sono essenzialmente gli stessi, come si può vedere dagli equivalenti delle figure 1 e 2 che ho aggiunto al sito di supporto (testo marrone).

    • @donato b.
      “in quanto quest’ultima ( la CO2) dovrebbe dipendere solo dalle attività antropiche”
      Non so se si tratta di una ironia, ma la CO2 è modulata da tutte le attività biologiche, sia quelle fotosintetiche (in unione con l’acqua produce ossigeno e glucosio), si quelle animali (il glucosio e l’ossigeno producono CO2 ed acqua emesse con la respirazione).
      Che queste attività possano essere modulate dalla Luna… può darsi, bisognerebbe studiare, osservare, sperimentare,ma potrebbe anche trattarsi di una caso in quanto l’analisi è puramente statistica e basata su correlazioni.

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