Un titolo esoterico per un articolo che si propone di porre l’accento su alcuni interessanti elementi legati sia all’evoluzione del clima europeo nel corso della glaciazione di Wurm e dell’Olocene sia alla prevedibilità del clima stesso.
Ma procediamo con ordine vedendo anzitutto di chiarire cosa si intende per eventi di Bond e di Dansgaard–Oeschger.
Gli eventi di Bond (Bond et al., 1997) sono fluttuazioni climatiche del Nord Atlantico che si sono verificate mediamente ogni ≈ 1470 ± 500 anni lungo l’intero Olocene (info qui). In base soprattutto allo studio delle oscillazioni nei depositi di detriti trasportati dai ghiacci oceanici (i messaggi in bottiglia del titolo) sono stati identificati un totale di 8 eventi che possono a ragione essere considerati i parenti interglaciali degli eventi di Dansgaard-Oeschger, riscaldamenti improvvisi manifestatisi in numero di circa 25 nel corso della glaciazione di Wurm.
Agli studi di Bond si richiama la letter di Darby et al (2012) pubblicata sul numero di dicembre di Nature geoscience, in cui si descrive quello che può essere considerato come un nuovo proxy dell’AO (Artic oscillation) e dunque del NAO (un analogo di AO) valido per gli ultimi 9000 anni.
Il proxy è costituito dal tenore in granuli di ferro dei sedimenti di una carota prelevata sulla costa dell’Alaska. La carota (sediment ice core JPC16 del margine Chukchi dell’Alaska) si compone di sedimenti fangosi grigio-scuri caratterizzati da ricchezza variabile in ferro. Il ferro è ritenuto frutto di trasporto da ghiacci marini (ed è pertanto denominato IRD – Iron Drafted Debris) in quanto la zona in questione non è stata interessata da iceberg negli ultimi 9000 anni. L’IRD proviene dal mare di Kara e raggiunge la costa dell’Alaska solo in periodi ad AO molto positivo. Infatti in presenza di AO negativo sul mare di Beaufort si crea un robusto anticiclone dinamico che restringe la Trans Polar Drift (TPD) alla sola costa siberiana dell’Oceano Artico mentre la TPD stessa si estende all’intero Oceano Artico durante le fasi climatiche ad AO positivo.
Su questo nuovo proxy gli autori hanno effettuato un’analisi periodale, individuando una serie di periodicità caratteristiche fra cui primaria importanza riveste quella a 1500 anni, se non altro per l’analogia che presenta rispetto alle ciclicità proprie degli eventi glaciali di Daasgard Hoeshger e degli eventi olocenici di Bond. Parallelamente gli autori hanno analizzato un proxy della TSI (Total Solar Irradiance) per un periodo analogo a quello del nuovo proxy. Tale proxy è stato ottenuto da campioni di 14C e 10Be prelevati in Groenlandia e, fatto curioso, non presenta la ciclicità a 1500 anni, il che induce gli autori a dedurre che la ciclicità di AO non sia frutto di variabilità forzata dall’attività solare ma sia viceversa frutto di variabilità interna ad un sistema intrinsecamente caotico.
Tale conclusione è interessante in quanto AO, come analogo di NAO, è un determinante di prima grandezza del clima alle medie latitudini dell’emisfero Nord. Più nello specifico nelle fasi a AO positivo l’aria fredda artica non raggiunge le medie latitudini che dunque vivono inverni anomalmente miti sul tipo di quelli spesso vissuti dal 1987 in qua. Al contrario nelle fasi ad AO negativo le irruzioni fredde artiche rendono gli inverni più rigidi alle medie altitudini (es: 1929, 1956, 1985, 2012). Peraltro il fatto che l’oscillazione di AO/NAO sia frutto di variabilità non forzata pone vincoli severi rispetto alla prevedibilità delle variazioni di AO e NAO e costituisce un spada di Damocle di prima grandezza che grava sulle previsioni climatiche basate su modelli deterministici guidati dalla variabilità forzata, sia essa imposta dalla CO2 o dal Sole.
Da segnalare anche che gli autori evidenziano che i proxy paleoclimatici delle basse latitudini presentano invece una relazione lineare con il forcing solare, il che induce ad ipotizzare che Enso agisca da mediatore dell’influenza solare sul motore termico delle basse latitudini (cella di Hadley).
Gli autori stessi constatano che nelle decadi più recenti la variabilità massima sperimentata in AO è grossomodo un terzo di quella massima osservata nel nuovo proxy. In altri termini la nostra breve esperienza (circa 300 anni di misure strumentali) non ci ha dato ancora modo di apprezzare fino in fondo di cosa sia capace la variabilità interna al sistema climatico del nostro pianeta che si manifesterebbe nell’Arctic Oscillation.
Insomma, chi vivrà vedrà!
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Bibliografia
- Bond, G.; et al. (1997). “A Pervasive Millennial-Scale Cycle in North Atlantic Holocene and Glacial Climates”. Science 278 (5341): 1257–1266. Bibcode 1997Sci…278.1257B. doi:10.1126/science.278.5341.1257
- Darby D.A., Ortiz J.D., Grosch C.E., Lund S.P., 2012. 1500-year cycle in the Arctic Oscillation identified in Holocene Arctic sea-ice drift, Nature Geoscience, 11 nov. 2012
- Trouet V., Esper J., Graham N.E., Baker A., Scourse J.D., Frank D.C., 2009. Persistent Positive North Atlantic Oscillation Mode Dominated the Medieval Climate Anomaly, Science, 3 april 2009, Vol 324
[…] su CM è apparso un post di L. Mariani su un lavoro di Darby et al.,2012 (v. bibliografia. Da qui in poi userò il […]
Vorrei ritornare sulla questione della TSI: sia i dati di
Stenhilber 2009, sia i dati di Vieria 2011 citati da
Skepticalscience misurano la stessa cosa e cioè l’irraggiamento
solare al top dell’atmosfera come si vede dal fatto che la media è
(lira più lira meno) 1365 W/m2. Nessuno misura i 300,200,50 W/m2 al
suolo, connessi alla latitudine. E poi il nome stesso di TSI
(“Total”) significa che è complessiva e non regionale
(“groenlandese”). I dati di Darby, cioè la TSI di Steinhilber, come
mi scrive nel mail hanno un modello di età groenlandese, cioè la
scala orizzontale. Non so bene cosa significhi questo punto, ma
direi che si tratta di raccordare convenientemente la profondità
della carota (in cm, m, km) all’età dei reperti (proxy della TSI).
Il tutto va poi connesso alle misure dirette recenti. Penso che la
scelta della scala dei tempi sia importante e che sia necessario
specificarla (questo ragionamento mi sembra logico ma mi muovo a
tentoni, non sapendo nulla sull’argomento). Darby non pubblica la
TSI, e non ne ha bisogno perchè i dati sono liberamente
disponibili, ma il suo spettro MEM che quindi non può essere
confrontato con la TSI di Vieira. Di più non posso dire sulla TSI
se non che ringrazio L. Mariani per la citazione di Vieira et al,
aricolo che non conoscevo, e per il post su WUWT che guarderò in
mattinata. Per i proxy del mare di Kara, ho calcolato ieri sera lo
spettro dei dati a passo 20 anni ed è molto simile a quello di
Darby (noto piccole differenze tipo 1.59 kyr rispetto ai suoi 1.55
kyr, ma sono fuori casa ed ho usato un portatile a 32 bit invece
del mio computer a 64 bit e ho notato che ci sono piccole ma reali
differenze nei due casi) tranne che io trovo anche un picco a 4560
anni di cui Darby non fa cenno (dovrebbe essere sotto la soglia del
99%, ma nel grafico di Darby non c’è proprio, anche se la scala
arriva a 10000 anni, mentre ci sono altri massimi non
significativi). Franco
Sempre a proposito di TSI segnalo anche
http://wattsupwiththat.com/2012/09/13/paper-demonstrates-solar-activity-was-at-a-grand-maxima-in-the-late-20th-century/
LM
Caro Donato,
in linea teorica il tuo ragionamento non fa una grinza. Tuttavia quando confronto il TSI olocenico groenlandese (grafico dell’articolo di Darby et al.) con quello globale (es: http://www.skepticalscience.com/print.php?n=688) riscontro differenze rilevanti di cui ignoro la causa.
Ciao.
Luigi
Un aggiornamento: Darby mi ha risposto a stretto giro di posta e mi ha mandato i suoi dati, sia di Kara che della TSI, sia quelli del Mare di Leptev che ha usato nel paper e che io non avevo chiesto. Proverò a ridurli nei prossimi giorni, quando sarò tornato a casa.
Intanto mi informa che i dati TSI seguono il modello di età della Groenlandia (penso che intenda del GRIP) e che il passo a 5 anni usato da Steinhilber implica che si considera che i dati TSI abbiano la stessa precisione su tutto l’intervallo: secondo quasi tutti questo è vero, ma lui, da informazioni private (mi ha fatto il nome di chi gli ha dato le informazioni ma io non lo conosco. Penso sia uno degli autori del GRIP) crede che ci sia un difetto di precisione (nel modello di età) attorno a 7kys (veramente lui scrive ka e non kyrs. Per questo motivo calcola lo spettro con passo 20 anni e non 5.
Il suo scopo era di verificare se il proxy che hanno costruito avesse una relazione chiara con TSI. Dopo lunghe prove hanno dedotto che questa relazione non c’è, senza che questo escluda una trasferimento di energia trami6e oceano e atmosfera alle latitudini più basse dove la forzante solare è più efficace nell’influenza diretta sulle temperature e su altri paleo-dati.
Devo dire che ho apprezzato molto la rapidità e la gentilezza di Darby e anche in fatto di avermi adto dettagli che mai sarei riuscito a sapere per altre strade.
Utilissima l’acquisizione di informazioni direttamente da Darby. Grazie, Zavatti!
Alla luce di quanto acquisito emerge però la debolezza complessiva del “castello” costruito da Darby et al (che già evidenziavo in mia email precedente).
Se infatti – come emergeva dall’articolo e come viene anche ribadito dalla mail – l’obiettivo era quello di stabilire il rapporto fra variabilità di fra AO e di TSI, come mai si è limitati a ragionare della TSI groenlandese che è davvero poca cosa, per il fatto che i flussi energetici solari alle alte latitudini sono briciole rispetto ai flussi solari alle basse latitudini?
Se infatti guardiamo i flussi radiativi planetari ci accorgiamo che al polo nord arrivano in media 50 W m-2 dal sole mentre l’emissione è di 200 W m-2, la differenza essendo dovuta ad apporti avvettivi scatenati proprio dall’eccesso di TSI alle basse latitudini (all’equatore l’energia solare media in ingresso è di altre 300 W m-2) -> in sintesi il sistema climatico alle alte latitudini si muove in virtù dell’energia che gli arriva dalle basse latitudini !
Varrebbe forse la pena scrivere una letter (o almeno un commento) a Nature analizzando i rapporti fra l’AO e la TSI delle basse latitudini o la TSI complessiva…
Azzardo un’ipotesi. La TSI, indipendentemente dal suo valore assoluto, dovrebbe essere rappresentata da una “portante” unica. Mi spiego meglio. Il Sole irradia secondo una curva ben definita nel dominio del tempo che è indipendente dalla posizione in cui ci troviamo sulla superficie terrestre. A seconda della posizione in cui mi trovo sulla superficie terrestre, invece, ricevo una maggiore o minore aliquota di una quantità che, però, è costante ed indipendente dalla mia posizione. Se, per ipotesi, questa quantità vale100 ne percepirò 80 all’equatore e 30 ai poli (ripeto, sono numeri a caso 🙂 ). Se in un momento successivo la TSI sale a 200 all’equatore ne misurerò 160 ed ai poli 60: in entrambi i casi ne deduco che tra l’istante t1 e l’istante t2 la TSI è raddoppiata. In altre parole la posizione sulla superficie terrestre “modula” una “onda” senza alterare i rapporti tra i valori che essa assume nel dominio del tempo. Per questo motivo lo studio della variabilità della TSI, dedotta dai nuclei groenlandesi, potrebbe essere considerata rappresentativa della variabilitò della TSI globale.
Se ho scritto corbellerie non esitate a farmelo sapere! 🙂
Ciao, Donato.
Scrive F. Zavatti: “… non è vero che nello spettro della
TSI non esiste una corrispondenza con il picco di 1550 anni. Nel
mio spettro (praticamnete identico a quello Scafetta) c’è un debole
picco a 1442 anni che differisce di un 7% da 1550, esattamente come
il loro picco a 2380 anni differisce del 7.4% dal mio a 2205” –
Sono completamene d’accordo. Evidentemente hanno calcolato un altro
spettro di potenza anche per i dati relativi alla TSI. Tornando
alla letter di Darby, ho notato che i periodi minori dello spettro
di potenza relativo al data set di Kara non sono molto diversi da
quelli delle TSI. Questa “somiglianza” tra i due spettri si
verifica fino al periodo di 690 anni; per i periodi successivi
esiste un certo scostamento tra i due spettri (Kara vs TSI). La
mia, comunque, è una valutazione qualitativa per cui potrei essermi
sbagliato. Qualora avessi visto bene sarebbero solo gli eventi di
Bond a non essere correlati con la TSI, mentre moltissimi altri
periodi sono piuttosto ben correlati. Tale correlazione, però,
potrebbe essere un semplice artefatto statistico: se non ho
sbagliato a tradurre il testo e se ho capito il pensiero degli
autori, ho l’impressione che tale correlazione sia una conseguenza
del filtro applicato ai dati. Una conferma indipendente sarebbe
estremamente chiarificatrice, per cui mi auguro che Darby aderisca
alla richiesta di F. Zavatti e, a breve, possiamo ritornare
sull’argomento. Ciao, Donato.
Oggi avevo scritto un commento di risposta a F. Zavatti in
cui gli proponevo di effettuare l’analisi spettrale anche per il
periodo inferiore 110 anni (visto che nella letter di Darby il
grafico dei dati proxy si estende fino all’attualità) per metterlo
a confronto con i periodi astronomici di Scafetta. Siccome scrivevo
da un computer diverso dal solito il commento non è partito in
quanto avevo omesso nome ed indirizzo. E’ stata una fortuna! 🙂
dopo aver letto l’ultimo commento di Franco mi sa che l’operazione
è impossibile! Ciao, Donato.
Donato, il mio spettro arriva a 30 anni nel grafico e a 10
anni nei dati (v. il link postato il 23/3 alle 6:31) ma le potenze
sono troppo basse per farne qualcosa. Comunque ieri sera mi sono
deciso: ho scritto a Darby chiedendogli i dati di Kara e il suo
spettro dei dati di Steinhilber. Resto, fiducioso, in attesa di
risposta. Franco
Avevo già calcolato lo spettro MEM dei dati di Steinhilber
e lo avevo postato su CM qui, confrontandolo con lo spettro di
dati dendrologici di Dean (2000). Darby usa un passo di 20 anni, io
il passo pubblicato di 5 anni per cui i periodi sono leggermente
diversi (i miei grafici e i dati, detti “Olocene” sono disponibili
qui), ma sostanzialmente gli stessi. I miei
grafici arrivavano fino a un periodo di 1200 anni, ma i dati
numerici sono completi fino al periodo minimo di 10 anni.
C’è un link che non funzioa nel commento precedente. Questa
è la riga corretta: (i miei grafici e i dati, detti “Olocene” sono
disponibili qui)
Articolo molto interessante. Conferma che eventi in qualche modo legati all’oceano sono disaccoppiati dal Sole, anche se la logica vorrebbe il contrario. Di una cosa simile, in scala più ridotta, abbiamo parlato su CM qui e qui: il picco a 2.87 anni che si trova nei dati NAO più vecchi (dal 1826 al 2000, non ho analizzato i dati AO) non si vede nello spettro della TSI e negli spettri di altre serie legate al Sole (macchie, nuvolosità, raggi cosmici). Anche l’ipotesi di una risposta “distorta” alla sollecitazione solare sembra essre esclusa dall’articolo, dati i coefficienti di correlazioni molto bassi. Credo valga la pena di pensare un po’ di più a queste relazioni inaspettate e ai rapporti Sole-Oceano.
Franco
A proposito di TSI ho notato che usano un proxy
groenlandese che esprime la TSi alle late latitudini. Mi sono
domandato perché per le loro analisi non abbiano usato la TSI
globale (che mi pare molto diversa da quella della alte latitudini)
in quanto la struttura di cui parlano (AO) è una struttura che
opera a scala globale e dunque potrebbe non essere determinata solo
dai flussi energetici delle alte latitudini.
No, usano una TSI globale ed estesa fino a 9312 anni BP. Di
seguito riporto la parte descrittiva del file dati che ha usato
Darby ( F. Steinhilber, J. Beer and C. Frohlich) disponibile a NCDC
qui: “Total solar irradiance during the
Holocene (past 9300 years). It is based on a composite described in
Steinhilber et al. (2008) using cosmogenic radionuclide 10Be data
as measured in the ice cores GRIP (Vonmoos et al., 2006) and South
Pole (McCracken et al., 2004), and neutron monitor count rates
(Usoskin et al., 2005). The data are 40-year running means and are
resampled to a 5-yr time resolution. The time-scale of the GRIP
data is ss09.”.
No, non usano un TSI globale ma un TSI Groenlandese!
Infatti così scrivono all’inizio della letter a Nature geoscience
(primo capoverso dopo l’abstract che è in grassetto): “To resolve
this question about the Arctic Oscillation (AO) during the
Holocene, we compare a high-resolution sediment time series with a
Greenland ice-core record of Holocene total solar irradiance (TSI)
based on 10 Be and 14 C accumulation records, which are corrected
for magnetic field effects on these isotopes.” Comunque credo che
la nostra difficoltà interpretativa discenda almeno in parte dal
fatto che siamo di fronte un articolo scritto in modo tutt’altro
che chiaro e lineare…. Luigi Mariani
E’ vero, scrivono così, ma fanno riferimento (ref 10) a
Steinhilber et al ,2009 che nel dataset (e nell’articolo) dicono di
usare il 10Be dal GRIP Groenlandese e dal Polo Sud e anche i
conteggi finlandesi di Husoskin (monitor di neutroni), Comunque
sono d’accordo: l’articolo è scritto in modo approssimativo e non
vengono forniti dati di nessun genere, nemmeno nelle informazioni
aggiuntive. Ho cercato il dataset di Kara (% di grani di ferro vs.
anno) in molti articoli precedenti di Darby, ma non riesco a
trovare nulla. Poi calcolano lo spettro della TSI a passo 20 anni,
quando i dati originali erano a passo 40 anni, poi pubblicati
(interpolati da Steinhilber) a passo 5 anni. Ancora, non è vero che
nello spettro della TSI non esiste una corrispondenza con il picco
di 1550 anni. Nel mio spettro (praticamnete identico a quello
Scafetta) c’è un debole picco a 1442 anni che differisce di un 7%
da 1550, esattamente come il loro picco a 2380 anni differisce del
7.4% dal mio a 2205. Il loro picco a 230 anni è alto come quello di
210 anni, mentre per me è 3 volte più basso rispetto al massimo a
207 anni (ho aggiunto un grafico al link dove sono i miei dati). In
definitiva avrebbero fatto meglio a pubblicare anche i dati e a non
costringere i lettori a fidarsi … Franco Zavatti
Grazie per l’interessante segnalazione!
Non sono bravo per leggere “fra le linee”, ma mi sembra che nel paragrafo sottostante gli autori, un pò obliquamente, stiano avvertendo che l’ampiezza delle oscillazioni riscontrate nel passato supera di molto quanto osservato nelle oscillazioni degli ultimi anni, compresa la parte di queste oscillazioni dovuta all’AGW in funzione della CO2.
Stanno forse avvertendo che il “segnale AGW” (un brevissimo picco nella loro scala temporale) potrebbe essere coperto — e quindi non misurabile — dal livello del “rumore caotico” riscontrato, anche spettralmente, nell’andamento delle temperature artiche degli ultimi 10^4 anni?
“As the JPC16 record clearly shows multi-decadal to millennial
scale cycles, the AO can remain in a rather strong negative
or positive mode for many decades. When it is positive as
suggested by the upswing in the Kara series during the past 200
years (Fig. 2), then the greater warmth due to the entrapped
Arctic cold air masses during winters could exacerbate the midlatitude
signature of anthropogenic global warming resulting from
increased atmospheric CO2. When the AO is strongly negative
as seen in the winters of 20092011, the Northern Hemisphere
experiences prolonged intervals of colder than normal conditions25.
As the maximum amplitudes of the AO recorded in the Kara Fe
grain record in recent decades is less than a third of the amplitude
in the past (for example, Fig. 2 from 2.2 to 2.0 kyr bp), the full range
of variability in the AO is probably not recorded in the instrumental
records of the past few decades. Thus, the AO is potentially capable
of much larger swings to positive or negative phases. If so, then
these much stronger highs and lows should have greater impact on
weather and climate, causing much colder Northern Hemisphere
winters during a strong negative AO and milder winters during
strong positive AO than seen in the past several hundred years. Such
+AO swings could add to anthropogenic warming causing even
more rapid ice melt than has been seen in the past decade.”
Certo, gli autori ci tengono parecchio a mantenersi nel
mainstream (e li capisco anche se non li giustifico…). Tuttavia fra
le righe ci fanno capire che oltre all’AGW c’è “altro” e questo
“altro” può divenire in certi momenti la fetta più consistente
della variabilità. A questo punto però cosa ci impedisce di pensare
che “altro” non si stia manifestando anche dalla fine della PEG a
oggi? Non sarà per caso “altro” a far sì che nel periodo 1958-2013
il trend della CO2 e quello delle temperature globali sono stati
opposti (1) per ben 30 anni (il 55% dei casi)? Luigi Mariani (1) in
proposito si vedano i grafici del sito climate4you.com alal voce
“CO2 and temperatures”
“Tale proxy è stato ottenuto da campioni di 14C e 10Be prelevati in Groenlandia e, fatto curioso, non presenta la ciclicità a 1500 anni, il che induce gli autori a dedurre che la ciclicità di AO non sia frutto di variabilità forzata dall’attività solare ma sia viceversa frutto di variabilità interna ad un sistema intrinsecamente caotico.”
–
Un’ulteriore conferma della nostra scarsa comprensione della macchina climatica e, per quel che mi riguarda, della mia idea di tale macchina: un sistema caotico caratterizzato da diversi attrattori che tendono a mantenere il sistema in equilibrio nello spazio delle fasi. La mancanza di corrispondenza tra il nuovo periodo individuato ed i periodi solari dimostra, qualora ce ne fosse ancora bisogno, la complessità del sistema e la nostra presunzione nel credere di aver individuato il suo driver esclusivo nella CO2 ed il suo integrale nella temperatura globale. Grazie per la segnalazione dell’articolo che mi propongo di leggere attentamente nei prossimi giorni.
Ciao, Donato.
qui l’articolo completo originale
http://ww2.sci.odu.edu/oceanography/news/news_articles/Darby_nature_article.pdf
qui ulteriori note degli autori sulla metodologia di campionamento e l’analisi dei campioni stessi (pochi per la verità quelli significativi)
http://www.nature.com/ngeo/journal/v5/n12/extref/ngeo1629-s1.pdf
e qui una sintetica traduzione italiana dell’articolo completo
https://www.facebook.com/permalink.php?story_fbid=268352823287557&id=146097675423804
da cui riporto solo poche frasi conclusive:
“Anche se i cicli naturali sono responsabili di alcuni recenti tendenze di riscaldamento, questo non vuol dire che l’influenza umana non si possa combinare con i cicli naturali per aumentare il riscaldamento globale.”
La ricerca di Darby non è direttamente coinvolta nella dimostrazione dei contributi umani ai cambiamenti climatici, come l’aumento di anidride carbonica in atmosfera causata dalla combustione.
“Siamo alla ricerca di condizioni naturali che stanno contribuendo a causare questo riscaldamento globale e l’innalzamento del livello del mare”, ha detto Darby. “Sembra che ci sia una stimolazione naturale al cambiamento climatico. Se non sappiamo quali modifiche sono naturalmente presenti nel lungo periodo, non si sa come affrontare le condizioni nel breve termine.”
Gentile Max Pagano,
la ringrazio per al documentazione accessoria segnalata. A corollario delle frasi citate osservo inoltre che la variabilità delle circolazioni anulari (di cui AO è un descrittore per l’emisfero Nord) sono un determinante essenziale della variabilità climatica nei due emisferi. Se un modello si propone di effettuare una previsione climatica ma non riesce a descrivere tale variabilità, non dico sia cieco ma quanto meno orbo….
Luigi Mariani