Un clima di ghiaccio

Molte volte abbiamo avuto modo di sottolineare come il sistema clima sia altamente non lineare, piuttosto complesso ed essenzialmente dominato dai cosiddetti feedback o effetti di retroazione. Un feedback è un meccanismo che, al variare di un fattore (causa) genera la variazione di un altro fattore ad esso correlato (effetto), tale da incidere sulla causa stessa. Con riferimento alla temperatura ad esempio, una tendenza all’aumento può esser causa di una diminuzione della superficie ghiacciata nelle regioni polari, di conseguenza la superficie del mare alle alte latitudini sarà  maggiormente esposta alla radiazione solare, ed assorbendone di più ne riemetterà  in maggior quantità, provocando un ulteriore aumento di temperatura. Contemporaneamente, tale aumento di temperatura potrà  far aumentare il vapore acqueo disponibile in atmosfera per la formazione delle nubi. Quelle nubi schermeranno la radiazione solare e ne conseguirà un raffreddamento. Il primo è un feedback positivo, il secondo è invece negativo.

In entrambi questi casi entra tuttavia in gioco il fattore forse più importante nelle dinamiche del clima , l’albedo, ovvero quella frazione di radiazione incidente che ogni superficie può riflettere piuttosto che assorbire. Questa frazione varia a seconda delle caratteristiche della superficie, ad esempio il ghiaccio e la neve hanno un albedo molto alto, mentre la nuda terra e soprattutto il mare possiedono un albedo molto basso. In fondo il dibattito sull’ampiezza del fenomeno di riscaldamento del pianeta, a prescindere dalle cause che possono generarlo, ruota tutto intorno all’esatta comprensione di questo meccanismo1. Posto infatti che la quantità  di radiazione incidente che arriva dalla nostra stella non muta molto nel medio periodo, sarà  piuttosto la reazione delle superfici su cui questa radiazione incide e divenire importante nelle dinamiche del sistema.

Questa è una delle ragioni – forse la più importante – per cui una variazione di temperatura nelle regioni polari assume maggiore importanza di quanta non ne abbia alle latitudini tropicali o equatoriali. Infatti, come abbiamo già  detto, se questa variazione è positiva, si ridurrà  la superficie ghiacciata e l’albedo tenderà  a diminuire eventualmente favorendo il riscaldamento. Nei modelli di simulazione climatica il feedback relativo alle variazioni della superficie ghiacciata del pianeta – cioè su entrambi i poli – è considerato essenzialmente positivo. In realtÃà, ci sono alcune ragioni che potrebbero anche favorire la tesi contraria. Sulla diminuzione dei ghiacci artici in effetti è stato detto praticamente tutto; ciò che in effetti si sente dire raramente è che invece quelli antartici sono stati soggetti ad un consistente aumento. Ciò rispecchia naturalmente il comportamento delle temperature2 che sono state soggette ad aumento nell’area polare settentrionale ma non hanno subito variazioni importanti in quella meridionale. Il risultato netto di questi due trend, se combinato in termini di albedo può essere in effetti negativo piuttosto che positivo.

msu-polar-temperature

Con riferimento al Polo nord, il minimo dell’estensione3 dei ghiacci arriva verso la fine dell’estate, più o meno verso la metà  di settembre, cioè in prossimità dell’equinozio.

Nel corso delle ultime decadi, la superficie di mare ghiacciato ha subito un continuo trend di diminuzione, più accentuato nella stagione estiva, cioè in corrispondenza dei minimi di estensione (ne abbiamo parlato anche qui). E’ però importante considerare che il minimo giunge quando il sole sta per passare alla fase invernale. Fatta eccezione per un paio di settimane immediatamente precedenti l’equinozio, la radiazione incidente che interessa la superficie del mare è piuttosto scarsa, per divenire poi praticamente nulla con il cambio di stagione.

In sostanza il minimo dell’estensione dei ghiacci artici arriva quando il sole ha uno scarso effetto riscaldante; ne consegue dunque anche una variazione dell’albedo poco significativa.

Per converso, l’estensione dei ghiacci antartici è stata soggetta negli ultimi trent’anni ad un continuo trend di aumento. Ciò significa che la quantità di superficie marina coperta da ghiaccio nei mesi dell’estate australe è stata via via più vasta.

Nella normale variabilità  stagionale la fase di minimo ha subito un’ anomalia massima attorno al mese di dicembre, cioè in prossimità  del solstizio. Con il sole più alto sull’orizzonte, tanto maggiore sarà la superficie ghiacciata tanto maggiore sarà  la radiazione riflessa, cioè l’albedo sarà  soggetto ad un importante aumento, innescando la fase negativa del feedback. Un altro fattore importante da tenere in considerazione è la latitudine alla quale si forma il ghiaccio. Al polo sud il ghiaccio arriva fino a 55°-75° di latitudine, mentre al polo nord la superficie ghiacciata è molto più prossima alle latitudini più alte ed è più o meno compresa tra 70° e 90°.

Quindi il ghiaccio dell’emisfero meridionale arriva più vicino ai tropici – in termini assoluti -, per cui riceve e riflette una maggior quantità  di radiazione incidente durante l’estate di quanto non possa accadere nell’emisfero settentrionale durante la corrispondente stagione estiva. Ne consegue che la presenza o assenza di ghiaccio antartico sembrerebbe poter avere un maggior impatto nel bilancio della radiazione ad onda lunga emessa dalla superficie di quanto non possa averne il ghiaccio artico.

 

 

 

 

 

 

In termini di quantità  infatti, durante l’equinozio il sole è circa 70° sotto lo zenit alla latitudine 80° nord e durante il solstizio è invece circa 40° sotto lo zenit a 65° sud4. La radiazione solare che arriva sulla superficie è quindi circa 2,2 volte maggiore sui ghiacci artici che su quelli antartici. Combinando le diverse latitudini e le diverse date, ancora una volta una maggior quantità  di ghiaccio a sud rifletterà  più radiazione solare di quanta non ne possa lasciar entrare una minor quantità di ghiaccio a nord. Inoltre, una anomalia positiva sarà più lontana dal polo di una anomalia negativa per definizione, per cui qualunque percentuale di anomalia sarà  più significativa se positiva, ovviamente in termini di bilancio radiativo. Nel discorso entrano infine anche altri fattori astronomici. Data l’eccentricità  dell’orbita terrestre infatti, il sole è più vicino alla terra durante l’estate australe di quanto non lo sia durante l’estate boreale. Una differenza pari a circa il 3%.

Tutti questi fattori sembrano favorire l’ipotesi che il bilancio netto dell’albedo che scaturisce dalle variazioni dell’ampiezza delle superfici ghiacciate possa essere stato sin qui negativo, mentre come detto in principio, esso è considerato essenzialmente positivo dai modelli di simulazione climatica. Questa potrebbe essere una delle ragioni per cui le medie globali di temperatura tendono a discostarsi sempre di più dai valori predetti da queste simulazioni. Come per tanti altri argomenti che abbiamo affrontato, sarà  necessario giungere ad un maggior livello di comprensione di queste dinamiche per affinare e rendere più attendibili le tecniche di previsione.

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  1. Steven Goddard su www.wattsupwiththat.com []
  2. Dati MSU – University of Alabama []
  3. Fonte NSIDC []
  4. Immagini da www.vialattea.net []
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Author: Guido Guidi

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11 Comments

  1. confermo che in Antartide tutto cio’ che viene sepolto dalla neve esperisce un deciso riscaldamento

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  2. Ciao Max,
    ti risulta bene, infatti la circolazione oceanica superficiale all’equatore è divergente, ma per una ragione ben precisa: è essenzialmente prodotta dallo stress del vento (spirale di Ekman) ed interessa più o meno il primo km di profondità. La circolazione termoalina (temp+salinità) è invece quella meno vigorosa ma continua attraverso tutti gli oceani a diverse profondità ed è anche responsabile dei cosiddetti upwelling e downwelling profondi, cioè dello scambio di calore con l’atmosfera su larga scala.
    gg

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  3. “…..ma sul mare (che fa il 75% ed oltre del lavoro di scambio attraverso la circolazione termoalina) non ci sono separazioni latitudinali……”

    o non ho capito bene le considerazioni, oppure in realta’ mi risulta che all’equatore la circolazione oceanica superficiale sia divergente….

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  4. Salve Lorenzo,
    è corretto, il ragionamento è qualitativo e non quantitativo, sarebbe necessario testare l’ipotesi con dati reali. Dirò di più sarebbe anche molto interessante, ma temo sia veramente difficile. Per cui si resta nel campo delle ipotesi, ma, se permetti, con qualche dubbio in più rispetto alle proiezioni. Con riferimento al trasporto di calore poi, questo avviene a scala emisferica in atmosfera (anzi nella troposfera perchè più in alto il discorso è già più complesso), ma sul mare (che fa il 75% ed oltre del lavoro di scambio attraverso la circolazione termoalina) non ci sono separazioni latitudinali e mi sembra che la quantità di mare coperta o meno da ghiaccio alle latitudini polari possa avere la sua influenza in questo lavoro di scambio.
    Se poi il modello termico globale fosse correttamente riprodotto ora avremmo i tipping points……e, per fortuna, non è così.
    gg

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  5. Però (non me ne abbia a male) questo è un ragionamento qualitativo, manca dei conti effettivi…
    Di fatto i Modelli ‘calcolano’ l’incremento di temperatura globale (o locale) proprio a partire dall’effettiva estensione dei ghiacci, quindi a meno di difetti nel modello stesso l’effetto termico risultante gobale dovrebbe essere ‘correttamente’ riprodotto…
    allora i motivi di discrepanza dei valori termici registrati con quelli ottenuti dai modelli, se ci sono, sono dovuti ad altro…

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  6. Ho capito, lei dice:
    data la maggiore estensione dei ghiacci a sud questi provocano una riflessione di energia solare maggiore dell’energia solare assorbita per riduzione dei ghiacci nell’emisfero nord…quindi il bilancio radiativo globale è negativo…
    Continuerebbe a valere la ‘separazione climatica’ dei due emisferi, ma la media termica globale dovrebe comunque risentirne…
    Boh, sembra corretto come ragionamento…

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  7. Non è detto che l’anomalia positiva dell’emisfero sud si ripercuota come feedback negativo sull’emisfero nord, anzi sembrerebbe proprio di no, ovvero i due emisferi sono distinti…
    Oppure lei vuole dire che globalmente l’effetto è un feedback negativo sulll’intero Sistema Climatico ovvero sulle temperature medie globali…? Ma il deficit dei ‘ghiacci artici-antartici’ è ancora negativo di 0,5 milioni di Km^2, nonostante la ripresa…

    In ogni caso i Modelli distinguono separatamente gli effetti sull’emisfero nord e sull’emisfero sud, che in linea di massima non sono comunicanti tra loro visto il trasferimento di flusso di calore dall’equatore verso ciascun polo…o sbaglio?

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  8. Purtroppo non trovo l’articolo che ne parlava,sempre nello stesso sito.E’ un episodio di pochi giorni fa e mi era sembrato bizzarro in pieno gennaio!!..in effetti,piu bizzarro del clima non c’e’ quasi niente.
    http://www.meteogiornale.it/live/index.php
    grazie mille Guidi,e’ sempre un picere leggervi.
    a presto

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  9. Salve Matteo,
    la parola “normale” di per sè in meteorologia dice molto poco. Mi sembra comunque un’escursione piuttosto accentuata. Ho provato a dare un’occhiata alle registrazioni delle località dell’Alaska di cui si dispone ma non c’è traccia di registrazioni giornaliere dalle quali si possa desumere una variabilità così accentuata. Tuttavia, visitando questi link ti renderai conto che per molte di queste località la temperatura è piuttosto “ballerina”. Magari puoi provare ad indicarci la fonte delle tue informazioni. Intanto ti allego i link che ho visitato.
    http://www.weather.gov/climate/index.php?wfo=pafg
    http://www.arh.noaa.gov/climate.php
    Grazie, ciao.
    gg

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  10. Caro Dott.Guidi,se posso,una piccola domanda di meteorologia,una curiosità.E’ normale che in alcune zone dell Alaska la temperatura passi da -40 c a 4 gradi sopra zero in un giorno o poco piu??

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