Il rapporto degli isotopi stabili dell’ossigeno ( δ18O) è spesso utilizzato in paleoclimatologia come dato di prossimità della temperatura. L’atollo di Palmyra si trova nel Pacifico settentrionale e fa parte delle Sporadi Equatoriali; Dee et al.,2020 (disponibile a pagamento) hanno ricavato dai coralli presenti sull’isola una serie di δ18O, con risoluzione mensile, su tre intervalli temporali distinti che sono inseriti nel periodo caldo medievale (MWP), nella piccola era glaciale (PEG o LIA) e nel periodo caldo moderno (MP) e che coprono rispettivamente gli anni 1150-1464, 1635-1703, 1886-2006.
Le tre serie sono dati di prossimità (proxy) per ENSO (El Niño Southern Oscillation), tanto che in figura 2, per il periodo moderno, è possibile identificare eventi El Nino e La Nina almeno dal 1957.
Dee e colleghi usano nel loro articolo la serie proxy di figura 1 per quantificare una possibile relazione tra ENSO e i vulcani (identificata nei modelli) e concludono che, nella migliore delle ipotesi, la relazione è debole; che il forcing da vulcani è stato esagerato in fase di modellazione e che in realtà è nettamente inferiore alle oscillazioni proprie. Scrivono gli autori nell’abstract:
Our results suggest that those models showing a strong ENSO response to volcanic forcing may overestimate the size of the forced response relative to natural ENSO variability
Prima di lasciare questa sezione, è bene evidenziare che il δ18O continua ad essere, come è sempre stato, un dato di prossimità per la temperatura e a titolo di esempio confronto in questa figura il quadro in basso di figura 1 con la temperatura globale GHCN NOAA, sia dell’oceano che di terra+oceano, che è stata scalata a δ18O invertendone il segno e sottraendo 5.
Analisi della serie di Dee et al., 2020
Qui sono interessato ad analizzare tre serie che coprono un ampio arco temporale, che sono rappresentative di ENSO e che possono essere usate per confrontare serie climatiche “antiche” e “vecchie” e ipotesi di influenza di ENSO.
Intanto, se osserviamo questi dati sulla stessa scala, come in figura 1, sembra che gli eventi caldi e freddi siano distribuiti nei tre periodi con una frequenza simile: non sembra che ci siano stati trend particolari nell’occorrenza di eventi ENSO. Si nota soltanto un’evoluzione della temperatura (cioè del δ18O) che da inizio serie al 1280 circa sale al ritmo di 0.0035 permille/anno (solo un po’ più della metà del ritmo moderno di 0.0065 permille/anno); durante la LIA si osserva una leggera discesa che nel periodo moderno diventa la forte salita citata sopra. In figura 3 sono mostrati gli spettri Lomb di δ18O nei tre periodi climatici selezionati da Dee.
Dagli spettri si può evidenziare che i massimi di periodo più alto (20-70 anni) variano da sezione a sezione e che, quindi, la loro presenza dipende dall’intervallo temporale considerato. Solo il periodo di 227 non viene paragonato perché gli altri due intervalli non sono abbastanza estesi da permettere una definizione corretta di quel massimo. Solo i periodi 2-9 anni si conservano nel tempo e testimoniano la costanza del fenomeno El Nino da almeno 870 anni.
Se prendiamo in considerazione la teoria che Ilya Serykh e collaboratori (Istituto di Oceanografia Shirshov, Dipartimento di Fisica, Università di Mosca) portano avanti da diversi anni (v. bibliografia, solo abstract. Full text per Uenohara et al, 2013), i periodi che in più occasioni ho chiamato “tipici de El Nino”, tra 2 e 9 anni, sarebbero (sub- e super-) armoniche del periodo di nutazione lunare (ciclo della linea dei nodi) di 18.6 anni; del ciclo delle macchie solari di 11 anni e del ciclo di Chandler (Chandler wobble) di 14 mesi (1.17 anni) e in particolare sono generati da 18.6 /2,/3,/4; 11 /2,/3,/4, 1.17 *2,*3,*4 che forniscono rispettivamente i valori (in anni):
| Per. | 2 | 3 | 4 | Note |
|---|---|---|---|---|
| 18.6 | 9.3 | 6.2 | 4.65 | Due trovati |
| 11 | 5.5 | 3.66 | 2.75 | Trovati massimi vicini. Il problema è la precisione con cui confrontare i valori. |
| 1.17 | 2.34 | 3.51 | 4.7 | Trovati questi massimi, ma il problema è decidere se sono super-armoniche del Chandler wobble o sub-armoniche di 18.6 e di 11 anni. Oppure se in realtà sono la stessa cosa. |
Questi valori, almeno in parte, sono presenti nello spettro (figura 3) della serie di Palmyra, ma il problema è quello di stabilire se i massimi osservati sono assimilabili alle armoniche (ad esempio: i 5.5 anni di 11/2 (prima sub-armonica di 11 anni) sono i 5.5 anni dello spettro della prima parte dei dati di Palmyra, e sono anche i 5.7 anni della seconda parte e i 5.7 anni della terza? E lo stesso vale per 4.65 e 4.8; 2.75 e 2.9; 9.3 e 9.4 o 9.2).
In altre parole, quale precisione dobbiamo avere quando confrontiamo i picchi osservati con la teoria? E come calcoliamo la precisione in frequenza dei picchi osservati?
E i picchi teorici simili, tipo 4.65 e 4.7; 3.66 e 3.51, che derivano da armoniche di cicli diversi, devono poter essere distinti o sono in realtà la stessa cosa? Ancora, è possibile vedere sempre le armoniche e mai i periodi principali (le armoniche “zero”)? E perché questi massimi principali si osservano (ad esempio la nutazione lunare) in fenomeni come le piogge, sparse in varie regioni del pianeta e non nell’evento che dovrebbero maggiormente condizionare, cioè ENSO?
L’uso della teoria SNA o strange nonchaotic attractor è molto interessante, ma, almeno a me, pone molte domande quasi tutte di risposta non facile o indeterminata. Ma questa teoria merita attenzione e in future analisi spettrali de El Nino ho intenzione di porre l’accento anche su quanto viene da essa espresso. Per questo ringrazio il dottor Ilya Serykh che in un commento privato a questo articolo su CM mi ha messo sull’avviso rispetto a qualcosa che non conoscevo.
Bibliografia
- Eduardo Andres Agosta: The 18.6-year nodal tidal cycle and the bi-decadal precipitation oscillation over the plains to the east of subtropical Andes, South America, Int. J. Climatol., 34, 1606-1614, 2014. https://doi.org/10.1002//joc.3787
- Sylvia G. Dee, Kim M. Cobb, Julien Emile-Geay, Toby R. Ault, R. L Charles, No consistent ENSO response to volcanic forcing over the last millennium, Science, 367,6485, 1477-1481, 2020 (27 March). https://doi.org/10.1126/science.aax2000 (Abstract, paywalled)
- Nazzareno Diodato, Fredrik Charpentier Ljungqvist, Gianni Bellocchi: Monthly storminess over the Po River Basin during the past millennium (800–2018 CE), Environ. Res. Commun, 2, 2020. https://doi.org/10.1088/2515-7620/ab7ee9
- Serykh I.V., Sonechkin D.M.: Nonchaotic and globally synchronized short-term climatic variations and their origin, Theoretical and Applied Climatology, 137. No. 3-4, 2639–2656, 2019 https://doi.org/10.1007/s00704-018-02761-0
- Serykh I.V., Sonechkin D.M., Byshev V.I., Neiman V.G., Romanov Yu.A. Global Atmospheric Oscillation: An Integrity of ENSO and Extratropical Teleconnections, Pure and Applied Geophysics, 176 No 8,3737–3755, 2019b. https://doi.org/10.1007/s00024-019-02182-8 (Abstract)
- Serykh I.V., Sonechkin D.M. El Niño forecasting based on the global atmospheric oscillation, International Journal of Climatology, 2020. https://doi.org/10.1002/joc.6488 (Abstract)
- Seiji Uenohara, Takahito Mitsui, Yoshito Hirata, Takashi Morie, Yoshihiko Horio and Kazuyuki Aihara Experimental distinction between chaotic and strange nonchaotic attractors on the basis of consistency, Chaos, 23, 023110, 2013. https://doi.org/10.1063/1.4804181
| Tutti i dati e i grafici sono disponibili nel sito di supporto |
Caro Franco,
due grazie: uno per la segnalazione della SNA, l’altra per tutti i punti interrogativi che chiudono il tuo articolo.
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Tanto per la SNA che per i tuoi dubbi circa la comparazione dei picchi di potenza nelle varie serie di dati, non posso esserti di nessun aiuto, in quanto i tuoi dubbi sono i miei ed ho cercato di metterli in evidenza anche in altri interventi a commento dei tuoi articoli.
Il ringraziamento vale per il messaggio di fondo che permea tutto il tuo articolo: bisogna studiare e capire, capire e studiare.
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E’ folle chi sostiene che in ambito climatico (ma non solo climatico), abbiamo già capito tutto e non resta che definire i dettagli. Dopo circa un decennio dedicato ad approfondire i meccanismi del clima, mi rendo conto di avere molti più dubbi, di quando ho iniziato questo percorso.
La cosa però non mi stupisce, né mi spaventa: molti prima di me si sono resi conto di tutto questo e ciò mi tranquillizza, perché essi rispetto a me sono dei giganti.
Potrebbe sembrare presuntuoso da parte mia paragonarmi ad essi, ma io non cerco nessun confronto, apprezzo il loro insegnamento e mi riconosco nel loro atteggiamento di fronte alla vita.
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Più studio e più mi accorgo di non sapere; ad ogni anno che passa mi rendo conto che sono più le cose da scoprire che quelle che abbiamo scoperto e, quindi, che la lezione vichiana è sempre attuale. E quando mi guardo allo specchio non posso fare a meno di pensare alle parole immortali del grande Bardo: “ci sono più cose in cielo ed in terra, Orazio, di quante ne sogni la tua filosofia”.
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Il tuo articolo ha suscitato in me queste sensazioni e di ciò ti ringrazio.
Ciao, Donato.
Caro Donato,
grazie a te per le belle parole e sono lieto che il mio articolo abbia suscitato in te sentimenti profondi, per buona parte “a mia insaputa”, dovuti cioè alla tua sensibilità.
Quanto dici sui dubbi che crescono, è l’essenza della curiosità scientifica e deve essere così. Ogni tanto, non essendone appassionato, leggo resoconti calcistici, ma non mi viene mai nessun dubbio su quello che leggo in quanto assorbo tutto passivamente, senza interesse. Se hai interesse, hai dubbi perché vuoi capire. Ciao. Franco