Il livello del mare cresce più rapidamente di quanto previsto (solo in qualche punto, però)!

di Donato Barone

Su Nature Climate Change è stato pubblicato, qualche mese fa, un interessante articolo a firma di A. H. Sallenger et al.

Hotspot of accelerated sea-level rise on the Atlantic coast of North America

L’articolo illustra uno studio basato sui dati di diversi mareografi ubicati sulla costa atlantica degli Stati Uniti a nord di Cape Hatteras e si propone di dimostrare che la velocità di variazione del livello medio del mare è diversa da zona a zona.

Gli autori, allo scopo di eliminare il rumore tipico delle serie di dati in loro possesso, non hanno applicato gli usuali algoritmi di filtraggio dei segnali a bassa frequenza, ma hanno utilizzato degli algoritmi di analisi statistica che sono in grado di correggere le anomalie ad essi associate. Ai dati così trattati hanno applicato dei modelli di analisi di regressione e, quindi, hanno calcolato il diagramma delle variazioni del livello del mare (misurato rispetto ad una superficie di riferimento) in funzione del tempo espresso in anni. In tal modo essi hanno calcolato la velocità di variazione del livello del mare relativa ai vari mareografi presi in esame. I metodi piuttosto innovativi utilizzati per il trattamento dei dati grezzi sono stati testati con altre metodologie ottenendo valori che si discostano da quelli ottenuti entro una fascia di ampiezza pari a +/- 10%.

La stima del trend di variazione del livello del mare, usualmente, viene effettuata mediante un modello di regressione quadratico i cui coefficienti risultano essere costanti nel tempo. Gli autori dello studio, però, hanno utilizzato un diverso metodo per il fit dei dati. Essi hanno stabilito delle “finestre” di 20, 30, e 60 anni ed hanno calcolato, per ognuna di esse, il tasso di crescita annuo del livello del mare applicando un’analisi di regressione lineare a coefficienti variabili. I coefficienti dell’algoritmo di regressione utilizzato, infatti, sono stati considerati funzione di due variabili: il tempo e l’ampiezza della “finestra” considerata. Tralascio, per evitare di appesantire ulteriormente il discorso, gli altri aspetti tecnici della procedura utilizzata che, comunque, possono essere reperiti sulle informazioni supplementari del paper.

Il lavoro testé descritto, ha generato, nel caso del mareografo di New York, l’andamento del trend di variazione del livello del mare illustrato nel grafico seguente, tratto dal materiale supplementare dell’articolo di H. Sallenger et al. e reperibile in originale al link citato (in linea continua i fit lineari, in linea tratteggiata il fit quadratico).

Come si nota dal grafico, nella “finestra” 1950-1979 il livello del mare varia con una velocità notevolmente inferiore a quello del trentennio successivo, per cui appare legittima la conclusione che il trend di aumento del livello medio del mare è in fase di accelerazione e l’accelerazione è piuttosto elevata.

Lo stesso criterio è stato utilizzato per gli altri mareografi presi in considerazione ottenendo risultati similari. Lo studio, in ultima analisi, ha consentito di accertare che il rateo di aumento del livello del mare non è costante per tutti i mareografi, ma esistono degli hot spot, ovvero dei punti in cui l’innalzamento del livello medio del mare procede con velocità maggiore rispetto alla media globale. Nel grafico seguente, inoltre, gli autori hanno estrapolato i risultati ottenuti al 2100 (riferito sempre al mareografo di New York e tratto sempre dai materiali supplementari liberamente accessibili):

Come si vede sarà molto peggio di quanto potessimo pensare.

Il lavoro di Sallenger et al. 2012, come era prevedibile, non è passato inosservato ed è stato fortemente criticato, tra gli altri, da A. Parker 2012.

Oscillations of sea level rise along the Atlantic coast of North America north of Cape Hatteras

A. Parker nel suo articolo contesta il metodo innovativo utilizzato da Sallenger et al. per fittare i dati del diagramma delle variazioni del livello marino medio rispetto al tempo. Parker sostiene, tra l’altro, che la scelta delle “finestre” trentennali utilizzate nello studio in esame è stato avventato. E’ noto, infatti, che l’andamento del tasso di variazione del livello medio del mare è caratterizzato da una periodicità di circa sessanta anni fortemente correlato all’AMO ed alla NAO. Considerare una “finestra” di trent’anni, secondo A. Parker, è la peggiore scelta che potesse essere fatta in quanto tale “finestra” potrebbe capitare nella parte ascendente o discendente della curva: nel primo caso il rateo dei cambiamenti del livello del mare sarebbe sopravvalutato, nel secondo sottovalutato.

Parker per meglio supportare la sua tesi fa riferimento ad un report NOAA del 2009 che, allo scopo di individuare un trend di variazione del livello del mare significativo da un punto di vista statistico, raccomanda di prendere in considerazione un periodo di misurazioni non inferiore a 60 anni. Il report prosegue con la considerazione che negli ultimi sessanta anni i mareografi della costa settentrionale degli Stati Uniti non hanno evidenziato particolari variazioni nella velocità dell’aumento del livello del mare.
Egli, analizzando gli stessi dati di Sallenger et al. 2012 ed utilizzando finestre temporali di 20, 30 e 60 anni, partendo dal 2009 e procedendo a ritroso, mostra come l’andamento delle variazioni del livello del mare sulla base dei dati del mareografo di New York, è caratterizzato da trend fortemente variabili che non trovano riscontro nei dati reali.

Parker nel suo articolo ha realizzato alcuni grafici relativi ai dati del mareografo di New York. Nel grafico a) si riporta l’andamento del livello del mare rispetto ad una superficie di riferimento fissa a partire dal 1852 ed il fit lineare che rappresenta il trend di aumento annuale. Nel grafico b) sono rappresentati gli scostamenti dei dati misurati rispetto al fit lineare calcolato e, per finire, nei grafici c), d) ed e) i ratei di variazione del livello medio del mare calcolati con le metodiche di Sallenger et al. 2012.

Come si può facilmente notare i risultati sono del tutto diversi a seconda della “finestra” temporale che si prende in considerazione. Anche le conclusioni cui si giunge sono diverse.

Da un punto di vista personale non mi sento di condividere in toto né le conclusioni di Parker né quelle di Sallenger et al. 2012.

Sallenger et al. 2012 hanno svolto un ottimo lavoro dal punto di vista matematico e hanno introdotto un innovativo metodo per valutare le variazioni nella velocità di innalzamento del livello del mare. Tale metodologia consente di accertare, però, solo il valore della velocità con cui aumenta (o diminuisce) il livello del mare nell’anno corrispondente al punto medio della finestra considerata (velocità istantanea, si direbbe in cinematica), per cui le variazioni di velocità calcolate si riferiscono agli anni coincidenti con i punti medi delle finestre temporali prese in esame. Nella fattispecie i due fit lineari visibili nella prima figura (verde e rosso) sono riferiti, rispettivamente, al 1965 ed al 1995 (all’incirca): il resto dei segmenti sono semplici estrapolazioni (si noti come i due segmenti non si raccordano).

Sono molto perplesso, inoltre, dall’estrapolazione di risultati piuttosto limitati nel tempo alla fine del 21° secolo: onestamente mi sembra un’esagerazione proiettare una velocità istantanea di ben 80 anni. Altro aspetto che rende i risultati piuttosto opinabili è la loro incertezza (1σ). Il lavoro, inoltre, non dimostra affatto che la velocità con cui oggi varia il livello del mare sia maggiore che nel passato. Devo riconoscere a Sallenger et al. 2012, infine, l’onestà intellettuale di ammettere che la variabilità della velocità di variazione del livello del mare che essi hanno individuato, non è attribuibile con certezza né a cause antropiche né a cause naturali: saranno le misure dei prossimi sessanta anni a darci una risposta definitiva (è scritto nei materiali supplementari, ma mi sembra un fatto di notevole importanza).

Per quel che riguarda il lavoro di Parker, a parte alcune esagerazioni verbali, ho notato una certa approssimazione nelle analisi e nei grafici: linee molto spesse che li rendono di difficile lettura, ampi spazi bianchi che non si capisce a che cosa servono, tanto per restare alle cose più macroscopiche. Non condivido, in particolare, le considerazioni in merito all’AMO in quanto Sallenger et al. 2012 hanno tenuto conto di tale parametro nelle loro analisi. Anche alcune altre considerazioni mi sono sembrate piuttosto sopra le righe e, in qualche caso, scarsamente attinenti ai contenuti del lavoro.

Tirando le somme posso dire che, tra le molte luci e le altrettanto numerose ombre, l’aspetto più interessante del lavoro di Sallenger et al. 2012, è il fatto che il livello del mare varia con velocità differente da zona a zona, anzi in alcune zone la velocità sembra diminuire, in altre sembra in aumento. Perché? Sallenger et al. 2012 non lo dicono, scoprirlo sarà molto interessante. Come si vede, ancora una volta, ci troviamo di fronte a sfide nuove e molto avvincenti. I nuovi studi dimostrano, qualora ve ne fosse ancora bisogno, che man mano che ampliamo le nostre conoscenze, dinanzi a noi si aprono scenari ancora più vasti ed interessanti. Di definitivo nelle scienze della Terra , in altre parole, non vi è ancora nulla.