Questo post analizza le connessioni tra El Niño (in generale ENSO) e concentrazione di CO2 (a Mauna Loa, Hawaii) con lo scopo di osservare se gli aumenti di temperatura (in mare, ma anche in atmosfera) sono, o possono essere, causati dall’aumento di CO2.
Per rappresentare El Niño si usano la serie di temperature marine (SST) nella regione Nino3.4 (N34; v. http://www.climatemonitor.it/?p=42356 per la localizzazione) e ONI (Oceanic Niño Index) che si ricava dalle medie trimestrali della stessa N34.
CO2 e ONI sono mostrati in figura 1 mentre tutti e tre i gruppi di dati sono mostrati, con i loro spettri, nella figura 4, dalla quale si vede la forte e attesa similitudine tra N34 e ONI e anche la buona ma non perfetta coincidenza tra i loro spettri.
In un lavoro del 2012 (d’ora in poi H12), Humlum e colleghi confrontano la variazione della concentrazione di CO2 e l’andamento di cinque serie di temperatura, dimostrando che in tutti i casi l’aumento della CO2 segue l’aumento di temperatura. Il confronto si basa sul calcolo della grandezza DIFF12, la variazione annuale di dati a passo mensile: ad esempio, nel caso della CO2 la sua variazione stagionale è, ai fini di un confronto, soltanto rumore e non è possibile filtrare o smussare i dati perché queste operazioni spostano la coordinata orizzontale (il tempo) di quantità che dipendono dalla finestra di filtraggio e, per poter confrontare i tempi di serie diverse (es. la distanza in mesi di due eventi caratteristici) è più indicato definire DIFF12, illustrata graficamente nella figura 1 di H12.
Allan MacRae, in un post del 2019 su WUWT, riprende, conferma e differenzia H12 e propone, in una serie di punti, un’ipotesi che afferma essere validata dai fatti:
- La SST di N34 cambia, seguita da cambiamenti dell’umidità ai tropici (aumenta l’evaporazione); poi cambia la temperatura atmosferica, seguita dalla variazione di CO2.
- Il cambiamento della CO2 (dCO2/dt) è quasi contemporaneo alla variazione della temperatura globale e i valori della CO2 cambiano circa 9 mesi dopo.
- Si ipotizza il processo che causa il ritardo di 9 mesi e si verifica che è supportato dalle osservazioni
- Il ritardo (cui è associata un’incertezza di diversi mesi) ha, in media, un periodo pari a 1/4 del periodo della temperatura globale, pari circa 3 anni (9 mesi x 4=36 mesi=3 anni)
- Basandosi su quanto osservato, si deduce che la temperatura globale guida la concentrazione di CO2 atmosferica molto più di quanto la CO2 guida la temperatura.
- La sensibilità climatica al raddoppio della CO2 deve essere molto bassa, meno di ~1°C e probabilmente molto minore.
Fin qui i punti essenziali dell’ipotesi di MacRae che si sostanzia, a mio parere, e soprattutto per i punti 2,3,4, nella sua tabella 7a che riproduco di seguito.
Nella tabella sono presenti gli anni e i mesi in cui si osserva un massimo in N34 (El Niño) e CO2; per ogni coppia di date si calcola il periodo (quanto distano, in mesi, due El Niño successivi), il ritardo (lag, in mesi) tra i massimi di N34 e di CO2 e il rapporto tra lag e periodo. Le medie sui 10 eventi considerati portano a valori di 3.28, 0.81 e 0.25 anni, cioè a un lag di 9.7 mesi e a lag/periodo di 0.25 (1/4 del periodo): questa tabella conferma le precedenti affermazioni di MacRae (almeno secondo lui, come vedremo).
Sulla base del confronto tra N34 e dCO2/dt tra il 1982 e il 2020 mostrato in figura 3 e nel suo ingrandimento, posso confermare che effettivamente la SST comincia a salire alcuni mesi (~8) prima che la CO2 mostri un cambio di segno nella derivata (inizi la salita) ma, avendo applicato i criteri della tabella 1 ai miei dati, trovo situazioni simili tra loro e diverse da quelle di MacRae.
Questo si vede dalle due tabelle successive, dalle quali non sembra siano confermate le ipotesi di MacRae, in particolare lo sfasamento di 0.25 tra temperatura e concentrazione di anidride carbonica. Per completezza ho confrontato CO2 con N34 e con ONI; questi due ultimi valori, pur essendo simili, mostrano spettri parzialment diversi. Separare in due sezioni (in azzurro), prima e dopo il 2003 come fatto da Mac Rae, porta ad un avvicinamento delle due prime parti ai valori di figura 2 ma un allontanamento delle seconde parti.
Gli spettri delle 3 serie N34, ONI, CO2, confrontati in figura 4, mostrano che i periodi comuni sono presenti, oltre che attorno a 3.6 anni (3.5-3.7), anche a 3, 2.4 e circa 5 anni (4.9-5.2); il massimo a 8.9 anni, comune a CO2 e ONI, non è visibile in N34.
Certo, il massimo spettrale di periodo medio 3.28 anni trovato da MacRae è confermato dal corrispondente valore di tabella 2 (3.27) e tabella 3 (3.24), ma sia il lag che il rapporto lag/periodo medi sono distanti, come indicano i p-values raggruppati nelle due ultime colonne della tabella 4.
| Average | MacRae | Table 2 | Table 3 | p MR2 | p MR3 |
|---|---|---|---|---|---|
| Period | 3.282±0.965 | 3.266±1.005 | 3.243±1.024 | 0.0292 (97%) | 0.0707 (92%) |
| Lag | 0.809±0.298 | 0.966±0.429 | 0.996±0.466 | 0.653 (65%) | 0.707 (29%) |
| Lag/Per | 0.283±0.200 | 0.339±0.205 | 0.358±0.245 | 0.465 (53%) | 0.545 (45%) ( |
| N | 10 | 11 | 11 |
p MR2,3=student test p-value between MacRae (MR) and table 2 (2) or table 3 (3)
Da notare, in quest’ultima tabella, il valore 0.283 per lag/periodo di MacRae che contrasta con lo 0.25 di figura 2 e che sembra un (incomprensibile, essendo tutto derivato da un foglio elettronico) errore dell’autore che usa proprio questo valore per confermare la sua ipotesi di lag/periodo=1/4 (mentre il valore corretto è 1/3.5).
Il CDIAC (Carbon Dioxide Information Analysis Center) ha prodotto la serie “Global Emissions from Fossil-Fuel Burning, Cement Manifacture and Gas Flaring 1751-2013”, cioè le emissioni antropiche (ffb, ovvero fossil-fuel burning) espresse in milioni di tonnellate di carbonio. Di questa serie, divisa nelle diverse tipologie di emissione, mostro in figura 5 il totale dal 1970 al 2013 e lo spettro.
Se osserviamo lo spettro, nessuno si aspetta che l’emissione (diciamo la CO2) antropica sia strutturalmente diversa da quella naturale, e infatti i massimi spettrali comuni con lo spettro della CO2 di MaunaLoa sono almeno 4 (di periodo ~17, 8.8, 3.5, 2.2 anni) anche considerando che il totale dipende da 5 emissioni diverse: solo una visione estremistica degli ecologisti può, ad esempio, proporre che l’urea contenuta nelle urine abbia una molecola diversa dall’urea prodotta industrialmente e che quindi la concimazione naturale sia migliore di quella industriale (Luigi Mariani, 2021), mentre nessuno immagina diversità per la molecola di CO2 in contesti diversi. Fermo restando che la struttura delle emissioni antropica e naturale è la stessa o molto simile per quanto riguarda la CO2, è importante osservare le quantità assolute, avendo scalato ffb su CO2.
Dai grafici di figura 6 si deduce un’influenza via via inferiore (la distanza tra le due curve cresce nel tempo) delle emissioni antropiche rispetto a quelle naturali, almeno dagli anni ’70.
Quanto detto finora, con l’aiuto di figura 7, ci porta a concludere che, anche dai dati originali è possibile verificare (ma non completamente) la sequenza di situazioni descritta per punti all’inizio del post, di un aumento in cascata di: SST di N34 ===> Umidità ai tropici ===> Temperatura atmosferica ===> CO2, con ritardi variabili da alcuni (4-6) a molti (11-12) mesi.
Come si afferma anche in H12, la sequenza è stata osservata per molte serie di temperatura (globali, emisferiche, oceaniche, atmosferiche) e dedotta tramite elaborazioni diverse sia in H12 che in MacRae, e anche in questo post, e mai si è verificato che il processo fosse innescato dalle variazioni di CO2.
Quanto alla relazione di fase (H12 scrive che “esiste una chiara relazione di fase tra i cambiamenti”; MacRae la calcola e anche io trovo valori simili, pur statisticamente diversi) senza dubbio esiste, anche se a mio parere non è ancora possibile fornire per questa grandezza valori attendibili.
Bibliografia
- Ole Humlum, Kjell Stordahl, Jan-Erik Solheim: The phase relation between atmospheric carbon dioxide and global temperature, Global and Planetary Change , 100, 51-69, 2013. http://dx.doi.org/10.1016/j.gloplacha.2012.08.008
Tutti i dati e i grafici sono disponibili nel sito di supporto
Cerco di pescare dai miei ricordi.
Niña, ovvero freddo e upwelling nel pacifico orientale, causa la risalita di acque ricche di CO2, la quale inibisce il flusso di CO2 verso dall’atmosfera verso l’oceano.
Niño fa l’opposto, però causa aridità e aumento di incendi in Australia e nel sud -est asiatico, provocando un rilascio di CO2 in atmosfera.
Non conosco il lag di questi fenomeni rispetto alla temperatura delle acque superficiali, ma non ho trovato riferimento a ciò nell’articolo e in MacRae (in realtà c’è qualcosa nei commenti al post, credo).
D’altronde il vapore acque che può essere contenuto in un dato volume di aria é strettamente legato alla temperatura della massa d’aria; perché non può anche esserlo la CO2?
Invito l’autore e la redazione di climatemonitor a produrre un articolo piu’ divulgativo e di piu’ semplice comprensione. L’obiettivo finale non puo’ che essere quello di informare e far comprendere al maggior numero di persone, quali effetti hanno fenomeni come il Niño sulla temperatura degli oceani, l’evaporazione, la concentrazione di CO2 nell’atmosfera. Solo in questo modo si puo’ arrivare a scelte razionali e non ideologiche e faziose
Lei ha ragione: anche io avevo scritto a Guido Guidi qualcosa di simile al momento della spedizione (“un buon post anche se non facilissimo da leggere“).
E’ anche vero però che ho scritto più di 200 post per CM e all’interno di questo numero c’è stato spazio (deve esserci stato spazio) per varie tipologie di lettori e per vari aspetti della vicenda climatica: ad esempio, sono sicuro che il post con cui descrivevo come preparare una tazza per il tè “climatica” (http://www.climatemonitor.it/?p=37597) e come avevo fatto per le mie due non sia piaciuto a molti e ad altri sia rimasto indifferente.
In ogni caso, è importante avere le reazioni dei lettori, e del suo commento cercherò di fare tesoro anche se i prossimi 10-11 post sono già scritti, impacchettati e pronti da spedire. Grazie. Franco
Interessanti e professionali correlazioni
nonostante possano esserci delle divergenze fra l incremento della temperatura e aumento della concentrazione di CO2 in atmosfera , collegati anche ad eventi ENSO + , sembra che c’e una certa correlazione Temp.media globale e CO2 su un andamento climatico a lungo raggio
http://www.skepticalscience.com/images/co2_temp_1900_2008.gif
Lo riconosco: il titolo del post mi è venuto male, ma qui si parla di relazioni tra SST (Enso, ONI, Nino3.4) e CO2 e non di temperatura globale e CO2.
Ho trattato quest’ultimo tema ad esempio in http://www.climatemonitor.it/?p=40965 del 2016. Quando lei parla di “lungo raggio” cosa intende? Spaziale o temporale? Se è spaziale, ho mostrato che c’è una correlazione (meno buona di quando faccia supporre il grafico che acclude, tra CO2 e anomalia, migliore tra ln(CO2) e anomalia) ma ho anche mostrato che la stretta correlazione che ci viene propinata non vale, ad esempio, nei periodi in cui la CO2 continua a crescere e la temperatura mostra una stasi (o il contrario, come nel grafico che lei ha linkato, tra il 1935 e il 1950; e provi a chiedersi cosa succede della relazione, tra il 2002 e il 2013 quando la CO2 cresce e la temperatura ha un’altra stasi, seguita da El Nino 2015-16 che nel grafico non compaiono).
E gli eventi naturali (Enso ma anche altri) esistono sempre, non solo quando fanno comodo per far tornare le cose (ci fanno credere che il clima fosse stabile prima del 1850 e che tutte le variazioni dipendono dalla CO2 antropica e poi … gli eventi naturali).
Se invece il “lungo raggio” fosse temporale bisogna dire che 160-170 anni sono meno di un battito di ciglia che in nessun modo possono modificare le relazioni inesistenti tra CO2 e temperatura osservate (o dedotte) su 600 milioni di anni. Ho scritto alcuni post sull’argomento, ad esempio http://www.climatemonitor.it/?p=53808 .
La mia idea è che, attraverso il tempo e le ere geologiche, CO2 e temperatura siano influenzate, ognuna a modo suo e con i suoi tempi, da uno o più fattori esterni. Il risultato è una continua lista di “una che precede l’altra” e “l’altra che precede l’una” che in certi istanti può, ma non dovrebbe, autorizzare l’estensione all’infinito (se vuole, al 2100) di quanto si osserva in un “micro periodo” di tempo, soprattutto se molti processi fisici sono ignoti, mal conosciuti o ipotizzati e descritti tramite medie. Franco.