Climate Lab – Fatti e Dati in Materia di Clima

Tra la fine del 2015 e l’inizio del 2016, poco dopo la fine della COP21 di Parigi, abbiamo messo a punto un documento pubblicato nella sua interezza (e scaricabile qui in vari formati) con il titolo “Nullius in Verba, fatti e dati in materia di clima”. L’idea è nata dall’esigenza di far chiarezza, ove possibile e nei limiti dell’attuale conoscenza e letteratura disponibili, in un settore dove l’informazione sembra si possa fare solo per proclami, quasi sempre catastrofici.

Un post però, per quanto approfondito e per quanto sempre disponibile per la lettura, soffre dei difetti di tutte le cose pubblicate nel flusso del blog, cioè, invecchia in fretta. Per tener vivo un argomento, è invece necessario aggiornarlo di continuo, espanderlo, dibatterle, ove necessario, anche cambiarlo. Così è nato Climate Lab, un insieme di pagine raggiungibile anche da un widget in home page e dal menù principale del blog. Ad ognuna di queste pagine, che potranno e dovranno crescere di volume e di numero, sarà dedicato inizialmente uno dei temi affrontati nel post originario. Il tempo poi, e la disponibilità di quanti animano la nostra piccola comunità, ci diranno dove andare.

Tutto questo, per mettere a disposizione dei lettori un punto di riferimento dove andare a cercare un chiarimento, una spiegazione o l’ultimo aggiornamento sugli argomenti salienti del mondo del clima. Qui sotto, quindi, l’elenco delle pagine di Climate Lab, buona lettura.

  • Effetti Ecosistemici
    • Ghiacciai artici e antartici
    • Ghiacciai montani
    • Mortalità da eventi termici estremi
    • Mortalità da disastri naturali
    • Livello degli oceani
    • Acidificazione degli oceani
    • Produzione di cibo
    • Global greening

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Contenuti a cura di Luigi Mariani e revisionati in base ai commenti emersi in sede di discussione e per i quali si ringraziano: Donato Barone, Uberto Crescenti, Alberto Ferrari, Gianluca Fusillo, Gianluca Alimonti, Ernesto Pedrocchi, Guido Guidi, Carlo Lombardi, Enzo Pennetta, Sergio Pinna e Franco Zavatti.

Un Mese di Meteo – Agosto 2020

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Un Mese di Meteo – Agosto 2020

Temperature lievemente superiori alla norma ed elevata variabilità spaziale nelle precipitazioni sono le principali caratteristiche di un agosto con caratteri tipicamente estivi.

La topografia media mensile del livello di pressione di 850 hPa (figura 1a) evidenzia il prevalere di condizioni di tempo stabile e soleggiato tipicamente estivo in quanto l’area italiana ricade nel dominio d’influenza di un promontorio dell’anticiclone delle Azzorre che interessa il Mediterraneo centro occidentale. Tale struttura meteorologica è da ritenere pienamente nella norma per il periodo in esame come si desume dalla carta delle isoanomale (figura 1b).

Figure 1a – 850 hPa – Topografie medie mensili del livello di pressione di 850 hPa (in media 1.5 km di quota). Le frecce inserire danno un’idea orientativa della direzione e del verso del flusso, di cui considerano la sola componente geostrofica. Le eventuali linee rosse sono gli assi di saccature e di promontori anticiclonici.

Figura 1b – 850 hPa – carte delle isoanomale del livello di pressione di 850 hPa.

Si noti anche che la tabella 1 indica la presenza di 12 giorni anticiclonici, 2 intermedi e 17 giorni con tipi di tempo perturbati. Al riguardo si sottolinea che la presenza di un tipo di tempo perturbato non significa che l’intero territorio nazionale sia soggetto ad esso. Al riguardo si consiglia di leggere la declaratoria della tabella 1 e la descrizione del regime circolatorio dei singoli giorni fornita in tabella 2. Da quest’ultima si desume ad esempio che il territorio nazionale è stato in tutto o in parte interessato da 4 perturbazioni,  manifestatesi rispettivamente dal 2 al 6 agosto, dal 7 al 10, dall’14 al 17 e dal 24 al 31.

 

Prendendo in esame la piovosità media di tutte le stazioni di ogni macroarea, al Nord i tre giorni più piovosi sono stati il 3 agosto (14.7 mm), il 29 (9.8 mm) e il 30 (7.4 mm), al Centro il 31agosto (16.5 mm), il 30 (5.3 mm) e il 4 (4,7 mm) e al Sud il 6 agosto (4.6 mm), il 31 (4.0 mm) e il 7 (1,8 mm).

Dal punto di vista climatologico il mese di agosto evolve da una persistenza del regime circolatorio estivo, con prevalenza di regimi anticiclonici associati all’Anticiclone delle Azzorre, ad una graduale ripresa del flusso zonale verso le medie latitudini, da cui possono scaturire ondulazioni anche marcate che finiscono per dare origine a flussi meridionali verso il Mediterraneo, con conseguente aumento delle temperature, o rotture del regime di alta preisone ad opera di veloci perturbazioni d anord-ovest, con queste ultime più frequenti e probabili nella second ametà del mese.

Andamento termo-pluviometrico

A livello mensile (figure 2 e 3) le temperature medie delle minime e delle massime sono risultate nella norma o in lieve anomalia positiva, con anomalie concentrate nella seconda e terza decade del mese (tabella 3).

Figura 2 – TX_anom – Carta dell’anomalia (scostamento rispetto alla norma espresso in °C) della temperatura media delle massime del mese.

Figura 3 – TN_anom – Carta dell’anomalia (scostamento rispetto alla norma espresso in °C) della temperatura media delle minime del mese

La carta di anomalia pluviometrica percentuale (figura 5) mostra sull’area italiana una situazione assai variegata con anomalie positive presenti su Piemonte sudoccidentale e ponente ligure, Emilia occidentale, Lombardia centro-orientale, Veneto, Sardegna, Toscana meridionale, Lazio settentrionale, Marche, Umbria, e limitati areali di Campania, Basilicata, Puglia, Calabria e Sicilia. L’analisi pluviometrica delle singole decadi (tabella 3) indica inoltre che l’anomalia negativa si è concentrata nelle seconda decade con valori più rilevanti al centro-sud.

Figura 4 – RR_mese – Carta delle precipitazioni totali del mese (mm)

Figura 5 – RR_anom – Carta dell’anomalia (scostamento percentuale rispetto alla norma) delle precipitazioni totali del mese (es: 100% indica che le precipitazioni sono il doppio rispetto alla norma).

(*) LEGENDA:

Tx sta per temperatura massima (°C), tn per temperatura minima (°C) e rr per precipitazione (mm). Per anomalia si intende la differenza fra il valore registrato ed il valore medio del periodo 1990-2019.

Le medie e le anomalie sono riferite alle 202 stazioni della rete sinottica internazionale (GTS) e provenienti dai dataset NOAA-GSOD. Per Nord si intendono le stazioni a latitudine superiore a 44.00°, per Centro quelle fra 43.59° e 41.00° e per Sud quelle a latitudine inferiore a 41.00°. Le anomalie termiche positive sono evidenziate in giallo (anomalie deboli, fra 1 e 2°C), arancio (anomalie moderate, fra 2 e 4°C) o rosso (anomalie forti, di  oltre 4°C), analogamente per le anomalie negative deboli (fra 1 e  2°C), moderata (fra 2 e 4°C) e forti (oltre 4°C) si adottano rispettivamente  l’azzurro, il blu e il violetto). Le anomalie pluviometriche percentuali sono evidenziate in azzurro o blu per anomalie positive rispettivamente fra il 25 ed il 75% e oltre il 75% e giallo o rosso per anomalie negative rispettivamente fra il 25 ed il 75% e oltre il 75%.

La carta dell’anomalia termica globale mensile dell’Università dell’Alabama (figura 6a) mostra che l’Italia è interessata da una fascia di deboli anomalie termiche negative estesa dall’Islanda al Nordafrica. Tale diagnosi è in sostanza confermata dalla carta dell’anomalia termica mensile del Deutscher Wetterdienst (figura 6b).

Figura 6a – UAH Global anomaly – Carta globale dell’anomalia (scostamento rispetto alla media 1981-2010 espresso in °C) della temperatura media mensile della bassa troposfera. Dati da sensore MSU UAH [fonte Earth System Science Center dell’Università dell’Alabama in Huntsville – prof. John Christy (http://nsstc.uah.edu/climate/)

Figura 6b – DWD climat anomaly – Carta globale dell’anomalia (scostamento rispetto alla media 1961-1990 espresso in °C) della temperatura media mensile al suolo. Carta frutto dell’analisi svolta dal Deutscher Wetterdienst sui dati desunti dai report CLIMAT del WMO [https://www.dwd.de/EN/ourservices/climat/climat.html).

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Un Mese di Meteo – Luglio 2020

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Un Mese di Meteo – Luglio 2020

Luglio con temperature nella norma e precipitazioni in prevalenza caratterizzate da debole o moderata anomalia negativa.

La topografia media mensile del livello di pressione di 850 hPa (figura 1a) evidenzia un promontorio dell’anticiclone delle Azzorre esteso verso est a coprire il Mediterraneo centro-occidentale mentre il Mediterraneo orientale è dominato della depressione anatolica. Ne consegue su Ionio ed Egeo il caratteristico regime estivo di correnti da Nord (Meltemi). Si noti anche che sul Nord Italia le isoipse assumono una debole curvatura ciclonica frutto di un’interazione di tipo favonico della circolazione con l’arco alpino.

Figure 1a – 850 hPa – Topografie medie mensili del livello di pressione di 850 hPa (in media 1.5 km di quota). Le frecce inserire danno un’idea orientativa della direzione e del verso del flusso, di cui considerano la sola componente geostrofica. Le eventuali linee rosse sono gli assi di saccature e di promontori anticiclonici.

Tale struttura meteorologica è da considerare pienamente nella norma per il mese di luglio come evidenzia la carta delle isoanomale (figura 1b) in cui l’Italia è tutta in bianco (assenza di anomalie) salvo il Nordovest soggetto a lieve anomalia positiva. La tabella 1 indica un equilibrio fra tipi di tempo anticiclonici (14 giorni) e tipi perturbati (17 giorni). Fra questi ultimi tuttavia predomina nettamente (ben 10 casi) il tipo 4, nel quale l’area depressionaria è centrata su Balcani e interessa solo marginalmente l’Italia.

Figura 1b – 850 hPa – carte delle isoanomale del livello di pressione di 850 hPa.

L’analisi della circolazione atmosferica per singola decade evidenzia che la seconda decade ha presentato un regime di correnti mediamente da nordovest con apporto di masse d’aria oceanica da 50-60° di latitudine. Ciò spiega il fatto che le temperature della seconda decade sono risultate in debole anomalia negativa, più sensibile nei valori massimi.

L’analisi circolatoria evidenzia anche che il territorio nazionale è stato parzialmente interessato da 5 perturbazioni per lo più deboli e manifestatesi rispettivamente il 3 luglio, dal 4 all’8, l’11, dal 12 al 14 e il 24 luglio.

Prendendo in esame la piovosità media di tutte le stazioni di ogni macroarea, al Nord i tre giorni più piovosi sono stati il 24 luglio (9.8 mm), il 2 (6.2 mm) e il 23 (2.4 mm), al Centro il 17 luglio (5.7 mm), il 4 (5.6 mm) e il 24 (2.1 mm) e al Sud il 5 luglio (2.4 mm), il 4 (2.1 mm) e il 6 (1.1 mm). Al quarto posto per piovosità al Sud è il 15 luglio che ha visto il verificarsi di un nubifragio su Palermo che ha prodotto gravissimi danni cose e persone (due vittime). Giova evidenziare che in occasione di quell’evento le stazioni di Palermo Boccadifalco e Palermo punta Raisi del dataset GSOD non registrano pioggia, il che può indicare o il carattere estremamente locale del fenomeno ovvero la scarsa qualità del dataset da noi utilizzato e che è comunque l’unico che copre l’intero territorio nazionale su periodi utili per i nostri scopi. L’abbondante quantità di precipitazione occorsa è tuttavia stata registrata da numerose Stazioni di tipo amatoriale, i cui dati tuttavia, essendo privi di validaizone non vengono qui riportati.

Dal punto di vista climatologico il mese di luglio è di norma contrassegnato dal prevalere del regime anticiclonico estivo, con l’anticiclone delle Azzorre che si espande longitudinalmente dalla sua sede atlantica a coprire il Mediterraneo centro occidentale.  In tali condizioni non sono tuttavia da escludere temporanee instabilizzazioni (rotture del tempo), più frequenti al Nord, il più esposto al regime perturbato atlantico che in condizioni estive domina l’Europa Centrale. A testimonianza di ciò la piovosità media di luglio rispetto a quella totale annua è mediamente del 6-17% al Nord, del 3-9% al Centro e dello 0-5% al Sud (gli intervalli indicati tengono conto del comportamento dei diversi areali, per cui ad esempio l’areale endoalpino veda nel periodo estivo-autunnale il proprio massimo pluviometrico annuale).

Andamento termo-pluviometrico

A livello mensile (figure 2 e 3) le temperature medie delle minime e delle massime sono risultate nella norma, salvo anomalie positive o negative a carattere locale. A livello decadale spicca la già discussa debole anomalia negativa delle temperature massime nella seconda decade, evidenziata dal colore azzurro in tabella 3.

Figura 2 – TX_anom – Carta dell’anomalia (scostamento rispetto alla norma espresso in °C) della temperatura media delle massime del mese

Figura 3 – TN_anom – Carta dell’anomalia (scostamento rispetto alla norma espresso in °C) della temperatura media delle minime del mese

La carta di anomalia pluviometrica percentuale (figura 5) mostra che sull’area italiana prevalgono le anomalie negative più spiccate in Sicilia occidentale, Emilia centrale, Sardegna e Salento. Anomalie positive a carattere locale si evidenziano in Lombardia, Emilia Romagna, Lazio, Conero, Gargano,  Calabria ionica e Sicilia orientale (figura 4).

Figura 4 – RR_mese – Carta delle precipitazioni totali del mese (mm)

Figura 5 – RR_anom – Carta dell’anomalia (scostamento percentuale rispetto alla norma) delle precipitazioni totali del mese (es: 100% indica che le precipitazioni sono il doppio rispetto alla norma).

L’analisi pluviometrica delle singole decadi (tabella 3) indica che l’anomalia negativa è risultata più spiccata nella terza decade al centro-sud.

(*) LEGENDA:

Tx sta per temperatura massima (°C), tn per temperatura minima (°C) e rr per precipitazione (mm). Per anomalia si intende la differenza fra il valore registrato ed il valore medio del periodo 1990-2019.

Le medie e le anomalie sono riferite alle 202 stazioni della rete sinottica internazionale (GTS) e provenienti dai dataset NOAA-GSOD. Per Nord si intendono le stazioni a latitudine superiore a 44.00°, per Centro quelle fra 43.59° e 41.00° e per Sud quelle a latitudine inferiore a 41.00°. Le anomalie termiche positive sono evidenziate in giallo(anomalie deboli, fra 1 e 2°C), arancio (anomalie moderate, fra 2 e 4°C) o rosso (anomalie forti, di  oltre 4°C), analogamente per le anomalie negative deboli (fra 1 e  2°C), moderata (fra 2 e 4°C) e forti (oltre 4°C) si adottano rispettivamente  l’azzurro, il blu e il violetto). Le anomalie pluviometriche percentuali sono evidenziate in  azzurro o blu per anomalie positive rispettivamente fra il 25 ed il 75% e oltre il 75% e  giallo o rosso per anomalie negative rispettivamente fra il 25 ed il 75% e oltre il 75% .

La carta dell’anomalia termica globale mensile dell’Università dell’Alabama (figura 6a) evidenzia che l’Italia ricade in un’area a debole anomalia termica positiva (fra 0 e 1°C). Tale anomalia positiva risulta enfatizzata nella carta del Deutscher Wetterdienst (figura 6b) in quanto il periodo di riferimento su cui l’anomalia è calcolata (1961-1990) è più freddo rispetto a quello di riferimento per la carta dell’Università dell’Alabama (1981-2010).

Figura 6a – UAH Global anomaly – Carta globale dell’anomalia (scostamento rispetto alla media 1981-2010 espresso in °C) della temperatura media mensile della bassa troposfera. Dati da sensore MSU UAH [fonte Earth System Science Center dell’Università dell’Alabama in Huntsville – prof. John Christy (http://nsstc.uah.edu/climate/)

Figura 6b – DWD climat anomaly – Carta globale dell’anomalia (scostamento rispetto alla media 1961-1990 espresso in °C) della temperatura media mensile al suolo. Carta frutto dell’analisi svolta dal Deutscher Wetterdienst sui dati desunti dai report CLIMAT del WMO [https://www.dwd.de/EN/ourservices/climat/climat.html).

Nota: Tutte le analisi e i grafici sono elaborati con i dati del dataset GSOD della NOAA disponibili al link: https://catalog.data.gov/dataset/global-surface-summary-of-the-day-gsod

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La Scienza fa quel che può, ma tutti gli altri non collaborano

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La Scienza fa quel che può, ma tutti gli altri non collaborano

Nel corso degli anni mi sono occupato diverse volte del processo della comunicazione scientifica e delle aberrazioni che esso determina.

In questo articolo voglio analizzare una catena causale che, purtroppo, caratterizza buona parte della comunicazione scientifica in ambito climatologico. In genere si parte da un fenomeno che possa essere influenzato da fattori climatici (temperatura, livello del mare, precipitazioni, ecc.) e lo si analizza, determinando la variazione dei fattori climatici in gioco, mediante modelli matematici fatti girare, ipotizzando che il cambiamento climatico avvenga secondo lo scenario di emissione RCP 8.5. I risultati dello studio vengono pubblicati e dati in pasto ai media più o meno generalisti mediante opportuni comunicati stampa. I media svolgono il ruolo di cassa di risonanza della notizia, drammatizzando ulteriormente le conclusioni dello studio e contribuendo, in tal modo, al consolidamento della linea di pensiero principale. Su queste basi vengono innestate, infine, le campagne dei gruppi di pressione e sensibilizzazione sociali, politici, economici e via cantando che portano avanti le istanze di riforma delle politiche nazionali e sovranazionali, basate sulla sostenibilità del sistema economico, la redistribuzione del reddito nei Paesi e tra i Paesi, la transizione energetica mediante decarbonizzazione del sistema produttivo mondiale.

In questi giorni ho avuto la ventura di imbattermi in un caso veramente esemplare della catena causale che ho appena finito di illustrare.

– il fatto

Il fenomeno da cui si parte è costituito dall’erosione della linea di costa, in particolare delle spiagge. Il fenomeno è reale ed ha molte cause. In primo luogo il mare tende per sua natura a erodere le coste: sin dalla scuola elementare (oltre mezzo secolo fa, purtroppo) mi hanno insegnato che gli agenti che modellano la crosta terrestre sono molteplici e, tra i principali, possiamo annoverare il vento, le acque, il gelo ed il disgelo, il moto ondoso ed i ghiacciai. A quei tempi l’uomo non era considerato in grado di competere con l’azione di questi agenti, ma oggi l’azione umana è considerata addirittura superiore alle forze naturali che hanno modificato e modificano la faccia della terra. Non per niente alcuni parlano di era dell’uomo o antropocene (io non sono tra questi, ma ciò conta poco ai fini del nostro ragionamento).

La linea di costa è uno degli ambienti più mutevoli che esistono, in quanto esposta alla furia degli elementi (vento, acqua, onde marine), per cui è normale che essa venga erosa e cambi nel corso del tempo. Qualche settimana fa mi sono occupato del processo dinamico che determina la stabilità degli atolli corallini. In quella sede esaminai il sottile equilibrio che consente a queste strutture di sopravvivere nel corso dei millenni. Per le coste vale lo stesso discorso: esse sono il frutto di un sottile equilibrio tra quantità di materiale asportato e quantità di materiale apportato dagli elementi naturali. Nel caso delle spiagge sabbiose il moto ondoso, le tempeste e le correnti marine tendono a muovere la sabbia spostandola da un luogo all’altro. Se il processo di asportazione prevale su quello di apporto, si ha l’erosione della linea di costa, in caso contrario la linea di costa cresce. Questo processo già abbastanza complicato, diventa ancora più complesso se si prende in considerazione l’innalzamento del livello del mare, i movimenti della crosta terrestre, l’attività antropica e via cantando. Nel caso delle spiagge l’uomo gioca un ruolo estremamente importante: modificando il regime delle acque interne e lo stato del suolo, modifica la quantità dei sedimenti che i fiumi convogliano verso il mare e che, ridistribuiti dalle correnti marine e dalle onde, vanno a formare le spiagge. Modificando, inoltre, l’immediato entroterra della linea di costa, altera il naturale processo di variazione della profondità della spiaggia: una strada o ferrovia litoranee, l’edificazione a ridosso della spiaggia e via cantando, rendono impossibile il naturale “respiro” della spiaggia che, in caso di erosione, dopo un po’ di tempo sparirà. Non sarà possibile, infatti, che essa venga ricostituita a spese del suolo retrostante a causa degli insediamenti umani che impediscono, almeno temporaneamente, l’espansione della spiaggia.

Ho semplificato molto la questione, ma sul processo di erosione delle coste e delle spiagge in modo particolare, potremmo scrivere centinaia di pagine. Gli esperti della questione potrebbero sollevare miriadi di obiezioni a quanto ho scritto, ma la necessità di sintesi è tiranna, per cui mi scuso sin da adesso, per il modo sbrigativo in cui ho trattato una questione molto complessa: si tenga presente che lo scopo di questo articolo è un altro.

– lo studio scientifico

Sulla base di quanto ho scritto, appare ovvio che gli agenti climatici sono fondamentali nella salvaguardia della linea di costa. L’innalzamento del livello del mare favorisce l’arretramento della linea di costa; la variazione della frequenza ed intensità delle tempeste può alterare l’equilibrio dinamico che caratterizza la spiaggia; la variazione delle precipitazioni può alterare il processo di apporto di sedimenti al mare. Come si vede, stiamo discutendo di un fenomeno che dipende anche da fattori climatici. Abbiamo individuato, pertanto, il primo elemento della catena fattuale. Chi per professione si occupa di conservazione della linea di costa, non può fare a meno di cercare di capire come evolverà la situazione in futuro, visto che il clima cambia e lo fa per definizione.

E proprio questo hanno fatto alcuni ricercatori: hanno cercato di capire come evolveranno nel futuro le linee di costa in funzione delle variabili climatiche.

Lo scorso mese di  marzo è stata pubblicata su Nature Climate Change una lettera

Sandy coastlines under threat of erosion

a firma di  M. I. Vousdoukas, R. Ranasinghe, L. Mentaschi, T. A. Plomaritis, P. Athanasiou, A. Luijendijk e L. Feyen (da ora Vousdoukas et al., 2020), in cui si analizza l’evoluzione del processo di erosione delle coste nel corso dei prossimi decenni (tra oggi ed il 2050 e, infine, tra oggi ed il 2100). Potrebbe sembrare una pignoleria, ma la presenza della parola “threat” nel titolo, la dice lunga sull’esito dello studio.

Vousdoukas et al., 2020 è uno studio molto simile a tanti altri che ho letto e commentato. Il punto di partenza è sensato: l’erosione delle coste, in particolare delle spiagge sabbiose, è dovuto a fattori ambientali (antropici e geologici, principalmente) e climatici. Gli stessi che ho indicato in premessa. I ricercatori hanno quantificato i fattori ambientali che determinano il cambiamento della linea di costa sulla base dell’evoluzione “storica” delle spiagge: hanno estrapolato di diversi decenni i dati accumulati nel corso degli anni trascorsi. Personalmente non so da quanto tempo le spiagge sono tenute sotto stretta osservazione per seguirne l’evoluzione, ma non credo che avvenga da molti anni. Sulla base di qualche ricerca speditiva che ho compiuto, credo che qualche spiaggia sia stata osservata per diversi decenni, ma non credo che il periodo di osservazione arrivi al secolo se non in qualche caso eccezionale. Eppure gli autori dello studio estrapolano i dati a disposizione da un minimo di trent’anni ad ottanta anni. Personalmente reputo molto rischioso il processo di estrapolazione e me ne astengo volentieri, ma non tutti la pensano come me. Per quel che riguarda i fattori  climatici, Vousdoukas et al., 2020  individua nel moto ondoso conseguente alle tempeste e nella variazione del livello del mare, le due principali cause dell’erosione costiera di matrice climatica. L’assunto di base non è sbagliato: se il livello del mare sale e le tempeste diventano più violente, il processo di erosione delle spiagge aumenta di intensità. Il problema sta nel quantificare l’incremento del livello del mare di qui al 2050 o al 2100 e di quanto varierà la forza delle tempeste. Altro problema riguarda l’incidenza di questi fenomeni climatici sulle dinamiche di regressione delle spiagge e come esso sia stato modellato per ottenere risultati quantitativi.

Le prime due questioni sono state risolte ricorrendo alle previsioni dell’andamento del livello del mare e delle intensità delle tempeste, delineate dall’IPCC sulla base degli scenari di emissione RCP 8.5 e RCP 4.5. Per non appesantire la trattazione, mi limito a ricordare che si tratta di due scenari che quantificano l’incremento del forzante radiativo dovuto ai gas serra nel l 2100 rispetto al 1850. Lo scenario RCP 8.5 è quello erroneamente definito “business and usual” ovvero quello che si verificherebbe qualora non si prendesse alcun provvedimento per ridurre le emissioni. Lo scenario RCP 4.5 è relativo all’ipotesi in cui si realizzi una moderata azione di mitigazione climatica (riduzione delle emissioni).

E’ ormai accertato che lo scenario RCP 8.5 è del tutto irrealistico: presuppone che la popolazione mondiale al 2100 raggiunga i 12 miliardi di individui (al massimo 10 miliardi,  ma forse anche meno), che l’incidenza dell’uso del carbone nel mix energetico aumenti in modo più che lineare (ciò non è vero in quanto sia la produzione che il consumo di carbone negli ultimi anni e, presumibilmente anche per il futuro, sono attesi addirittura in lieve diminuzione) e che non vi sia aumento dell’efficienza energetica (cosa non vera, come dimostra questo grafico). Come ha argutamente argomentato qualche scettico, questo scenario ha l’unico scopo di delineare un “mondo da incubo” che praticamente non esiste e non esisterà mai. Eppure esso viene utilizzato, dai ricercatori per simulare ciò che accadrà nel 2100. Vousdoukas et al., 2020 non fa eccezione e, difatti, quantifica l’incremento del livello del mare al 2100 in circa 80 centimetri, in linea con le previsioni più fosche dell’IPCC AR5. Per dimostrare l’efficacia delle azioni di mitigazione climatica, lo studio esamina l’evoluzione dell’erosione delle spiagge sabbiose anche nell’ipotesi si verifichino le proiezioni dello scenario RCP 4.5 (incremento del livello del mare di circa 40 centimetri).

Supposto, comunque, che tutte le ipotesi anzidette siano vere,  Vousdoukas et al., 2020 hanno applicato dei modelli matematici che simulano il comportamento delle spiagge sabbiose in dipendenza della variazione del livello del mare, dell’intensità del moto ondoso e dei fattori ambientali, in ognuna delle 26 zone, in cui IPCC ha suddiviso il globo terracqueo (SREX). Supposto che il modello matematico utilizzato per valutare l’impatto dei fattori climatici sull’evoluzione delle coste sabbiose, sia efficace, lo studio ha consentito di calcolare l’arretramento medio delle spiagge sabbiose nelle varie sub-regioni planetarie e quello globale.

I risultati ottenuti possono essere così sintetizzati:

– l’arretramento delle spiagge sabbiose è guidato essenzialmente dalla variazione del livello del mare. A livello globale e nell’ipotesi di validità dello scenario RCP 8.5, l’82% dell’arretramento delle spiagge è imputabile all’aumento del livello del mare ed il 18% a fattori ambientali (proiezione al 2100). Peraltro sembra che il moto ondoso influisca poco sull’erosione costiera a lungo termine, in quanto la lunghezza degli intervalli temporali tra un evento estremo e l’altro, consentirebbero alle spiagge di recuperare la deprivazione di sabbia prodotta da violente mareggiate.

– in termini assoluti l’arretramento medio a livello globale delle spiagge sabbiose nel 2100 può essere quantificato in circa 86,4 metri (fascia di incertezza 14,8-164,2 metri) sotto lo scenario di emissioni RCP 4.5 ed in circa 128,1 metri (fascia di incertezza 35,3-240,0 metri) sotto lo scenario di emissioni RCP 8.5.

– la riduzione delle emissioni determina una diminuzione dell’erosione delle spiagge compresa tra il 30% ed il 40% (gli autori parlano del 40%, ma io propendo per il 30%).

Lo studio mi lascia piuttosto perplesso in quanto i risultati presentano margini di incertezza piuttosto ampi. Detto in altri termini ogni valore compreso tra gli estremi dell’intervallo di incertezza può essere plausibile. Esso non tiene conto, inoltre, della presenza di ostacoli naturali e/o artificiali che possano ridurre o accentuare l’erosione delle spiagge, né delle modifiche dei regimi di afflusso dei sedimenti trasportati dai fiumi e veicolati dalle correnti marine. Come esplicitamente affermano i ricercatori, infine, la mancanza di un archivio dati aggiornato e sufficientemente esteso di tutte le spiagge sabbiose prese in esame, aumenta in modo considerevole il margine di incertezza dei risultati per molte aree del globo. Tutto ciò senza tener conto dell’aleatorietà insita nelle modellazioni matematiche dell’azione dei fattori climatici sulle spiagge e quelle altrettanto importanti connesse agli scenari di emissione.

Considerando che le spiagge sono elementi importanti nell’economia globale, a causa dell’attrazione che esse esercitano su moltissime attività umane, Vousdoukas et al., 2020  si conclude con l’auspicio che i suoi risultati possano costituire una guida per i decisori politici e per i portatori di interesse che li aiuti a porre in essere le necessarie politiche di adattamento e mitigazione, in grado di limitare i danni alle spiagge sabbiose.

– la cassa di risonanza mediatica

Una volta pubblicato l’articolo, iniziano a circolare i comunicati stampa e cominciano ad essere pubblicati articoli divulgativi che commentano l’articolo scientifico. Nel caso in specie il “lavoro sporco” è stato svolto da testate giornalistiche “indipendenti” che “producono e promuovono la copertura di notizie a partire da dati relativi ad argomenti europei“, come si legge nel manifesto di una di esse.

In un articolo dal titolo inequivocabile: “L’erosione delle spiagge mette a rischio le vacanze al mare degli europei“, pubblicato da European Data Journalism Network (EDJN), si parte dai risultati di Vousdoukas et al., 2020 e, senza far minimamente cenno alle fasce di incertezza che li caratterizzano e si calcola l’arretramento teorico nel 2100 di ben 2876 spiagge europee. Gli esiti di questa operazione di cui non sono indicati i metodi utilizzati, i margini di errore e le criticità, si decreta la morte di ben 854 di esse. Delle restanti, circa 1600 si troveranno in una situazione di criticità e solo 400 spiagge europee delle 2876 prese in considerazione, si possono considerare al sicuro, ma solo perché si prevedono forti interventi antropici di “ripascimento” degli arenili.

In Vousdoukas et al., 2020 non è scritto niente di tutto ciò. Pur con i limiti che ho indicato, esso è un normale lavoro scientifico in cui gli autori illustrano metodi di analisi dei dati e margini di incertezza, con tanto di referenze. In alcune tavole sono indicate alcune spiagge e per ognuna di esse è indicato un colore che fa riferimento ad una scala cromatica che quantifica le variazioni di estensione dell’arenile con i suoi bravi margini di incertezza. Probabilmente gli autori dell’articolo di EDJN avranno avuto accesso a dati più dettagliati che, però, non sono riportati in Vousdoukas et al., 2020. Diciamo che l’articolo “divulgativo” dice cose diverse dall’articolo scientifico e, ammesso e non concesso che i dati siano corretti, li presenta in modo tale da rendere la situazione ancora più drammatica di quanto sia. In ogni caso è del tutto sparita l’incertezza del dato scientifico che pure era ben presente in Vousdoukas et al., 2020 ed i risultati vengono presentati con cifre significative al livello del metro: neanche in farmacia si riesce ad essere così precisi!

– l’intervento dei gruppi di pressione sociali, economici e politici

A questo punto entrano in gioco i gruppi di pressione sociali, economici e politici. L’articolo “divulgativo” viene ripreso da un blog in apparenza innocuo che, però, è pieno zeppo di collegamenti a siti squisitamente politici. Facendo leva sulla drammaticità della situazione emergente da dati privi di senso scientifico, si chiamano a raccolta gli uomini e le donne di buona volontà e li si invita ad imbarcarsi nell’ennesima crociata “salvamondo”. Nella fattispecie si rimanda ad una raccolta di firme per sottoporre al Parlamento Europeo una proposta di legge tesa a introdurre una tassazione aggiuntiva delle emissioni di carbonio che dovrebbe gravare in testa a tutti i cittadini europei, in aggiunta a tutti i balzelli che già ci rendono la vita impossibile e ci costringono a lavorare per quasi la metà dell’anno per poterne coprire il costo. Mi viene da chiedere, visto che dovremo comunque morire arrostiti, di permetterci almeno di farlo in pace, ma temo che questo suoni un po’ troppo “negazionista”.

– il cortocircuito politico-scientifico-economico-mediatico

Credo che il lettore che ha avuto la pazienza di arrivare a questo punto dell’articolo, abbia individuato chiaramente il cortocircuito che ho voluto esemplificare con questo scritto. Vousdoukas et al., 2020 è stato promosso e, quindi, finanziato dal Joint Research Centre della Commissione Europea, divulgato da strutture mediatiche che fanno chiaramente riferimento all’Europa ed utilizzato per promuovere una raccolta di firme, il cui scopo è quello di premere sulle strutture politiche e decisionali europee, per inasprire le politiche a favore della lotta ai cambiamenti climatici: il cane che si morde la coda. e per finire la ciliegina sulla torta: l’idea di far pagare tutti per le emissioni di diossido di carbonio è di 27 premi Nobel non meglio identificati. Come si vede, la scienza non è neutra.

Sono troppo mal pensante? Forse. Qualcuno ha affermato, comunque, che a pensar male si fa peccato, però….

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L’ANS(i)A e la catastrofe prossima ventura

Posted by on 13:36 in Attualità, Climatologia, Media Monitor | 8 comments

L’ANS(i)A e la catastrofe prossima ventura

L’11 settembre 2020 è uscito sulla rivista Science un articolo (Westerhold et al., 2020) che, in una vasta collaborazione internazionale, ha prodotto due serie, di δ18O e di δ13C calibrate astronomicamente, usando i cicli di Milankovic (per l’eccentricità, anche il ciclo a 405 Kyr oltre a quello a 100 Kyr), ad una risoluzione mai ottenuta prima da dati eterogenei (degli autori e dalla letteratura). L’articolo, di 6 pagine, è indisponibile; in compenso le 75 pagine del materiale supplementare e la totalità dei dati sono liberamente accessibili.

Lo scopo principale del lavoro è quello di mettere in luce fluttuazioni ritmiche sovrapposte ad un andamento generale di lungo periodo (“The main contribution of the current study is to reveal the general patterns of rhythmic fluctuations as superposed on the long-term trends”) e, a mio parere, gli autori assolvono egregiamente allo scopo che si sono prefissi.

Le serie originali sono molte e combinarle insieme ha richiesto molto lavoro e attenzione ma anche filtraggi e smussamenti che in casi simili sono quasi indispensabili (anche se, in generale, io non sono molto favorevole a queste tecniche e all’uso dei dati da esse derivati). La serie finale è composta da 23632 dati da 0 a 65 milioni di anni fa (Ma), ad un passo costante di 2000 anni e mostra, in figura 1, una generale tendenza alla diminuzione della temperatura a partire da 3 milioni da anni fa.

Fig.1: Riproduzione della figura 1 di Westerhold et al., 2020.

La tendenza alla diminuzione non deve ingannare: tra 3 Ma ed oggi sono apparsi diversi periodi sia glaciali che interglaciali che, per ora, sono terminati con la glaciazione di Wurm (tra Eemiano e Olocene) e con l’attuale Olocene. L’articolo mostra anche diverse analisi spettrali wavelets che mettono in evidenza la presenza (a volte frammentaria) dei cicli di Milankovic (di periodo 21, 41, 100 e 405 Kyr) un esempio dei quali è illustrato in figura 2.

Fig.2: Spettro wavelets delle serie di figura 1, ricampionata alla risoluzione di 2.5 kyr, detrended e normalizzata. Sull’asse di destra sono riportati i periodi dei cicli di Milankovic.

Questo lavoro è davvero interessante e di sicuro valore scientifico, e va approfondito (ed eventualmente criticato) in modo accurato e senza pregiudizi. Anche il mio parere, dopo un giorno dall’uscita dell’articolo, è sicuramente parziale e deve essere integrato da una più attenta lettura e pesando i metodi usati per ottenere le serie composite ad una notevole risoluzione temporale. Ma è indiscutibile il fatto che vale la pena di studiarlo.

E vengo ora alla sua trasposizione giornalistica: come penultima figura, a pagina 50 del materiale supplementare (nell’articolo non c’è), gli autori producono la figura S34 (la successiva figura 3) in cui ampliano la scala orizzontale della parte finale di figura 1 (la scala verticale è in anomalia di temperatura) e aggiungono le serie antartiche di temperatura e, ad una scala ulteriormente ampliata, le temperature globali HadCRUT4. Ai dati osservati aggiungono poi le proiezioni future (i modelli) per gli RCP 8.5, 4.5, 2.6.

Fig.3: Confronto fra le anomalie di temperatura della serie composita, calibrata astronomicamente, alcune serie antartiche, HadCRUT4 e i modelli al 2300 CE con tre differenti RCP. Nel grafico in basso il corrispondente livello di CO2.

Nella sua parte finale (quella dei modelli) questo grafico lascia il tempo che trova: è stato abbondantemente dimostrato che i modelli producono temperature troppo elevate e che sono sintonizzati sulle brevi serie dei dati osservati (mi piacerebbe vedere come i modelli, con gli stessi parametri usati per la parte finale del grafico, riproducono i dati fino a 25 mila anni fa o fino a 5 milioni di anni fa). Quindi le loro proiezioni sono fortemente distorte dalle assunzioni iniziali e dalla palesemente falsa convinzione che, in pratica, funzionino solo i feedback positivi: dico palesemente falsa perché i 4 miliardi di anni della storia della Terra dimostrano che le retroazioni negative esistono e funzionano benissimo.

Però l’agenzia ANSA pubblica questo articolo e “spara” il titolo: Dai gas serra temperature mai viste negli ultimi 50 milioni anni, in pratica buttando alle ortiche il grande lavoro presentato nell’articolo e concentrandosi su un aspetto marginale (anche per gli autori) di nessun significato se non per chi vuole in ogni modo alimentare l’ansia (appunto …) e la paura, in modo del tutto gratuito e senza basi oggettive.

Bibliografia

 

 

 

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Il Clima sottoterra – Le variazioni di Carbonio e Ossigeno in una grotta portoghese

Posted by on 11:28 in Attualità, Climatologia | 0 comments

Il Clima sottoterra – Le variazioni di Carbonio e Ossigeno in una grotta portoghese

In un post precedente ho usato dati di Torio e Uranio e dei loro rapporti, provenienti anche da una grotta del Portogallo centro-occidentale (la Buraca Gloriosa, vicino alla città di Alvados) descritti in Tatcher et al., 2020. e disponibili nel sito NOAA dei paleo dati.

Qui uso il δ13C (d13C) e il δ18O (d18O) provenienti dalla stessa grotta per valutarne l’andamento nel tempo e il rapporto con eventi climatici (tipo eventi di Bond, qui per una spiegazione sommaria) e con situazioni storiche e preistoriche della società umana.

Intanto fisso alcuni parametri climatici, caratterizzati dall’evoluzione temporale dei due rapporti isotopici considerati (nelle grotte, Thatcher et al., 2020)

  • δ13C: valori più bassi significano più umidità (più vegetazione, più CO2 del suolo, minori tempi di infiltrazione, minore precipitazione della calcite per la formazione delle stalagmiti).
  • δ18O: valori più bassi indicano maggiore umidità (più piogge in superficie) mentre più alti indicano maggiore aridità.

Da parte degli autori si sottolinea che l’andamento crescente di questi rapporti isotopici (aridità) traccia anche la diminuzione del soleggiamento estivo dell’emisfero nord e si affianca alla diminuzione della SST del margine iberico; è anche consistente con cambiamenti nella circolazione di Hadley e con una migrazione verso sud della zona di convergenza intertropicale (ITCZ).

Io non mi addentro in connessioni che non conosco bene ma noto, e cercherò di mostrare in questo caso, che il d18O è un indicatore della variazione di temperatura che nelle grotte è costante per brevi periodi ma che senz’altro risente della temperatura generale (esterna) su tempi dell’ordine delle migliaia di anni.

Gli autori pubblicano dati ad alta risoluzione ma rendono disponibili solo le medie su 100 anni, raccolte in intervalli (bin) della stessa larghezza (anni da 1 a 100; da 101 a 200, ecc). Ho utilizzato qui, come anno, l’anno iniziale di ogni bin. Uso anche la notazione Ka=Kyr BP per indicare le migliaia di anni fa (BP= Before Present, con il presente fissato al 2013 in questo lavoro).
I dati relativi a d13C sono mostrati in figura 1 insieme al loro spettro MEM. Nella stessa figura sono visibili anche i fit lineari di due sezioni del dataset che producono pendenze statisticamente incompatibili ed evidenziano un comportamento diverso del rapporto isotopico in due periodi distinti. Il punto di separazione (3.5-2.0 Kyr=1.5 BCE) corrisponde quasi esattamente (circa 1.1-1.2 BCE) al passaggio tra l’età del Bronzo e l’età del Ferro e vorrei poter dire che la coincidenza è casuale; il passaggio da una situazione ambientale arida (d13C crescente) ad una più umida è però troppo importante per escludere a priori conseguenze dirette. Questo è ovviamente riferito al Portogallo (a 30 km dall’Oceano), ma vedremo che qualcosa di molto simile è accaduto anche in Grecia, nel Peloponneso.

Fig.1: Serie di d13C e suo spettro MEM. Il quadro superiore mostr i dati osservati (non disponibili), organizzati dagli autori come valori medi su intervalli di 100 anni (da 1 a 100; da 101 a 200 anni, ecc) e scaricabili via rete. Si vedono chiaramente gli eventi a 4.2 e 8.2 Kyr. Da 3.2 Ka ad oggi l’andamento si stabilizza, mostrando una parallela stabilizzazione dell’aridità. Negli spettri, il massimo principale corrisponde al periodo degli eventi di Heinrich.

La figura 1 permette anche di confutare un’affermazione degli autori che all’inizio del post ho considerato valida, e cioè:

The long-term trend in carbon and oxygen isotopic variability suggests drier conditions in the middle to late Holocene in Portugal as evidenced by increasing δ13C and δ18O values throughout the time period 9.0 ka to present.

La supposta crescita continua di entrambi i rapporti isotopici, da 9000 anni fa ad oggi, non c’è stata perché è stata interrotta da un netto cambiamento attorno a 3500 anni fa.

Le considerazioni appena espresse sono valide anche per la serie del d18O dove le fluttuazioni sono accentuate e la diminuzione dell’aridità (e, aggiungo io, della temperatura) dopo 3.5 Ka è indiscutibile.

Fig.2: Serie di d18O e suo spettro MEM. I dati sono organizzati (dagli autori) come quelli di figura 1. Oltre a quanto detto per la figura precedente, qui si nota la presenza della PEG (0.7-0.2 Ka o 1300-1813 CE) e la risalita successiva, identificabile come la crescita attuale della temperatura, che facilmente può essere configurata come uscita dal periodo freddo.

Qui si vede (come, in modo meno evidente, nella figura 1) la netta diminuzione dell’aridità-temperatura che inizia attorno a 0.7 Ka (1300 CE) e termina a circa 0.2 Ka (1813 CE), proprio in corrispondenza della Piccola Era Glaciale (PEG). L’ultimo tratto in crescita giustifica l’affermazione di molti che in realtà con il riscaldamento attuale stiamo assistendo al recupero dalla PEG e non a qualche fenomeno di “cattiveria climatica” umana.

Non l’ho fatto finora, ma è il caso di sottolineare come i due fit lineari delle figure precedenti dipendano dalla scelta dei punti iniziale e finale dei periodi interessati e siano quindi arbitrari. Per questo in figura 2 ho calcolato anche il fit parabolico su tutti i dati disponibili (linea verde) che mostra il suo massimo, e quindi gli adiacenti cambiamenti di pendenza, in corrispondenza del punto di separazione usato per i fit lineari e giustifica a posteriori la scelta fatta.

Certamente le due serie possono essere considerate indicative di condizioni aride o umide e dipendono dalle piogge filtrate all’interno della grotta e dal ritmo del filtraggio, ma entrambe sono indicative anche della temperatura, come si vede da questi due grafici in cui le stelle identificano la PEG e gli eventi a 4.2 e 8.2 Ka, dei quali almeno il primo (PEG) e il terzo (evento di Bond #5) indicano variazioni di temperatura. Probabilmente anche il secondo (evento di Bond #3), alla latitudine del Portogallo, indica una situazione calda (oltre che arida). C’è anche l’evento a 2.8 Ka (evento di Bond #2) che qui non tratto.

Gli spettri delle due serie mostrano massimi netti tra i quali risaltano quelli con periodo 6.8-6.9 Kyr (eventi di Heinrich) e 4.7 Kyr; poi sono presenti alcuni massimi tra 2 e 3 Kyr. I miei spettri MEM sono limitati dalla frequenza di Nyquist pari a 0.5 che qui si traduce in un periodo minimo di 2 Kyr.

Confronto con δ13C e δ18O della grotta Hermes (Grecia)

Kluge et al., 2020 pubblicano un interessante lavoro sulla grotta di Hermes (nel Peloponneso) e costruiscono i confronti con altre numerose grotte. Qui uso le serie d13C e d18O digitalizzate dalla loro figura 5, particolarmente chiara e facile da maneggiare. Il risultato è nelle due figure successive.

Fig.3: Serie del d13C e suo spettro Lomb. I valori numerici derivano dalla digitalizzazione della figura 5, 1.o quadro. La serie mostra un cambiamento improvviso a 1 Ka (~1000 CE) mentre prima di questa data l’andamento è lineare, debolmente crescente.

Questa serie mostra un improvviso aumento del d13C a partire da 1 Ka (circa l’anno 1000 CE) mentre prima è praticamente costante o debolmente crescente su tutto l’intervallo considerato.
Se quanto detto in precedenza è valido anche in questo caso, dall’anno 1000 CE si osserva un improvviso aumento delle piogge (dell’umidità), forse l’inizio della PEG in Grecia, alla quale sarebbe associata una temperatura non particolarmente rigida, tale da non far ricordare i fiumi e le lagune ghiacciate di altre parti dell’Europa.

L’andamento del d18O è più simile a quello portoghese, con un aumento e una successiva diminuzione dell’umidità-temperatura. Come messo in evidenza dal fit del 3.o ordine mostrato come una linea viola, il punto di svolta (il massimo) è attorno al 700-800 BCE (grosso modo l’inizio della tradizione scritta greca che identifichiamo con Omero) ma il passaggio dalla salita alla discesa è molto smussato (molto più che nel caso portoghese), al punto che la “non salita”, o plateau, potrebbe iniziare a 3.1 Ka, o 1100 BCE e quasi coincidere con quanto osservato nella Buraca Gloriosa. In ogni caso non ci si aspetta che i tempi e i ritmi siano gli stessi vicino all’Oceano Atlantico e all’interno del Mediterraneo Orientale. In particolare si nota che l’evento a 4.2 Ka qui sembra avvenire poco prima, a 4.1 Ka.

Fig.4: Serie temporale di d18O e il suo spettro Lomb. I valori numerici sono la digitalizzazione della figura 5, secondo pannello, di Kluge et al., 2020. La linea rossa è il fit lineare da cui è stato calcolato lo spettro mentre la linea viola è il fit con un polinomio del terzo ordine usato per definire l’inizio della discesa. L’inserto a fondo giallo è un ingrandimento della parte iniziale sinistra dello spettro.

Gli spettri mostrano un’estesa struttura il cui massimo principale ha un periodo variabile tra 3 e 5 Kyr e numerosi massimi secondari con periodi da 700 a 10 anni, senza trascurare un accenno di massimo a 1.5-1.6 Kyr (periodo degli eventi di Bond)

Commenti conclusivi

  1. Tramite le serie dei rapporti isotopici del carbonio e dell’ossigeno, in due grotte, si è osservato un punto di cambiamento climatico corrispondente all’incirca al passaggio dall’Età del Bronzo all’Età del Ferro (1000-1200 BCE), sia in Portogallo che, con le immaginabili e osservabili differenze, in Grecia.
  2. Nelle stesse serie compaiono gli eventi di Bond 2, 3 e 5, dei quali uno (il #3, a 4.2 Ka) era visibile anche nelle serie del Torio e dell’Uranio derivate per la grotta portoghese.
  3. È nettamente visibile il periodo corrispondente alla PEG e la successiva salita, riferita al riscaldamento globale attuale che quindi appare come un naturale recupero dal periodo freddo e non come un evento eccezionale dovuto a cause esogene (attività umane).
  4. Gli spettri mettono in evidenza i periodi caratteristici di forti e rapidi cambiamenti climatici (eventi di Bond e di Einrich), ma anche, debolmente in queste serie, i periodi dei cicli solari (sia da 1000 a 150 anni -da Eddy a Jose- che a 10 e 20 anni -Hale e Schwabe).

Bibliografia

 

  • Andy Baker, Andreas Hartmann, Wuhui Duan, Stuart Hankin, Laia Comas-Bru, Mark O. Cuthbert, Pauline C. Treble, Jay Banner, Dominique Genty, Lisa M. Baldini, Miguel Bartolomé, Ana Moreno, Carlos Pérez-Mejías & Martin Werner: Global analysis reveals climatic controls on the oxygen isotope composition of cave drip water, Nature Communications, 10, 2984, 2019. https://doi.org/10.1038/s41467-019-11027-w
  • Tobias Kluge, Tatjana S. Münster, Norbert Frank, Elisabeth Eiche, Regina Mertz-Kraus, Denis Scholz, Martin Finné, Ingmar Unkel: A 4000-year long Late Holocene climate record from Hermes Cave (Peloponnese, Greece) , Climate of the Past , May 2020. https://doi.org/10.5194/cp-2020-47
  • Diana L Thatcher, Alan D Wanamaker, Rhawn F Denniston, Yemane Asmerom, Victor J Polyak, Daniel Fullick, Caroline C Ummenhofer, David P Gillikin and Jonathan A Haws. Hydroclimate variability from western Iberia (Portugal) during the Holocene: Insights from a composite stalagmite isotope record. The Holocene, 30 (7), 966-981, 2020. https://doi.org/10.1177/0959683620908648
    Tutti i dati e i grafici sono disponibi nel sito di supporto

 

 

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Uragani e dintorni

Posted by on 13:07 in Attualità, Climatologia, Meteorologia | 1 comment

Uragani e dintorni

E’ il caso di dire che quando il gioco si fa duro, i duri iniziano a giocare. In queste ultime settimane, abbiamo assistito a delle performance previsionali davvero spettacolari, qualcosa che soltanto pochi anni fa non sarebbe stato immaginabile. La stagione degli uragani, specialmente in Atlantico, sta scorrendo con un’attività molto intensa, in linea con quanto era stato anticipato alla fine di maggio, quando l’analisi delle precondizioni aveva fatto pendere la bilancia verso un’anomalia positiva del numero delle tempeste attese (qui il nostro post di fine maggio). Almeno sin qui, le previsioni sono state rispettate, ma quello che sta stupendo davvero è la precisione chirurgica con cui è stata prevista l’evoluzione delle tempeste che sono arrivate sulla terraferma. Le zone di landfall sono state individuate con giorni di anticipo con una precisione dell’ordine di pochi chilometri.

Ognuno di questi eventi, ovviamente e giustamente, sta facendo notizia, perché l’arrivo di un uragano su un tratto di costa è sempre un evento estremamente pericoloso. E sta facendo notizia anche il fatto che la stagione sia molto attiva in termini di numero di eventi, cioè di tempeste che raggiungono l’organizzazione dinamica e l’intensità per essere nominate, cioè per entrare nella nomenclatura stagionale. Questo naturalmente dà la stura ad una serie di commenti in materia di clima che cambia. Quel che fa meno notizia, e invece dovrebbe ricevere maggiore attenzione, è che il numero degli eventi non è tutto, anzi, quel che conta è, soprattutto in termini climatici, l’intensità che questi raggiungono, le loro dimensioni e, soprattutto, l’accumulo di energia.

Infatti, dal momento che è effettivamente molto difficile misurare in valore assoluto l’intensità di un uragano, perché entrano in gioco non solo il vento più intenso, ma anche la durata e l’ampiezza dell’area interessata, per valutare la potenza di questi eventi si utilizza un indice definito ACE (Accumulated Cyclone Energy, qui per alcune informazioni sul calcolo) che, calcolato su ognuno degli eventi e poi sommato, restituisce un quadro abbastanza realistico dell’andamento di una stagione. Con riferimento all’energia accumulata, la stagione degli uragani 2020 è invece sorprendentemente sotto media, almeno fermando il conto al 1° di settembre.

Fonte: https://bmcnoldy.blogspot.com/2020/09/nana-forms-near-jamaica.html

Ora sta iniziando la fase della stagione che dovrebbe portare, secondo la climatologia, il picco dell’attività. La climatologia prevede che le probabilità più alte che gli impulsi in arrivo dall’Africa centrale evolvano in Tempeste Tropicali e uragani sono proprio nelle prime due settimane di settembre, fase in cui arriva normalmente anche il picco dell’energia accumulata, per cui è lecito attendersi altre situazioni difficili. E’ pur vero che il progredire della stagione interviene anche sulle traiettorie che poi questi eventi assumono, e aumentano anche le probabilità che possano scaricare gran parte dell’energia sull’oceano, perché inizia a cambiare anche la circolazione atmosferica delle latitudini extratropicali. Qui sotto un grafico che riporta proprio la media dell’indice ACE.

Fonte: https://twitter.com/BMcNoldy/status/1301579566239150082

Come per tutte le cose, i conti comunque si faranno alla fine, per cui solo a fine stagione avrà senso tirare le somme. Nel frattempo, godiamoci questo scampolo di estate, questa sì, decisamente mediterranea!

Enjoy.

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Le previsioni nella terra di nessuno

Posted by on 12:25 in Attualità, Climatologia, Meteorologia | 5 comments

Le previsioni nella terra di nessuno

Si definisce no man’s land, terra di nessuno, quella striscia di territorio che separa due eserciti che si fronteggiano, un suolo che nessuno può reclamare. L’immagine è oggi alquanto obsoleta, ma torna buona spesso, anche, per esempio, in meteorologia. La terra di nessuno della sfida quotidiana con la simulazione del comportamento del sistema terra-oceano-atmosfera sono oggi le previsioni cosiddette mensili o, più propriamente, quelle che non rientrano nella scala temporale della previsione del tempo propriamente detta – 1-10 giorni, e anticipano quella stagionale dell’ordine dei mesi.

La prima, il tempo che farà, pur nel contesto di un’attendibilità che degrada abbastanza velocemente man mano che cresce il range temporale al quale arriva, è, in termini previsionistici, un problema di condizioni iniziali. Si assume con buona, anzi ottima certezza, che l’evoluzione del sistema sia fortemente influenzato dal suo stato iniziale, che tradotto in soldoni è l’istantanea del tempo in atto o, più tecnicamente l’analisi con cui vengono inizializzati i modelli di previsione, che quindi sono essenzialmente deterministici. La seconda, che entra invece nella scala temporale del clima, è molto meno condizionata da uno stato iniziale di cui il sistema tende a perdere la memoria. Questo è vero soprattutto con riferimento all’atmosfera, perché in realtà vuoi per un’inerzia decisamente diversa, vuoi per una oggettiva predominanza anche fisica, il “punto di partenza” della componente oceanica è comunque importante anche per i modelli stagionali.

Tra queste due fasi temporali si collocano le previsioni mensili. L’arco temporale che va dalle 2 alle 6 settimane circa, infatti, è quello in cui lo stato iniziale perde gradualmente importanza, ma se ne deve comunque tener conto, e l’evoluzione del sistema si approssima altrettanto gradualmente a quella climatica, decisamente meno caotica nel suo evolvere, con l’oceano ed i pattern che da esso dipendono che dominano la scena e mantengono ancora molti segreti in termini di predicibilità. Le previsioni mensili sono dunque un settore in cui si sommano le difficoltà dell’evoluzione del tempo nel breve periodo a quelle del medio periodo climatico. Decisamente un territorio conteso.

Da diversi anni ormai, quasi tutti i grandi centri di produzione di modelli meteorologici e climatici, stanno cimentandosi nella produzione di previsioni anche mensili e, nel rispetto delle caratteristiche sommariamente descritte sin qui, la tecnica adottata è quella di cercare di estendere i modelli delle previsioni del tempo oltre il loro normale range temporale, inglobando però delle caratteristiche più pertinenti alla scala climatica che meteorologica. Tra queste, quella di far uso delle tecniche di ensamble, proprie della previsione probabilistica, e l’utilizzo di output espressi per la maggior parte in forma di anomalie rispetto ad un clima atteso piuttosto che grandezze espresse in valore assoluto.

Scherzi a parte, in realtà anche nel settore delle previsioni mensili si stanno facendo degli eccellenti progressi e questi strumenti hanno iniziato già da un po’, sebbene in casi specifici, ad essere piuttosto utili nei processi decisionali di prevenzione e protezione. Un boost significativo alla qualità di questi modelli lo hanno dato negli ultimi anni le scoperte che alcuni pattern oceano-atmosfera svolgono ruoli determinanti nell’evoluzione del tempo alla scala temporale delle 3-6 settimane. Tra questi, l’insorgere e il procedere della Madden Julien Oscillation, un outbreak di attività temporalesca che si muove da est verso ovest alle latitudini equatoriali sugli oceani Pacifico e Indiano coprendo un arco di circa quaranta giorni e l’arrivo di eventi improvvisi di riscaldamento della stratosfera polare invernale di entrambi i Poli (Sudden Stratospheric Warming). L’impronta che questi eventi imprimono alla circolazione atmosferica segue degli schemi in qualche modo replicabili e, quindi, anche traducibili in istruzioni per le complesse operazioni di simulazione del tempo.

In un articolo molto interessante uscito su Science Magazine qualche giorno fa, c’è un approfondimento su questo tema, ricco anche di esempi con i quali è stata dimostrata la validità di questo approccio e l’utilità – ovvia – di disporre di segnali precursori di situazioni meteorologiche estreme ai fini della previsione.

Improved three-week weather forecasts could save lives from disaster

Certo, nessun modello mensile tirerà mai fuori una previsione di punto ad un range temporale di tre settimane, non aspettatevi niente del genere, ma indicazioni utili alle attività produttive, alla sicurezza delle cose e delle persone questo sì, lo si può considerare già una realtà, sebbene spesso di difficile interpretazione. Da questo punto di vista, infine, è il caso di dire che i produttori di app meteo possono mettersi l’anima in pace, non è in arrivo un nuovo giocattolo, e gli albergatori possono stare sereni, non sono in arrivo profezie ancor più dannose delle previ a dieci giorni che già ci affliggono quotidianamente.

Ah, per chi volesse approfondire ulteriormente, questo è il link alle pagine esplicative del modello mensile impiegato al Centro Europeo per le Previsioni a Medio Termine, numero uno mondiale nel settore della modellistica meteorologica.

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la febbre del sabato

Posted by on 09:39 in Ambiente, Attualità, Climatologia | 5 comments

la febbre del sabato

Week end di fine estate, non solo per convenzione, perché siamo alla fine del mese di agosto, ma anche perché sta venendo giù la classica perturbazione che rompe gli equilibri della stagione. Inizia, di fatto, lo scambio termico meridiano tipico delle stagioni di transizione, con buona pace del più insulso dei luoghi comuni.

E’ sabato e parliamo di febbre, non quella della sera, di questi tempi meglio evitare, quanto piuttosto di quella del pianeta, come ebbe modo di definire l’aumento delle temperature medie superficiali globali un quanto meno superficiale libro di scuola delle elementari in cui ebbi la sventura di imbattermi diversi anni fa. Tralasciando il fatto non banale che parlare di febbre implica di per se un’accezione negativa – cosa tutta da dimostrare perché è notorio che fa molti più danni il freddo del caldo – va dato atto che la capacità di osservare cosa succede intorno a noi sia migliorata incredibilmente negli ultimi decenni, per cui è assodato che, pur con un certo margine di incertezza che comunque molti preferiscono ignorare, il sistema nel suo complesso sia più caldo oggi di quanto non lo fosse nel recente passato.

La domanda che tutti si pongono da quando è insorta l’isteria climatica è dunque quanto sarà in effetti più caldo in futuro e cosa questo possa comportare in termini climatici. La risposta è, ancora oggi, non lo sappiamo. Sorpresi? Bé, se invece di nutrirci della ingiustificata sicumera di una divulgazione mainstream fossimo più abituati a seguire effettivamente l’evoluzione della conoscenza, non dovremmo essere affatto stupiti. Capita infatti che siano appena stati dati alla stampa due paper decisamente interessanti che affrontano non tanto il tema del riscaldamento per se, quanto della capacità dei modelli di circolazione generale di riprodurlo e, quindi, di simularne il percorso nel futuro.

In entrambi i lavori, concentrati il primo sul profilo verticale delle temperature nell’area dei tropici e il secondo sulle temperature di tutti gli strati troposferici a livello globale, si mette in evidenza un bias (condizionamento, errore…) positivo, quindi caldo, sia nel pacchetto di modelli utilizzati per l’ultimo report IPCC, il 5°, sia per quello con cui si sta scrivendo il prossimo report, i cosiddetti progetti di comparazione CMIP5 e CMIP6. COn una non banale aggravante, anzi due: il problema, noto da tempo e comune a tutti i modelli ed alla loro media, alla faccia della scienza “settled”, non è né affrontato né risolto nell’ultima generazione di modelli, piuttosto si è aggravato; l’errore non è riconducibile ad una inevitabile incertezza, non ci sono bias freddi e bias caldi, c’è solo una generale e accentuata tendenza a simulare un pianeta parecchio più caldo di quel che è. Il paragone, che tecnicamente si definisce hindcast, cioè far lavorare il modello su un set di dati noti, nella fattispecie andare a vedere se riproduce correttamente quanto accaduto sin qui, è abbastanza impietoso. Sia la superficie, che la media che l’alta troposfera mostrano nelle simulazioni un trend delle temperature consistentemente superiore a quello osservato.

Il clima, si dirà, non è solo temperatura. Il clima è distribuzione della massa atmosferica, circolazione dell’aria, trasporto di energia latitudinale e longitudinale e mille, diecimila altre cose. Ma se certamente riferirsi alla sola temperatura superficiale è un grosso errore, trovare un bias positivo generalizzato è un problema enorme, perché dalle temperature lungo la colonna d’aria dipendono tutte quelle mille, diecimila cose.

Intendiamoci, la simulazione delle dinamiche del pianeta, perché di questo stiamo parlando, è materia di enorme complessità ed è giusto, anzi, necessario, che si provi a farlo con tutte le risorse disponibili e con lo stato dell’arte della conoscenza scientifica”. Così l’autore di uno dei paper di cui stiamo parlando in un’articolo in cui spiega i termini del problema sul blog di Judith Curry. “Ma stiamo tutti vivendo le conseguenze di un’ostinato utilizzo di generazioni e generazioni di modelli che mettono in evidenza un eccessivo riscaldamento sia degli strati superficiali che di quelli superiori, oltre ad essere utilizzati per far funzionare scenari predittivi largamente esagerati”.

A me questa non sembra né una scienza “settled”, né una situazione su cui ha senso poggiare le policy per il futuro, eppure questo è esattamente quello che sta accadendo.

I paper sono qui:

McKitrick and Christy (2020) “Pervasive warming bias in CMIP6 tropospheric layers” Earth and Space Science.

Mitchell et al. (2020) “The vertical profile of recent tropical temperature trends: Persistent model biases in the context of internal variability” Environmental Research Letters.

Enjoy.

 

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Modelli globali e circolazione globale, il focus sulla ITCZ

Posted by on 09:12 in Attualità, Climatologia, Meteorologia | 0 comments

Modelli globali e circolazione globale, il focus sulla ITCZ

La difficoltà dei Global Circulation Model (GCM) nel descrivere in modo realistico il comportamento della Zona di Convergenza Intertropicale (ITCZ)

Riassunto

Dopo una sintetica descrizione di struttura e funzioni dell’ITCZ, che è una delle più essenziali componenti del sistema climatico terrestre, l’analisi si focalizza sui risultati di uno studio basato sull’analisi dei sedimenti ricavati da 5 punti di campionamento posti lungo un transetto latitudinale nel Pacifico equatoriale centrale (CEP), collocato fra l’equatore e 7° di latitudine N alla longitudine di 158° E. Tali sedimenti contengono polveri trasportate dagli Alisei da Nordest e da Sudest e sono riferiti al periodo fra 160.000 e 105.000 anni fa, che comprende la fine della penultima glaciazione, quella di Riss. Lo studio, utilizzando le polveri come proxy della posizione dell’ITCZ, evidenzia che durante la fase fredda finale della glaciazione di Riss (stadiale di Heinrich HS11) l’ITCZ si è collocata mediamente più a sud rispetto al periodo interglaciale successivo, e che la sua posizione si è spinta ancora più a sud durante la transizione glaciale-interglaciale, per poi riportarsi su posizioni tipiche delle fasi interglaciali. A questo punto lo studio evidenzia un’interessante incongruenza fra la posizione dell’ITCZ nel Pacifico equatoriale centrale (CEP) durante la terminazione della penultima fase glaciale stimata in base alle polveri e quella, errata, simulata con GCM. Il problema non ha tuttavia solo una valenza storica in quanto la difficoltà dei modelli climatico globali nel descrivere in modo realistico il comportamento dell’ITCZ si manifesta anche per simulazioni riferite al periodo attuale ed è noto nel mondo scientifico come “problema della doppia ITCZ” nel senso che i GCM tendono a creare una seconda ITCZ poco sotto l’equatore, nell’emisfero Sud. In sintesi, dunque, una simulazione riferita a tempi relativamente remoti ci riporta ad un problema di stringente attualità che è fra i problemi più significativi e persistenti presenti nei modelli climatici globali.

Premessa

Alcuni giorni orsono, un caro amico molto sensibile al tema del trasporto interemisferico di masse d’aria e di quanto in esse è contenuto (CO2, polveri, isotopi radioattivi e quant’altro), mi ha chiesto notizie di un articolo scientifico che non riusciva più a rintracciare e nel quale si rifletteva sul trasporto interemisferico di polveri alla fine della glaciazione di Riss. In breve tempo ho rintracciato un articolo del 2019 dal titolo “The penultimate glacial termination and variability of the Pacific Intertropical Convergence Zone” a firma di un gruppo di ricercatori statunitensi afferenti all’Università della California, al Georgia Institute of Technology, alla Columbia University e alla Brown University (Reimi et al., 2019). L’amico di cui sopra, a cui ho subito inviato l’articolo, esclude che si tratti dell’articolo che lui aveva avuto sottomano tempo fa e che ricorda essere stato oggetto di commento da parte di Roy Spencer e John Christy (per inciso ho raccontato tutto ciò per appurare se qualche lettore abbia notizie da darmi in merito all’articolo che mio malgrado non stato in grado di reperire). In ogni caso, già che avevo trovato  il lavoro di Reimi et al, l’ho letto e l’ho trovato interessante al punto da convincermi a scrivere questo commento per CM che amplia l’orizzonte al cruciale tema della simulazione dell’ITCZ da parte dei GCM.

Generalità sull’ITCZ

Le figure 1a e 1b riportano la media 1959-1997 della pressione e dei venti in superficie secondo la rianalisi NCEP/NCAR per i mesi di genaio e luglio. In esse l’ITCZ è indicata con la linea rossa che identifica la zona di bassa pressione in cui convergono gli Alisei da Nordest e da Sudest, dando luogo al cosiddetto equatore meteorologico. L’ITCZ è una struttura meteorologica complessa e fondamentale per il sistema climatico globale, in quanto l’attività convettiva che la caratterizza (figura 2), che è responsabile di intense precipitazioni, mette in moto le due celle di Hadley (dell’emisfero Nord e Sud). La posizione dell’ITCZ manifesta una caratteristica ciclicità annuale, per cui a gennaio, in coincidenza con il massimo radiativo annuale dell’emisfero sud, la troviamo a sud dell’equatore geografico mentre a luglio, in coincidenza con il massimo radiativo annuale dell’emisfero Nord, la troviamo generalmente a nord dell’equatore. La posizione media annua dell’ITCZ risulta comunque a 7° circa di latitudine Nord.

Giova inoltre ricordare i seguenti elementi utili a comprendere quanto sarà discusso nel prosieguo di questo scritto:

  1. Le celle di Hadley che dall’ITCZ sono alimentate di energia sono elementi chiave del sistema climatico in quanto strutture fondamentali per garantire il trasferimento energetico dalle basse alle alte latitudini e ripianare così lo squilibrio continuamente reimposto dall’ineguale ripartizione della radiazione solare sulla superficie del pianeta (massima all’equatore e minima ai poli).
  2. l’ITCZ non è mai parallela alle linee latitudinali in quanto manifesta delle sinuosità ben visibili in figura 1 e che sono il frutto delle differenti caratteristiche termiche delle terre emerse e degli oceani: le terre si riscaldano e si raffreddano più velocemente degli oceani essendo dotate di minore capacità termica.
  3. Le figure 1a e 1b indicano che il massimo spostamento latitudinale annuo dell’ITCZ fra gennaio e luglio ha luogo nell’areale dell’Oceano Indiano e Pacifico e cioè nella metà orientale delle due immagini 1a e 1b, ove si osservano fino a 40° di spostamento latitudinale alla longitudine dell’India (da 5°S in inverno a 35°N in estate).
  4. L’ITCZ interagisce con altre strutture meteorologiche tropicali caratteristiche come il monsone (https://en.wikipedia.org/wiki/Monsoon), l’oscillazione di Madden – Julian (https://en.wikipedia.org/wiki/Madden%E2%80%93Julian_oscillation), la cella di Walker a cui si lega ENSO (https://en.wikipedia.org/wiki/Walker_circulation) e la quasi biennial oscillation QBO (https://en.wikipedia.org/wiki/Quasi-biennial_oscillation). Anche per tali ragioni i meccanismi sottesi all’instaurarsi dell’ITCZ sono tanto complessi e così sfuggenti per chi come molti di noi si occupa di meteorologia delle medie latitudini.
  5. L’ITCZ e la banda precipitativa prodotta dalle gigantesche nubi convettive che la caratterizzano sono una barriera difficilmente valicabile per le masse d’aria, il che rende gli scambi interemisferici molto lenti. Una prova del fenomeno è costituita dalla rilevantissima perturbazione nei livelli di 14C presenti nella CO2 atmosferica verificatasi negli anni ’50 e ’60, quando grandi quantità di 14C artificiale furono prodotte durante i test atmosferici di armi nucleari. Tale produzione artificiale ha portato ad un aumento del rapporto 14C / C nella CO2 atmosferica dell’emisfero settentrionale di un fattore due nel 1962/63 mentre l’aumento nell’emisfero meridionale è stato ritardato di circa uno – due anni, come si evince dalla figura 3 (Levin et al., 2009).

Figura 1a e 1b – Pressioni e venti in superficie secondo la rianalisi NCEP/NCAR 1959-1997. La linea rossa indica la posizione dell’ITCZ a gennaio e luglio (fonte: carte NCEP riportate da Observatorio ARVAL – http://www.oarval.org/ClimateChange.htm#ITCZ).

Figura 1a e 1b – Pressioni e venti in superficie secondo la rianalisi NCEP/NCAR 1959-1997. La linea rossa indica la posizione dell’ITCZ a gennaio e luglio (fonte: carte NCEP riportate da Observatorio ARVAL – http://www.oarval.org/ClimateChange.htm#ITCZ).

Figura 2 – La posizione della zona di Convergenza Inter-Tropicale è generalmente indicata dalla presenza di una linea di nubi cumuliformi che individuano l’area in cui convergono gli alisei da nordest dell’emisfero settentrionale e quelli da sudest dell’emisfero meridionale (fonte immagine: NOAA – satellite geostazionario GOES).

 

L’ITCZ nella penultima terminazione glaciale

Durante le fasi glaciali l’atmosfera è notoriamente molto polverosa perché vaste aree del pianeta (deserti periglaciali)  sono del tutto prive di vegetazione e dunque oltremodo esposte all’erosione eolica. E’ in tali fasi infatti che si sono formati i suoli da trasporto eolico (in gergo loess) che si trovano ad esempio in Asia (Cina, Siberia, ecc.), nel sud America (pampas argentine) o nell’Europa centro-orientale. Tali suoli possono raggiungere spessori di decine o centinaia di metri il che attesta la potenza del fenomeno. Peraltro, secondo alcuni autori, un eccesso di polvere che depositandosi sul ghiaccio ne favorisce la fusione potrebbe essere un importante fattore d’innesco delle transizioni glaciale-interglaciale, le quali vedono comunque come fattore primario l’intensificata attività solare (cicli di Milankovitch).

Reimi et al (2019), utilizzando idonei metodi isotopici, hanno esaminato l’origine della polvere depositatasi fra 160.000 e 105.000 anni fa nei sedimenti marini di 5 siti afferenti all’area del Pacifico equatoriale centrale (CEP) e collocati a 158°W su un transetto posto fra 0.48°N e 7.04°N. Il periodo di tempo indagato è interessante perché include la fine della penultima fase glaciale, quella di Riss, conclusasi tra 136 e 129.000 ani fa, poi seguita da un torrido interglaciale con livelli marini che intorno a 125.000 anni orsono erano di 5-8 m superori rispetto a quelli attuali in virtù della fusione dell’intera calotta groenlandese e di parti rilevanti della calotta antartica.

Gli autori hanno evidenziato che la più rilevante deposizione di polvere nella zona CEP indagata si è avuta durante la fase fredda indicata come stadiale di Heinrich HS11, fra 135.000 e 130.000 anni fa (Rodriguaez-Sanz et al., 2017), con una deposizione massima registrata 135.000 anni fa (figura 4). Inoltre gli autori hanno calcolato la percentuale di polvere che ha avuto origine nell’emisfero settentrionale e meridionale, ponendo in luce il fatto che la frazione di polvere proveniente dal sud America è assai più rilevante di quanto si ritenesse in passato. Tale fenomeno può giustificarsi con il fatto che, durante lo stadiale HS11, l’ITCZ si sarebbe posizionata più a sud della sua posizione interglaciale e che l’ITCZ stessa si sarebbe spostata ancora più a sud durante la transizione glaciale-interglaciale, per portarsi infine in una posizione vicina a quella caratteristica dell’interglaciale (in media a circa 10°N) una volta completata la transizione.

Lo spostamento verso sud dell’ITCZ non viene tuttavia riprodotto in modo realistico dai modelli di  simulazione dinamica (GCM) che presentano uno spostamento massimo di 1° durante la penultima terminazione glaciale contro i 7° che secondo gli autori sono necessari per giustificare la distribuzione delle polveri osservata. Un modo per riconciliare il contrasto fra osservazioni e modelli consisterebbe secondo alcuni nell’ipotizzare che in realtà non si sarebbe trattato di uno spostamento verso sud dell’ITCZ ma di un indebolimento dell’ITCZ stessa, con sensibile riduzione dell’effetto barriera rispetto agli spostamenti interemisferici delle polveri. Tuttavia secondo gli autori tale ipotesi sarebbe da ritenere priva di fondamento in quanto durante la fase fredda HS11 non si riscontra la presenza di polvere proveniente dall’emisfero Nord nei siti più meridionali indagati.

Figura 4 – Polveri da 160.000 a 105.000 anni fa nei 5 siti considerati. La banda in azzurro evidenzia lo stadiale freddo HS11 (da Reimi et al., 2019 – modificato).

Gli errori dei GCM nel descrivere l’ITCZ

Il lettore penserà che il fatto che i GCM non siano in grado di descrivere in modo realistico la posizione dell’ITCZ 135.000 anni fa sia di per sé un problema poco rilevante e da lasciare a una ristrettissima cerchia di esperti. Il guaio per noi è però che i GCM non sono in grado di descrivere in modo realistico neppure l’ITCZ del giorno d’oggi e mi riferisco con questo al problema noto nella comunità scientifica come “double-Intertropical Convergence Zone problem” che Huang e Frierson, in un loro articolo scientifico del 2013 pubblicato nei prestigiosi proceedings della National Academy of Sciences statunitense, descrivono come segue:

Il problema della doppia zona di convergenza intertropicale consiste nel fatto che i modelli danno precipitazioni eccessive ai tropici nell’emisfero meridionale creando qualcosa che somiglia da vicino a una seconda ITCZ. Si tratta del problema forse più significativo e persistente presente nei modelli climatici globali.

Il problema viene descritto nella figura 5 (Xiang et al., 2017) che nella carta globale a sinistra ci mostra l’errore medio in mm/giorno commesso da 19 modelli di CMIP5 rispetto alle misure raccolte nel dataset GPCP. Il diagramma a destra mostra invece che la sovrastima dei GCM si concentra in due specifiche fasce latitudinali (una, a circa 10°N, coincide con la vera ITCZ mentre l’altra, a circa 10° Sud, coincide con l’ITCZ “immaginata” dai GCM).

Figura 5 – Le immagini illustrano il problema della doppia ITCZ che affligge da anni i GCM. Più in particolare la carta a sinistra mostra le precipitazioni medie di 19 modelli di CMIP5 confrontare con quelle misurate e raccolte nel dataset GPCP. In rosso sono le aree soggette a sovrastime da parte dei GCM (mm/giorno). Il diagramma a destra mostra che la sovrastima si concentra in due specifiche fasce altitudinali (una, a circa 10°N, coincide con la vera ITCZ mentre l’altra, a circa 10° Sud, coincide con l’ITCZ “immaginata” dai GCM) (Xiang et al., 2017).

Nel loro studio Huang e Frierson (2013) si concentrano sulla fascia extratropicale per indagare le possibili cause del problema della doppia ITCZ, eseguendo un’analisi energetica globale con simulazioni storiche effettuate con una suite di modelli climatici globali posti a confronto con le osservazioni satellitari del bilancio energetico della Terra. I risultati ottenuti evidenziano che i modelli con più consistenti flussi energetici nell’atmosfera dell’emisfero australe (sia nella parte superiore dell’atmosfera sia in superficie) tendono a manifestare errori ​più rilevanti. In particolare gli autori pongono in evidenza che gli errori di simulazione della copertura nuvolosa sull’Oceano Antartico spiegano la maggior parte delle differenze fra modello e modello nella sovrastima delle precipitazioni ai tropici dell’emisfero meridionale, il che suggerisce che le nubi siano le responsabili nel problema del doppio ITCZ ​​nella maggior parte dei GCM.

In altri termini dunque l’errore indotto dall’inaccurata simulazione dei corpi nuvolosi, da sempre fra le principali bestie nere dei GCM, si propagherebbe fino a generare il problema del doppio ITCZ, il quale è ben lungi dall’essere risolto, come conferma un articolo recentissimo (Wang et al., agosto 2020) che ne segnala la presenza non solo nelle simulazioni di CMIP5 ma anche in quelle di CMIP6, i programmi di intercomparison tra modelli di circolazione globale alla base dei report IPCC.

Concludo segnalando che secondo quanto posto in luce da Tian (2015) i modelli con più bassa sensitivity come il russo CNM-IM5 (Volodin e Gritsun, 2018) sono anche quelli con errori più rilevanti nella simulazione dell’ITCZ. 

Riferimenti bibliografici

  • Huang and Frierson 2013. Link between the double-Intertropical Convergence Zone problem and cloud biases over the Southern Ocean, Proceedings of the National Academy of Sciences.
  • Levin etal 2009. Observations and modelling of the global distribution and long-term trend of atmospheric 14CO2, Tellus B (Accepted  October 1, 2009), doi: 10.1111/j.1600-0889.2009.00446.x https://epic.awi.de/id/eprint/20620/1/Lev2009b.pdf
  • Reimi, M. A., Marcantonio, F., Lynch ‐ Stieglitz, J., Jacobel, A. W., McManus, J. F., & Winckler, G. (2019). The penultimate glacial termination and variability of the Pacific Intertropical Convergence Zone. Geophysical Research Letters, 46, 4826 – 4835. https://doi.org/10.1029/2018GL081403
  • Rodriguaez-Sanz et al., 2017. Penultimate deglacial warming across the Mediterranean Sea revealed by clumped isotopes in foraminifera, Sci Rep. 2017; 7: 16572, doi: 10.1038/s41598-017-16528-6
  • Tian B., 2015.  Spread of model climate sensitivity linked to double-Intertropical Convergence Zone bias, Geophys. Res. Lett., 42, 4133 – 4141, doi:10.1002/ 2015GL064119.
  • Volodin E., Gritsun A., 2018. Simulation of observed climate changes in 1850–2014 with climate model INM-CM5, Earth Syst. Dynam., 9, 1235–1242, 2018, https://doi.org/10.5194/esd-9-1235-2018
  • Wang C. et al 2020 Inter-model spread of the climatological annual mean Hadley circulation and its relationship with the double ITCZ bias in CMIP5, Climate Dynamics, https://doi.org/10.1007/s00382-020-05414-z
  • Xiang, B., M. Zhao, I. M. Held, and J.-C. Golaz, 2017. Predicting the severity of spurious “ double ITCZ ” problem in CMIP5 coupled models from AMIP simulations, Geophys. Res. Lett., 44, 1520 – 1527, doi:10.1002/2016GL071992.
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Uragani, trend e schizofrenia cognitiva

Posted by on 10:19 in Attualità, Climatologia, Meteorologia | 4 comments

Uragani, trend e schizofrenia cognitiva

Nel rispetto della tradizione del sabato, senza nascondere il fatto che ci sia un innegabile risparmio di tempo per chi scrive, più che approfondimenti, vi propongo oggi delle letture. Il plurale è d’obbligo perché di carne al fuoco ne abbiamo parecchia, dal momento che i pensatori del clima e dei suoi derivati sono piuttosto prolifici ultimamente. In più, siamo nella stagione degli uragani, e ci sono ben due tempeste tropicali in procinto di rafforzarsi ed entrare nel Golfo del Messico, forse dando vita alla classica tempesta perfetta di cui naturalmente le cronache della catastrofe annunciata faranno il solito scempio.

Si comincia da un paper visto un paio di settimane fa in cui, a conferma della gran parte della letteratura esistente sul tema, l’analisi delle serie storiche più lunghe disponibili restituisce una chiara assenza di trend nel numero appunto degli uragani che si formano sul bacino Atlantico. In poche parole, non sembra esserci alcun segnale del clima che cambia negli eventi atmosferici più estremi che possono aver luogo. Il paper è al link qui sotto.

Hurricane trend detection

Certo, non conta solo il numero degli eventi, si dirà. Un pianeta più caldo dovrebbe produrre anche tempeste più forti, assioma questo che fa scempio delle dinamiche della circolazione atmosferica, secondo le quali un aumento della temperatura media riduce il gradiente longitudinale e quindi in realtà attenua il contrasto termico, di fatto riducendo l’energia disponibile ma tant’è, se non aumentano saranno (sono?) comunque più intensi.

Allora torna utile leggere un altro paper, sempre recente, che analizzando le precipitazioni ascrivibili al passaggio degli uragani, in cui si mette in luce un sorprendente trend negativo delle precipitazioni associate a questi eventi quasi in tutti i bacini oceanici in cui si sviluppano. Il risultato sorprende anche gli autori, che faticano a crederci al punto di attribuirlo più che altro alla disomogeneità e brevità delle serie disponibili. Praticamente mai una gioia. Il paper è sempre al link sotto.

Global climatology of rainfall rates and lifetime accumulated rainfall in tropical cyclones: Influence of cyclone basin, cyclone intensity and cyclone size

Siamo però partiti dall’imminenza di eventi potenzialmente catastrofici per l’area caraibica, per cui ha senso dar un’occhiata ad un altro paper ancora, in cui finalmente si fa un uso decente degli scenari climatici, troppo spesso utilizzati per dipingere un futuro distopico e quasi mai impiegati per quello che sono, cioè degli stress test on cui si dovrebbe misurare la reslilienza del sistema più che dichiararne la fine certa. Viene fuori che, anche considerati gli scenari peggiori, la casualità con cui gli uragani colpiscono l’area caraibica è tale da rendere molto ma molto più importante l’adattamento (quello che gli uomini fanno da sempre e ora non vorrebbero fare più) di quanto non lo sia il contrasto al clima che cambia. Sempre al link sotto.

Hurricanes, climate change, and social welfare: evidence from the Caribbean

Per finire, se siete sfiniti da questo (incredibile?!?) caldo estivo e non ve ne importa un fico degli uragani, una lettura che farà venire l’orticaria ai titolisti dei media d’assalto. Uccide molto di più il freddo del caldo, basta guardare i numeri, e magari chiedere in questi giorni agli amici australiani, che saranno pure in inverno, ma sono alle prese con una ondata di freddo di proporzioni storiche. Ah, naturalmente, anche questo paper fornisce al contempo scappatoia e spiegazione. Fa più morti il freddo del caldo a causa del global warming. Decisamente spettacolare nella sua schizofrenia. Ultimo link sempre sotto, insieme ad una interessante disamina sul fatto che il freddo ammazza più gente soprattutto quando diventa sempre più cara l’energia.

Cold kills more than heat

Enjoy your summer.

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