(Dove è) finito il GW? / 5

"È il destino del climatologo quello di vedere frustrati anni e anni di lavoro e ricerche"

Mentre continua una certa dissonanza cognitiva fra l'ottusità spazio-temporale di chi sentenzia artisticamente la fine del GW e la generosità della nuda e cruda realtà fattuale - ponendo il 2010 molto probabilmente nei top 3 da inizio serie strumentale e forse pure ai vertici - , nel mondo di una parte della ricerca si cerca di dare una risposta all'impellente domanda molto trendy del titolo del post (per es. ne hanno recentemente parlato anche su climalteranti riferendosi a 3 spendidi post di Pasini about it).

Già avevo segnalato in questo post natura ed origine della questione, sottolineando come il tutto fosse - in una parodia di una famosa avventura - una delle attuali "missioni" che vedono direttamente coinvolti in primis "i predatori" Indiana Kevin "it's a travesty" Trenberth (IKT) e - per via epistol@re e con pieno appoggio - sir Roger "Belloq" Pielke sr (RBP), qui un update della discussione dal suo blog.

Dal 2005 non si riesce più a trovare, nel sistema terrestre attualmente monitorato, una parte dell'energia che i satelliti sembrerebbero aver misurato. Nonostante una sempre più grande caccia. Mancano "all'appello" circa 0.5 Wm^-2, metà dello squilibrio fra energia entrante e energia uscente nel sistema terrestre. Cosa è successo da 5 anni a questa parte? Dove è finita l'energia mancante?

L'energia che forza e alimenta il sistema climatico arriva dall'esterno, dal sole; questa stessa energia (termodinamicamente ad entropia maggiore) viene poi dissipata in vari processi e redistribuita nei vari elementi all'interno del sistema geofisico (oceani, atmosfera, criosfera...), infine una parte di essa viene riemessa verso lo spazio esterno al sistema. Quest'ultima, come ben si sa, è modulata da composizione chimica e opacità dell'atmosfera che forzano - a loro volta - il sistema globale attraverso un "accumulo" dell'energia fuoriuscente e quindi influenzando il clima globale via graduale modifica termica. Basics.

Il bilancio energetico globale (e di rimando l'andamento climatico sul lungo periodo) è forzato da queste variazioni nei flussi di energia. Nessuno ci impedisce di chiederci, tuttavia, in che modo e luogo una variazione nei flussi di energia, per soddisfare il bilancio, abbia potuto incidere sul sistema.

Cominciamo con le temperature globali dell'aria: nell'ultimo lustro, queste hanno continuato ad essere calde, decisamente sopra la media pluriennale, ma - al di là della sempre delicata questione dei trend (come visto in precedenti puntate, ad es. qui o qua) - sembrerebbero subire una sorta di (pseudo)-stasi (qui una possibile concausa?).

Nessuno pretende che il GW monitorato attraverso le temperature dell'aria continui ad aumentare in maniera lineare, ogni anno sempre più caldo del precedente, non c'è nessuna ragione fisica che ne giustifichi un simile andamento (vedi ad es. questo post). Tuttavia - come in effetti suggeriva già nel 2003 RBP - forse la misura delle temperature globali (soprattutto in prossimità dei suoli e della superficie del mare), pur importantissima per le enormi implicazioni biogeochimiche connesse, dà solo informazioni parziali sulla reale capacità del sistema di accumulare energia. E quindi andrebbero monitorati meglio anche i flussi che circolano al suo interno e che, ad es., ne caratterizzano le sue oscillazioni "fluttuali".

Le fluttuazioni climatiche di breve periodo sono, in primis, risposte del sistema alla sua variabilità interna. Sappiamo che la principale sorgente di questo tipo di variabilità naturale - che agisce su scala interannuale - è l'ENSO: dal 2005 abbiamo avuto 2 occasioni nelle quali l'energia si è scaricata (e l'ultima volta, nel corso degli ultimi 12 mesi, in modo massiccio), corrispondenti alle fasi di Nino del 2006/07 e del 2009/10; in una sola occasione (ma protratta su 2 anni e in modo abbastanza intenso) l'energia si è accumulata, corrispondente alla Nina fra il 2007 e il 2009. Ma una situazione così fugace e, su 5 anni, tendenzialmente quasi in equilibrio può davvero essere corresponsabile di una tale mancanza di energia?

Teniamo anche presente che l'ENSO, in quanto variabile interna, non va ad agire sui forcing radiativi, ma semmai li "maschera" trasferendo l'energia accumulata dal sistema all'interno del sistema stesso: ad es. redistibuisce le sorgenti di evaporazione e gli associati flussi di calore latente, amplificando nel caso del Nino (o riducendo nel caso della Nina) l'evaporazione dalle zone oceaniche tropicali, raffreddandone (o riscaldandone) in seguito le acque e, parallelamente, favorendo (sfavorendo) la convezione sulle aree oceaniche più calde (più fredde). In sostanza l'ENSO "sposta" le aree di immissione di vapore e, per la legge di C-C, ovviamente anche quelle nelle quali il vapore ricondensa. Il calore viene così trasmesso dagli oceani all'atmosfera (attraverso l'evaporazione), rilasciato sottoforma di calore latente (attraverso la condensazione) e redistribuito teleconnettivamente attraverso le avvezioni in atmosfera (a 35° di latitudine l'atmosfera è responsabile di quasi l'80% del trasporto meridionale di calore nel NH e di più del 90% nel SH).

In questi ultimi 5 anni l'Artico, da par suo, sembrerebbe essere entrato in una nuova fase di equilibrio dinamico instabile. I minimi da record della banchisa artica del 2007 e del 2008 (con il 2010 assai vicino, forse fra i due) e la forte riduzione dello spessore di questi ghiacci artici, unitamente alla continua perdita generale di massa dell'apparato glaciale globale, sono però sufficienti per spiegare gran parte dell'energia mancante?

Sappiamo che poco più del 90% dell'energia in eccesso nel sistema finisce negli oceani e viene qui spesa per riscaldarli, mentre solamente poco più del 2% contribuisce alla fusione glaciale. Quest'ultimo processo, quindi - nonostante un'accelerazione della perdita di massa glaciale nelle piattaforme glaciali groenlandesi e antartiche (vedi qui risp. qui) che ha senz'altro richiesto dosi extra di energia -, risulta abbastanza trascurabile nel problema sollevato, quello della differenza fra energia misurata dai satelliti al TOA e quella accumulata nel sistema terrestre (e misurata dai vari sensori adibiti, dopo "scrematura" dei vari bias e relative correzioni al fine di ottenere serie storiche omogenee).

Nella ricerca affannosa del "calore perduto", dobbiamo giocoforza focalizzare la nostra attenzione sull'oceano. E infatti seguiamo il suggerimento proposto dal "main raider" IKT nel suo scambio epistol@re blow-by-blow con RBP (e con Josh Willis as guest star): in particolare questa risposta di IKT racchiude probabilmente la chiave del mistero.

∧∨∧∨∧∨∧∨∧∨∧∨

Via, per stemperare la tensione dell'attenzione, ecco un bell'intermezzo con un dolce Glenn...

∧∨∧∨∧∨∧∨∧∨∧∨

Riprendiamo(ci): IKT suggerisce (e si auspica) di

(1) "scandagliare" le profondità oceaniche, anche al di sotto dei fatidici 700 m;

(2) cercare nel bacino artico, anche al di sotto del pack.

RBP, da par suo, concorda con gli auspici generali sul miglioramento del monitoraggio dei flussi di energia e concorda anche con il punto (2) ma continua a non capire in che modo un surplus di energia possa essersi rapidamente trasferito ai piani più bassi dell'oceano senza che quelli che abitano al pianterreno e nel primo sottoscala non se ne siano accorti...

4 papers recenti cercano di dipanare il dubbio:

. dei risultati di questo se ne era già parlato in questo post (andare direttamente al link finale dal forum di MNW), anche e soprattutto a margine della segnalazione dei diversi bias di cui soffriva la rete di rilevazione oceanica, sia con i "vecchi" sistemi batimetrici sia all'inizio della messa in funzione della flotta Argo (si veda per es. qui, qui e/o qui: ne parlavano anche i due con Josh Willis nel blog di RBP).

. dei risultati di quest'altro, sembrano essere convinti (ma con motivazioni differenti) entrambi i due "predatori". Tuttavia , mentre per RBP la cosa evidente e robusta si limita solo ai primi 700 m, per IKT - scettico sui metodi di analisi e su alcune stime, per lui un po' "conservative" dal momento che i dati dell'OHC fino a 700 m coprono solo una porzione del volume degli oceani - quel che (più) conta è che Karina Von Schuckmann et al. (dell'IFREMER di Brest) abbiano segnalato effettivamente un trasferimento di energia nelle profondità oceaniche sotto i 700 m e fino a 2 km.

A margine, IKT ricorda a RBP che il riscaldamento delle profondità oceaniche passa sì necessariamente dalle zone oceaniche subsuperficiali, tuttavia questi flussi richiedono misure supplementari perché potrebbero benissimo essere associati a fenomeni come movimenti convettivi o la MOC (vedi anche qui o qui) o l'ENSO.

Indirettamente, IKT ricorda anche quanta energia occorra per aumentare di 1 mm il livello del mare (sia come fattore eustatico che sterico) e come la quantità di questa energia sia a sua volta dipendente dalla sua localizzazione verticale (a causa del coefficiente di espansione termica), ne avevo discusso qui. Fatti due calcoli spannometrici (e considerato l'aumento del livello del mare osservato nel frattempo), risulta che lo sbilancio energetico di 0.9 Wm^-2 soddisferebbe poco più della metà del trasferimento di calore avvenuto nel sistema climatico (nella sua componente oceanica) nell'ultimo decennio *se* questo surplus di energia si fosse tutto accumulato nei primi 700 m dell'oceano; ma se invece l'energia si fosse depositata al di sotto, lo squilibrio soddisferebbe praticamente quasi tutto il trasferimento di calore! Quindi, effettivamente, anche una stima indiretta mediante effetto termosterico confermerebbe quanto scritto sopra: una parte importante del calore mancante potrebbe essersi riversato là sotto.

. in un altro lavoro (qui) sono stati calcolati i trend di temperatura e i relativi flussi di energia nelle profondità oceaniche globali degli ultimi 2 decenni: al di sotto dei 4000 m (e fra 1000 e 4000 m per le regioni che circondano l'Antartide) gli oceani globali sembra stiano accumulando energia equivalente a circa il 20% del calore mancante a soddisfare lo sbilanciamento energetico al TOA. I risultati ottenuti dal precedente lavoro si concentravano solamente sui primi 2000 m di profondità: questione di interpolazione nello spazio e nel tempo, dunque?

. da ultimo segnalo questo recente lavoro, a cui hanno contribuito gli autori delle diverse ricostruzioni dell'OHC (frutto di variazioni nel tempo di sistemi di misura e copertura spaziale e quindi, come segnala IKT, molto disomogenee), nel quale vengono rianalizzati i dati oceanici dei primi 700 m al fine di fornire una stima più accurata dell'evoluzione dell'immagazzinamento di energia dal 1993 al 2008. Risultato? L'accumulo di energia, nonostante il relativo appiattimento recente, è comunque superiore a quanto si stimava in precedenza nei modelli ed è dello stesso ordine di grandezza della missing energy cercata.

Sul punto (2), relativo all'accumulo di energia nel mar glaciale artico: pur nella cautela imposta da un monitoraggio giovane e ancora poco fitto che ne può influenzare le stime, ci sono in effetti alcuni segnali che vanno nella direzione sospettata da IKT. Vedere ad es. questo libro, oppure qui, qui o qui (con significativa figura qui: alcune sezioni oceaniche con relativa rappresentazione, nel tempo, della propagazione delle miti acque atlantiche attraverso l'aloclino artico), spunti tratti da questo report di un recente meeting sul tema.