Il livello del mare cresce molto più del previsto, ma anche molto meno del previsto: per cause prevalentemente naturali, però!

Nel recente passato ho avuto modo di esporre (qui e qui CM), alcune considerazioni relative ad articoli che si occupano del livello del mare e, in particolare, delle variazioni della velocità di aumento del livello del mare. Dal confronto delle varie pubblicazioni si può facilmente capire che la questione della velocità di variazione del livello del mare è piuttosto controversa: se da un lato molti autori sono propensi a scommettere su un forte aumento della velocità di variazione del livello del mare nei prossimi decenni, altri sono piuttosto scettici e propendono per un aumento del livello del mare piuttosto modesto. Le due linee di pensiero si rifanno, in linea di massima, a due modi differenti di stimare le variazioni del livello del mare: da una parte troviamo i fautori della modellazione semi-empirica, dall’altra i fautori dei modelli globali che stimano l’evoluzione dei fattori fisici che contribuiscono alla variazione del livello del mare nel futuro.

In sintesi la modellazione semi-empirica è basata sulla correlazione del livello del mare ad un unico parametro (temperatura globale, in particolare e, conseguentemente, concentrazione di CO2 nell’atmosfera): stabilita questa correlazione l’evoluzione della velocità di variazione del livello del mare sarà guidata dall’evoluzione della temperatura globale e, quindi, dalla concentrazione di CO2 atmosferica. E’ solo il caso di precisare che questi modelli stimano variazioni del livello del mare alla fine del 21° secolo di quasi due metri (di gran lunga superiori ai valori definiti probabili dal rapporto IPCC del 2007).

In modo altrettanto sintetico possiamo dire che l’altro approccio su cui si basa la stima dell’accelerazione della variazione del livello globale del mare valuta l’evoluzione nel tempo delle grandezze fisiche caratterizzanti alcuni fenomeni naturali e/o antropici che contribuiscono alla variazione del livello del mare: contenuto di calore degli oceani, fusione delle placche glaciali continentali antartiche e groenlandesi, variazione dei livelli di contenimento delle acque sotterranee. Su questi modelli è basata la stima contenuta nel rapporto dell’IPCC del 2007.

Altre stime della velocità di variazione del livello del mare sono basate su modelli di tipo statistico che analizzano l’evoluzione del livello del mare desunto da serie storiche di dati mareografici e/o satellitari e, successivamente, estrapolano ai prossimi decenni gli andamenti verificatisi nel passato. In questa ottica va inquadrato un recente ed interessante studio del prof. Nicola Scafetta:

Multi-scale dynamical analysis (MSDA) of sea level records versus PDO, AMO, and NAO indexes (qui l’abstract, qui sulla pagina web di Scafetta, il testo per intero).

Si affronta la problematica dell’accelerazione (intesa in senso positivo o negativo) del trend di variazione del livello del mare in modo estremamente originale. Lo studio (da ora Scafetta 2013) parte da una considerazione che io reputo del tutto condivisibile: le cause che determinano la variazione del livello del mare sono molteplici e, a titolo puramente esemplificativo, possono individuarsi nella temperatura, nella salinità, nelle correnti marine, negli effetti mareali solari di lungo periodo, nei fenomeni isostatici post-glaciali e via cantando. Si tratta di fenomeni complessi, molto difficilmente comprensibili dal punto di vista fisico e di cui sono ancor meno comprensibili le varie interconnessioni ed influenze reciproche. Si rende necessario, pertanto, affrontare lo studio di tali fenomeni mediante modelli statistici allo scopo di evidenziare eventuali regolarità.

Nei lavori pubblicati fino ad oggi gli studiosi hanno provveduto ad esaminare le serie di dati mareografici in loro possesso mediante analisi di regressione basate su polinomiali di secondo grado contenenti, in genere, un termine quadratico che fa riferimento all’accelerazione, un termine lineare che fa riferimento alla velocità ed un termine costante che, usualmente, considera il livello del mare in un certo istante t₀. L’algoritmo per il calcolo dei coefficienti di regressione (accelerazione, velocità ed intercetta con l’asse delle ordinate), secondo Scafetta 2013, è fonte di diverse imprecisioni in quanto dipende fortemente dall’istante iniziale, dalla lunghezza della serie presa in esame e, inoltre, non tiene conto del fatto che i parametri della regressione così calcolati possono offuscare effetti dovuti alle diverse scale temporali utilizzate. In altre parole i risultati di tali analisi statistiche possono ignorare regolarità di più o meno lungo periodo contenute nei dati analizzati. Un esempio di queste distorsioni può essere rappresentato dai valori delle accelerazioni particolarmente elevati che Sallenger 2012 ha individuato nelle serie di dati riferite all’Oceano Atlantico settentrionale (mareografi posti lungo le coste degli USA e del Canada). Stessa spiegazione, per esempio, potrebbero avere i valori delle accelerazioni particolarmente bassi o, addirittura, negativi che altri studiosi (Church e White 2011, Houston e Dean 2011) hanno individuato per altre serie di dati derivanti da mareografi ubicati in altre aree del globo.

In Scafetta 2013 si propone la sostituzione di questo algoritmo con un algoritmo più complesso in cui ai coefficienti di regressione anzidetti se ne aggiungono altri due che tengono conto delle “periodicità” insite nei dati mareografici.

Scafetta 2013 per indagare le periodicità che caratterizzano le accelerazioni nelle variazioni del livello del mare, utilizza diverse metodologie di analisi multi scala (MSDA) che sono in grado di analizzare le serie di dati a scale temporali differenti evidenziando in forma grafica il risultato. Si tratta di analisi basate su “finestre temporali” di differenti lunghezze, dello stesso tipo utilizzato in Sallenger et al. 2012 (di cui si è parlato nell’articolo pubblicato qui su CM), ma molto più sofisticata in quanto mentre Sallenger et al. 2012 utilizza solo tre finestre temporali, Scafetta 2013 utilizza un numero molto più elevato di “finestre temporali”. Questa metodologia, a mio modesto avviso, colma una delle principali lacune che caratterizzavano la metodologia di Sallenger 2012. In Sallenger 2012, in particolare, si determinava la velocità nel punto centrale della finestra temporale presa in considerazione ed essa era la velocità dell’intero periodo. E’ chiaro che la variazione di velocità risentiva fortemente del punto iniziale di applicazione della finestra. Con Scafetta 2013, mi sembra che la problematica sia stata risolta in quanto il numero di “finestre temporali” prese in considerazione è estremamente elevato e, quindi, quello che possiamo impropriamente definire l’inviluppo delle varie analisi, consente di superare le approssimazioni di Sallenger et al. 2012.

Nello studio si sono prese in considerazione le serie storiche di sei mareografi dislocati in varie parti del mondo (per tener conto dell’evoluzione globale delle accelerazioni del trend di variazione del livello del mare a livello globale): Venezia, Sydney, Fremantle, New York, Honolulu e San Diego. Inoltre, si è cercato di individuare una correlazione tra le accelerazioni del livello del mare e gli indici AMO, NAO e PDO che sembrano in grado di regolare il clima terrestre a scala decadale e multidecadale. Un esempio della metodologia utilizzata in Scafetta 2013 è visibile nella figura seguente in cui si pongono a confronto i grafici ottenuti applicando l’analisi multiscala ai dati dei mareografi di Sydney e Fremantle ed alla serie dell’indice PDO.

Analogo studio è stato eseguito per i mareografi dell’Oceano Atlantico, però, il confronto è stato effettuato con i dati AMO. Allo scopo di controllare gli esiti dello studio effettuato, in Scafetta 2013, si è provveduto ad effettuare anche un confronto con una serie plurisecolare relativa agli indici NAO e con la ricostruzione del livello del mare globale effettuata da Jevrejeva et al. 2008.

Sulla base delle analisi effettuate Scafetta 2013 conclude che tanto gli indici NAO, AMO e PDO, quanto il livello dei mari sono caratterizzati da accelerazioni soggette a variazioni con periodo decadale e multidecadale fino a 110 anni. Se il record di dati è piuttosto lungo possono essere individuati tanto i periodi più lunghi, quanto quelli più corti, se invece le serie di dati sono piuttosto brevi è possibile individuare solo i periodi di durata minore.

Restando nel campo del livello medio del mare si possono individuare oscillazioni nell’accelerazione delle variazioni di livello di periodo secolare, multidecadale, decadale e di durata inferiore. Tali periodi sono correlati in modo piuttosto significativo con i periodi di AMO e PDO. Particolarmente evidente, infine, il periodo “astronomico” di circa 60 anni che è presente in tutte le serie di dati esaminati e che caratterizza anche le oscillazioni delle temperature globali. In buona sostanza le elaborazioni effettuate consentono di affermare che, nel corso dei secoli, il livello del mare è variato con accelerazioni paragonabili a quelle attuali. Le serie di dati dei mareografi di New York e di Fremantle, infatti, mettono in evidenza che accelerazioni simili a quelle odierne furono misurate anche agli inizi del 20° secolo.

E per finire (anche se ci sarebbe tanto altro da dire perché il lavoro del prof. Nicola Scafetta è molto complesso ed articolato) una spiegazione, secondo me convincente, del motivo per cui Sallenger et al. 2012 ed altri ricercatori hanno trovato valori dell’accelerazione dell’aumento del livello del mare piuttosto elevati. L’utilizzo di serie di dati piuttosto brevi (di durata inferiore ai 110 anni) non consente di filtrare il periodo sessantennale per cui accelerazioni del tutto normali, potrebbero essere scambiate per effetti eccezionali (la serie si trova nella fase ascendente dell’accelerazione). Estrapolare tali conclusioni anche ai decenni successivi, quindi, determina risultati fuorvianti che possono indurre in errore i decisori politici.

Come si vede il lavoro del prof. N. Scafetta ci consente di guardare sotto una luce completamente diversa alcuni fenomeni che la linea di pensiero dominante imputa esclusivamente all’uomo. Anche le variazioni del trend di aumento del livello medio del mare, pertanto, potrebbero costituire un esempio di quella variabilità naturale che abbiamo messo in secondo piano anteponendo ad essa quegli effetti antropici che Scafetta 2013 non esclude a priori, ma che ridimensiona in modo considerevole.