venerdì 29 ottobre 2010

Polaroid solare con effetto "colpisci e stupisci"


Sun's snapshot shock & awe: c'è un certo fermento nella blogosfera e in particolare fra i "cavalieri dell'Ordine del Santo Contatto" iscritti all'Istituto di studi solaristici, ancora in stato di shock protratto per un possibile universo che si frantuma: quello fondato sull'impatto della variabilità solare sul clima terrestre (un paio di esempi si possono trovare, fra le righe, in questi 2 post recenti di ocasapiens e di cassandra, altrimenti si può sempre andare sull'usato sicuro chez mamma Watts o alcuni fra i suoi ben noti rimorchi più caserecci). E dunque, vai con misunderstandings più o meno voluti, ribaltamenti, rimozioni. Soprattutto rimozioni, come ci segnala in questa riposta sul suo blog Ugo Bardi.
E sì che già Lindzen, a suo tempo, ammoniva la vulgata neghista del rischio di accecamento provocato dal solarismo...

Dunque, la storia è ben nota:

. Joanna Haigh (et alii) del Blackett Laboratory dell'ICL, pubblica su Nature dello scorso 6-7 ottobre una Letter nella quale, dall' analisi - mediante un modello fisico-chimico - delle misure dello spettro solare effettuate dal satellite SORCE (in orbita dal 2003) durante la fase calante dell'ultimo ciclo solare (fra il 2004 e il 2007), risulta che la variazione dell'irradianza totale integrata su tutto lo spettro è stata molto diversa rispetto a quel che finora ci si aspettava durante la specifica fase del ciclo. Già si sapeva che, sull'arco di un ciclo solare ~undecennale, lunghezze d'onda differenti dello spettro variano con ampiezze differenti: ad es. la componente UV dello spettro solare è quella che varia di più. Inoltre si sapeva (per es. da questo precedente studio della stessa Haigh) che il RF solare è modulato dalla risposta dell'ozono ai mutamenti della radiazione UV. Qui la novità riguarda la misura precisa di queste differenti ampiezze, le relative conseguenze radiative e le forzature climatiche associate. In sostanza: la diminuzione della radiazione nell'UV è stata di 4-6 volte superiore alle attese, si veda ad es. questo grafico elaborato tramite i dati di irradianza spettrale nella lunghezza d'onda di circa 250 nm forniti dallo strumento SOLSTICE a bordo. Si noti, en passant, che il riscaldamento radiativo diretto della superficie terrestre è conseguenza - via modifica dell'altezza della tropopausa -  dell'assorbimento dell'irradianza solare nelle bande del visibile e dei vicini IR e UV, in quest'ultimo caso la radiazione con lunghezza d'onda >= 320 nm. La banda della radiazione UV ad onda più corta - come i 250 nm scelti per il grafico linkato - agisce invece prevalentemente come risposta che influenza indirettamente il clima, essendo assorbita nell'alta atmosfera dall'ozono e andando quindi a modificare la concentrazione di questo gas e i relativi ed associati accoppiamenti dinamici e radiativi fra stratosfera e troposfera. Questa variazione osservata da SORCE è perfettamente coerente con cambiamenti nella concentrazione di ozono stratosferico e mesosferico osservata da altri satelliti.
Invece nel visibile l'energia arrivata dal sole è addirittura aumentata: vedi ad es. quest'altro grafico elaborato tramite i dati di irradianza spettrale nella lunghezza d'onda di circa 580 nm, corrispondenti alla banda della radiazione gialla, forniti dallo strumento SIM a bordo. Particolarità assai "bizzarra" (apparentemente): in questo secondo caso l'irradianza spettrale è stata più forte durante il minimo del ciclo solare che durante l'ultimo massimo!
Gli impatti sull'ozono stratosferico della forte variazione nell'UV hanno indotto un effetto piuttosto inaspettato sulla radiazione in ingresso alla tropopausa (aumentando leggermente il flusso discendente di radiazione IR a causa della contemporanea diminuzione dell'ozono nell'alta stratosfera e nella mesosfera e dell'aumento dello stesso nella bassa stratosfera) e, in associazione all'incremento della radiazione nel visibile, hanno prodotto, in ultima analisi, un RF riscaldante nei bassi strati dell'atmosfera proprio quando l'attività solare è stata più bassa, contrariamente a quanto si è sempre pensato!

. Prima reazione - dopo un breve estratto su NS che ne anticipava la sostanza - da parte di motherWatts improntata sul "colpire & stupire" per poter ottenere un effetto "domin(i)o rapido".

. L'effetto domino porta alcuni cavalieri a fare la seguente associazione mentale: negli ultimi anni sole meno più forte ⇒ clima meno più caldo (ma non eravamo in conclamato global cooling accelerante?)

. Altri "esperti" patentati del global cooling oramai irreversibile pensano bene di scrivere alla Haigh manifestando tutto il loro "neghismo": la logica che li sostiene è un classico delle fallacie informali.

. No! la stessa Haigh si affretta a sconfortare chi ancora pensa che si sottostimi il ruolo del sole: "se si riuscisse a scoprire che questa particolarità è estesa anche sul lungo termine e su più cicli solari, questo potrebbe significare che finora potremmo aver sovrastimato il ruolo della variabilità solare nei cambiamenti climatici, e non sottostimato". Da notare, ancora, che se il ruolo modulatore della connessione fra GCR e nuvole fosse più forte di quel che finora è stato osservato (si veda ad es. qui), questo effetto contrasterebbe a sua volta l'ipotetico ruolo maggiormente riscaldante del sole ai suoi minimi, visto che il flusso di GCR penetrante in atmosfera è più forte ai minimi del ciclo. Riducendo ulteriormente il ruolo della sensibilità climatica ad una variabilità solare già da qualche tempo, di per sé, ridimensionata (si vedano le più recenti ricostruzioni della TSI, ad es. in questo post).

. Silenzio assoluto da allora sul fronte da parte dei cavalieri dell'Istituto.

. La cosa, se confermata (ma ci sono alcune palesi questioni ancora molto aperte, ci torno dopo), potrebbe invece ribaltare in maniera molto sensibile quel che fino ad oggi si pensava: potrebbe essere un mini shock per la comunità scientifica che si occupa della relazione fra attività solare e clima, comunità che - a dispetto della vulgata neghista - non è certamente solo afferente all'Istituto di studi solaristici.


I problemi ancora aperti:

. Il RF del sole sulle temperature superficiali è fuori fase rispetto alla ciclica attività solare, perlomeno durante questa fase discendente del ciclo 23. D'altra parte l'andamento osservato è frutto di un'indagine basata su un periodo molto breve (mostra "un'istantanea dell'attività solare", come lo ha definito la stessa Haigh) e per di più - come ha ben mostrato Gavin Schmidt sul blog id RC - quell'andamento deriva solo dalla parte iniziale del breve periodo, forse dipendente da qualche drift inaspettato da parte del satellite SORCE che era ai primi anni di rodaggio. Va comunque rilevato il fatto che le osservazioni di SORCE sono perfettamente coerenti con il cambiamento del gradiente termico della fotosfera solare, dipendente dalla stessa attività solare.

. Nelle serie storiche è comunque presente un segnale più o meno undecennale con un leggero lag (di circa 2 anni) rispetto al ciclo solare e del segno atteso. Per cui, se fosse corretto e confermato successivamente questo studio, allora o il segnale è dovuto ad altro e casualmente collima con il ciclo solare (magari potrebbe avere a che fare con l'attività geomagnetica del sole, notoriamente più forte - anche se suddivisa in 3 peaks - poco dopo il massimo del flusso solare nella frequenza radio di 10.7 Hz, ma anche in questo caso come cambierebbe il tutto se lo studio della Haigh fosse corroborato?), oppure servirebbe qualche altro meccanismo solare che compensi e superi il forcing alla tropopausa (responsabile degli effetti riscaldanti in superficie, come detto). Ma dal momento che finora non è stata dimostrata neppure una significativa amplificazione del ciclo solare...

. Il "triangolo d'oro" della scienza (comprensione fisica / osservazione empirica / modellizzazione numerica) ci impone di fare alcune domande: a) il modello utilizzato è corretto e affidabile? b) Le letture satellitari sono corrette? c) Come mai questa discrepanza fra raggi UV e luce visibile non era mai stata osservata da precedenti satelliti? E di rimando: c1) SORCE è decisamente più sensibile? c2) Oppure questa è una particolarità delle fasi discendenti del ciclo, notoriamente più lente e lunghe delle veloci fasi ascendenti? c3) O magari è frutto dell'anomalia che sembra connotare *questo* ciclo solare 23 ed è il fatto che la discesa verso il profondo e protratto minimo sia stata più lunga, la più lunga discesa verso il più profondo minimo degli ultimi 100 anni (oggi il sole è tornato in una situazione simile a quella che avevamo al termine del ciclo 14, al minimo attorno al 1912)?
Le prime due questioni sono possibili ma poco probabili, vista l'esperienza e la routine del modello in uso (a) e il fatto che le letture satellitari sono coerenti sia con l'andamento dell'ozono osservato da altri satelliti e sia con la variabilità del gradiente termico della fotosfera solare (b). Forse sta nel c il punto-chiave. Ricordiamo che questo ciclo solare è davvero molto anomalo, nel contesto secolare. Leif Svalgaard, attraverso le sue ricerche, ci mostra come alcune anomalie (riguardanti ad es. macchie e facole) siano abbastanza simili all'ultimo profondo minimo simile a questo, quello della fine del ciclo 14.
Magari lo spettro solare presenta caratteristiche differenti quando il sole è in uno stato di attività letargica molto profonda, come questo. Qui sarebbe davvero utile avere delle misurazioni (se esistono) ricostruite della concentrazione di ozono stratosferico risalente ai primi anni del XX secolo: sono in partenza per Basilea, magari domani lo chiedo a Brönnimann (che vedrò alla conferenza a margine di questa mostra), lui ha ricostruito alcuni importanti parametri in alta troposfera e in stratosfera risalenti fino ad oltre 100 anni fa (vedi ad es. qui o qui).


Tutta la questione di cui ho parlato nel post è ancora agli albori, se si presenteranno novità la inserirò in uno dei prossimi post della serie (per ora ferma a 4) dedicata al sole.


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Update 3/11: purtroppo le ricostruzioni della concentrazione di ozono arrivano fino agli anni 20 del pioniere Dobson (total ozone data da Oxford dal 1924, da Arosa dal 1926 sono i dati più vecchi...), ma indirettamente forse si può ancora risalire. Spunto suggerito a Brönnimann che ha colto e magari diventa stimolo per future research in quell'ambito specifico. Contatterà il gruppo della Haigh (ma secondo me forse ci aveva già pensato e magari lo ha già contattato...:-D

Intanto SORCE continua a mostrare dati di irradianza spettrale solare con un andamento apparentemente coerente con il lavoro della Haigh, che - ricordo - contemplava il periodo aprile 2004 - novembre 2007. Questo grafico mostra l'andamento dei dati di irradianza spettrale nella λ di circa 250 nm, corrispondenti alla banda della media radiazione UV (sopra) e risp. nella lunghezza λ di circa 700 nm, corrispondenti alla banda della radiazione rossa (sotto) da gennaio 2008 ad oggi. Si vede bene come, dopo il minimo del ciclo 23 e l'inizio del ciclo 24 (attorno a dicembre 2008), la radiazione UV inizi a salire mentre quella nel visibile inizi a scendere...
what's goin' on?

4 commenti:

  1. Grazie, attendevo proprio un tuo post chiarificatore sull'argomento (e leggerò con interesse i futuri approfondimenti).

    Buon viaggio

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  2. Grazie! Aggiorno il post entro giovedì (poi sarò via fino a sabato, prima andrò a Torino da Mercalli e poi nelle Langhe...). Cmq per i prossimi post sulla serie del sole occorre aspettare ancora un po'.

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  3. Telegraph Cove2 novembre 2010 23:58

    Ciao Steph.
    Torno a scrivere dopo qualche mese di forzato riposo dovuto a problemi fisici.
    Vedo che i tuoi post sono sempre interessanti.
    Questo in particolare affronta il tema di un nuovo studio che va a sovvertire alcune linee di pensiero che sembravano ormai consolidate (istituti a parte..)

    I dubbi che poni alla fine del post sono condivisibili ...
    il sole che scalda leggermente di più al minimo dell'attività ed il riscaldamento che viene compensato dalla maggiore nuvolosità ...
    risultato effetto del sole quasi nullo ... (modesto si ma quasi nullo mi sembra troppo)

    Vediamo come il mondo scientifico valuterà lo studio della Haigh.
    Tienici informati !

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  4. Telegraph Cove3 novembre 2010 00:01

    @ Steph
    p.s. Attendo sempre il post sui dataset.

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