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?

venerdì 22 ottobre 2010

Set the controls for the heart of the sun

"If in our climates, the industry can avoid to directly use the solar heatit will necessarily happen a day where it will be forced well to come back to the work of the natural agents, because of the lack of combustible. That the reserves of coal and oil provide it a long time again their enormous calorific power, no doubt about that. But these reserves will exhaust themselves undoubtedly[...]. One must conclude that it is prudent and wise not to fall asleep in this regard on a misleading security"


Excerpts rizomatici tratti da alcune conferenze/presentazioni/poster/speech recenti che ho avuto modo di seguire (per es. al festival della geografia di St Dié des Vosges 2010, a Create Impact 2010 e ad un un paio di altri exposé) associati a liberi flussi collaterali. Possibile fil rouge: il ruolo del sole nel clima e il controllo e lo sfruttamento efficace della sua energia.

Sunsets: come i tramonti che rischiaravano i concetti stocastici sparati - su un pubblico ammutolito fra il quale c'ero anch'io munito di Moleskine e iPhone - dal Cavaliere dell'Ordine del Terrapiattismo francese (anche qui) nonché prof. riduzionista, semi-pensionato, semi-dilettante, accusato più volte di frode e truffa scientifica e quindi accolito dell'"allegro"Allègre (si veda la voce B qui) Vincent Courtillot  (qui, qui o qui alcuni estratti di una conferenza del 2009 più o meno in fotocopia, qui o qui qualche papero), per il quale - nonostante tutto, nonostante la statistica, nonostante la molteplicità e ad ottobre 2010! - 
1) la CRU non ha fornito dati pubblici per alimentare il complotto di bubblesgate,
2) la ricostruzione delle temperature giornaliere di 44 stazioni europee, senza nessuna omogeneizzazione e a random walk, mostra una fluttuante stabilità secolare fino al 1986 e poi shifta in su e rimane stabile dal 1987 onwards rendendone l'andamento caotico, non lineare, stocastico e frattale e, in ultima analisi, inefficace se usato su scala più ampia, 
3) l'ampiezza della variabilità delle sunspots solari è pari a  perché va da 0 (es. Maunder) a X, 
4) siamo in pieno global cooling post-1998 e la litania è inscenata nascondendo il motivo per il quale lui usa solo la ricostruzione HadCRUT,
5) la temperatura media, dal punto di vista termodinamico, non è una temperatura,
6) fare il McInqyre francese della situazione - chiedendo dati e pretendendo di averli subito gratis in barba alle leggi del mercato - lo fa sentire un po' più vicino alla pensione,
7) il principio di precauzione del rischio 0 è un nonsense perché il log(0) = - ∞, 
8) i modelli non tengono conto dell'azione dei GCR ma lui non tiene conto delle correlazioni spurie e della debolezza dell'azione dei GCR, 
9) i modelli non tengono conto della variazione dei minimi solari nella maniera suggerita da Scafetta  ma lui non tiene conto delle più recenti ricostruzioni ad es. di Svalgaard (figuriamoci dello snapshot della Haigh),
10) la stratosfera non esiste e la Terra è (appunto) piatta e tutta nera :-D
Nulla di sorprendente, comunque: il tutto - al recente festival della geografia - era "modulato" dal gruppo LCNNTPSLT presieduto dalla geografa dell'eclettismo acuto Sylvie Brunel, per la quale l'antiretorica dell'anticatastrofismo è la retorica dello spazio-tempo senza le fondamenta della fisica. In barba anche a Von Humboldt.


☀ Dusks: come i crepuscoli baluginanti di mille Battaglia (e dei loro accoliti)...


☀ Aurora: come i primi bagliori che - nelle intenzioni della società algerina NEAL - dovrebbero portare il sole del Nord Africa in Germania attraverso impianti fotovoltaici di nuova generazione e una rete elettrica da 6000 MW di 3000 km che passerà attraverso la Sardegna, il Nord Italia e la Svizzera.

☀ Sunrises: come l'alba dei mega progetti solari Desertec e Infinia (guest stars a CI2010) con obiettivi chiari, precisi e allettanti. Nel primo caso (Desertec, con ABB, Siemens e Munich Re fra i soci fondatori) soddisfare gran parte del fabbisogno energetico nei paesi del Nord Africa e del Medio Oriente e garantire la copertura del 15% della domanda di elettricità dell'intera Europa entro 40 anni. Ma già dal 2015 (dopodomani...) l'energia elettrica prodotta dalle centrali solari a concentrazione e dalle turbine eoliche dovrebbe iniziare ad alimentare le lampadine europee. Nel secondo caso (Infinia) migliorare l'efficienza e il modo con il quale l'energia solare viene/verrà usata.
Viviamo tempi interessanti...


☀ Sungreen: come il sole e la fotosintesi delle nuovissime versioni ultra-sottili delle celle fotoelettrochimiche, le DSSC alias celle Grätzel (anche qui e qui) dal nome del loro inventore, il premio Balzan 2009 e MT Prime 2010 Michael Grätzel (EPFL), h-index 114, > 500 pubblicazioni, > 40 co-invenzioni all'attivo, contributi ai podcasts GC/CS (un video qui).

mercoledì 20 ottobre 2010

Occam

Se uno ricama su tele da stendere pietosamente su terre piatte, come minimo si aspetta di riceve in regalo un telaio con una miglior sistemazione della matassa da dipanare.

Se uno sfoglia carciofi alla ricerca del cuore perduto di un problema, come minimo si aspetta sì di trovare amare equazioni ma perlomeno di capirci qualcosina in più della fatidica mazza.

Se uno guarda il passato e vede delle cose causate da delle robe, come minimo dall'osservazione delle cose del presente si aspetta che le robe possono anche non essere le stesse cause.

Se uno qui adesso sente un ronzio elettrico provenire dal bagno, come minimo si aspetta di vedere in funzione un rasoio e non una scavatrice.

Ecco:
se il telaio non dipana nulla e anzi
se le equazioni sono talmente amare
che si scambia il passato con il presente 

allora ben si capisce perché si vuole far accettare la scavatrice. Così, alla cieca, senza mostrare nulla, e anzi pretendendo addirittura, a volte, che sia un'astronave. Pretendere di smontarla pezzo per pezzo, in questo caso, sarebbe il minimo.

Ecco perché è un rasoio. Fino a prova del contrario.

domenica 17 ottobre 2010

Adieu Benoît...

Breve omaggio ad un grande che ci ha lasciati ieri l'altro: il matematico "dissidente" e "collaterale" Benoît Mandelbrot (vedi anche qui), padre della geometria frattale e di uno schema di osservazione, descrizione, produzione e riproduzione della realtà innovativo e abbastanza rivoluzionario. Niente linearità, niente dimensione liscia e piatta nel mondo e in natura, ma bensì rugosità e porosità e invarianza di scala a diversi ordini di grandezza. Le coste norvegesi, le felci, i broccoli romani e le reti neurali. E il tempo meteorologico, Lorenz e gli attrattori, la pioggia e il caos deterministico.

Ricordo ancora bene la vivida impressione che mi fece la mostra organizzata al liceo - doveva essere più o meno la metà degli anni 80 - sui frattali: il prof di matematica ce li introdusse con un approccio molto creativo e per me, giovane mente assetata di novità, fu una gran scoperta. Estetica e matematica, geometria e bellezza. E un pizzico di magia. Soprattutto quel "sense of wonder" che già avevo esperito nella fantascienza più speculativa. Davvero un bello stimolo. A ripensarci (anche se la mente, nel ricordare, crea spesso inganni....frattali :-), fu forse in quell'occasione che decisi (con maggior spinta inerziale) di indirizzare i miei futuri interessi verso le scienze geofisiche.

Omaggio in più parti:

∴ tre post in cui si parla di "fluttualità", equilibri dinamici, tipping points e biforcazioni: qui, qui e qui

∴ il mitico insieme di Mandelbrot: qui

∴ universi in 3D: qui e qui

∴ una delle sue ultime apparizioni al TED, lo scorso mese di febbraio: qui

∴ la previsione fatta con Nassim Taleb (docente americano di Scienze dell'Incertezza e autore del discusso quanto fortunato saggio "Il cigno nero") della recente e attuale crisi finanziaria effettuata 3 anni prima e con tanto di ammonimento sui rischi: tradotta da Sylvie Coyaud per il sole24ore qui

∴ bonus track associato: un video introduttivo sulla teoria delle stringhe di energia: qui

ΩΩΩΩΩΩΩΩ

If possible - dopo Climate Impact 2010 mercoledì prossimo a Thun e Brönnimann il 30 ottobre a Basilea a margine di questa mostra -  sarò a Berna al dipartimento di climatologia dell'Ub a seguire la promettente conferenza che  Didier Sornette terrà il primo novembre sul "suo" tema dei "Dragon-Kings" applicati alle predizioni delle crisi, con libertà di excursus alle dinamiche del clima.

La figura e il ricordo di Benoît - ne sono certo - in un modo o nell'altro accompagneranno lo speech.

sabato 16 ottobre 2010

Be the rain | Blog Action Day 2010

Riprendo il *deserto d'acqua* (primi post qui e qui) e lo affianco al Blog Action Day 2010 che ha proprio l'acqua come tema di discussione e sensibilizzazione (vedi ad es. anche qui e qui).

A questo scopo, oggi MS presenta - in anteprima - le principali conclusioni (suddivise i 4 brevi paragrafi, dedicati ad altrettanti effetti e sindromi) a cui giunge un gruppo di lavoro afferente al NCAR che ha studiato gli effetti (presenti e futuri) indotti dal cambiamento climatico in corso sul ciclo idrologico e in particolare sulle precipitazioni. Lo studio è stato presentato durante un meeting sullo sviluppo sostenibile (organizzato dalla WMO) lo scorso febbraio e il lungo draft tratto dallo special issue della conferenza (revisionato recentemente) verrà pubblicato il mese prossimo su Climate Research (edizioni IR). Torneremo comunque, più avanti, a parlare del ciclo idrologico con un ulteriore approfondimento.

Non piove che sul bagnato
L'aumento delle temperature porta a più evaporazione (processo che richiede energia fornita dal sole o dalla radiazione ad onda lunga discendente), quindi essiccamento superficiale e associato aumento di intensità e durata delle siccità.
Ma parallelamente aumenta il contenuto di vapore acqueo in atmosfera perché la capacità di trattenere acqua, da parte dell'aria, aumenta del 7% per ogni grado C di riscaldamento, secondo la relazione di Clausius-Clapeyron (C-C) e, nello stesso tempo, l'umidità relativa - per evidenti legami con la forza della circolazione generale dell'atmosfera e con gli effetti di essiccamento nei rami discendenti delle sue celle meridiane o longitudinali ma anche per evidenze osservative satellitari - rimane pressoché invariata. L'effetto prodotto dalla relazione C-C è molto più importante al di sopra degli oceani (laddove c'è umidità abbondante) e al di sopra dei continenti fra le medie e le alte latitudini in inverno (laddove e quando c'è sufficiente umidità fornita da avvezioni di aria caldo-umida associata ai cicloni extra-tropicali).
Le disparità fra aumento di umidità (a causa della C-C) e mutamento molto meno forte nella quantità totale di precipitazioni porta ad avere cambiamenti nella natura e nelle caratteristiche delle precipitazioni stesse, che diventano più intense ma meno frequenti, aumentando quindi il rischio di alluvioni (al netto del land use change).
Evidenze osservative (vedi ad es. quiqui o qui) mostrano come sia il primo sia il secondo processo stiano aumentando (nel secondo caso,  l'aumento di umidità vicino alla superficie si accompagna all'incremento del contenuto totale di vapore nella colonna verticale di atmosfera, cioè la cosiddetta acqua precipitabile, soprattutto - in quest'ultimo caso - al di sopra degli oceani caldi delle warm pools e seguendo le fluttuazioni ENSO).

Il ricco più ricco e il povero più povero
In assenza di cambiamenti nei venti, incrementi nell'evaporazione e nell'umidità portano ad un maggior trasporto di umidità dalle zone di divergenza subtropicali sia verso le zone di convergenza tropicali e sia verso le zone perturbate delle medie latitudini, in maniera tale per cui le aree più umide divengono ancora più umide e quelle secche ancora più secche, nella tipica sindrome della forbice degli estremi. Questo pattern è simulato nel modelli climatici ed è previsto che continui in futuro, ma già oggi se ne possono osservare i sintomi (vedi ad es. qui, qui o qui).

 ➚ Stanghetta sempre più in alto
Al contempo, però, temperatura potenziale equivalente e instabilità associata più elevate favoriscono una  circolazione di Hadley più stretta e profonda, con convezione più forte e piogge più intense.
Ma quest'ultimo aspetto, alterando la stabilità statica, non fa che rialzare il livello alla cui quota si formano le precipitazioni, con il risultato di diminuire ai bordi delle zone di convergenza poiché, per innescare la convezione, occorre maggior instabilità.
Quindi ci sono cambiamenti nei venti che modificano la sindrome del ricco più ricco e le zone di convergenza diventano così più strette. I tropici, in generale, diventano più ampi e le perturbazioni inserite nel flusso dei jet shiftano verso latitudini più alte (osservazioni e simulazioni per il 21esimo secolo).

$ Per un pugno di dollari bucati
Poiché i trasporti di umidità muovono grandi quantità di energia latente attorno al globo come parte essenziale dei trasporti globali di energia, la circolazione divergente tende ad indebolirsi dando origine alla sindrome del dollaro bucato: con più precipitazioni per unità di movimento ascendente in atmosfera, la circolazione si indebolisce portando a monsoni meno intensi o latitanti (vedi per es. qui).

  Acqua e fuoco
E infine: il cambiamento di stato dell'acqua che cade (meno neve, più pioggia), soprattutto ad inizio e fine della stagione fredda, porta ad una fusione più rapida ed anticipata del pack nivale. E questo, nei fiumi, è foriero di maggiori deflussi con rischi di alluvioni primaverili anticipate. D'altra parte, in piena estate la ridotta umidità dei suoli continentali (al di là della "memoria" interstagionale che questo parametro porta con sé in proiezione estiva) aumenta il rischio di siccità, heatwaves e incendi boschivi.



Be the rain you remember fallin'...

venerdì 15 ottobre 2010

Sotto la montagna incantata

14:17 del 15 ottobre 2010: un momento storico per la Svizzera, le Alpi e l'Europa. Caduto l'ultimo diaframma del futuro tunnel ferroviario più lungo del mondo, la galleria di base del S. Gottardo (anche qui, info aggiornate qui, la storia narrata di questa grande opera qui) e grande festa.
Fra fra 6-7 anni la nuova trasversale ferroviaria alpina avvicinerà il Nordeuropa al Sudeuropa, Germania a Italia, Milano a Zurigo; permetterà a molti passeggeri di viaggiare comodamente in treno senza farsi le regolari code automobilistiche davanti ai portali del tunnel autostradale; nelle intenzioni (e se tutto andrà bene), dovrebbe permettere una riduzione fino al 50% del traffico di merci su gomma (anche qui), rispettando così gli obiettivi della Convenzione delle Alpi, sottoscritta dagli stati alpini quasi 20 anni fa e votata dal popolo svizzero nel 1994.

In sostanza: qualità di vita migliore e minori emissioni di CO2.
Mitigazione climatica indiretta.
Non male, direi...

mercoledì 13 ottobre 2010

Connections III

Terza e ultima parte di un post dedicato alle connessioni e iniziato due mesi fa in occasione dell'estrema estate asiatica (qui la prima parte, qui la seconda).


Vediamo velocemente, per concludere, in quale altro ambito - oltre a quello radiativo e idrodinamico descritto nella seconda parte - è possibile ricercare un possibile (e quantomeno speculativo) collegamento fra gli eventi meteorologici estremi dell'estate euroasiatica scorsa e il GW.

Dal punto di vista della dinamica dei flussi atmosferici, la particolare configurazione che ha connotato l'HW russa e le precipitazioni estreme pakistane è sostanzialmente spiegabile attraverso un blocco nella corrente a getto come - a volte - capita che succeda anche durante la stagione estiva. Questo articolo del NS (full b.s.) e la relativa carta (anche in immagine iniziale del post) riportano le cause sinottiche e questo rapporto dell'ESRL/NOAA le analizza ancora più in dettaglio. 
Questa volta, comunque, l'ondulazione del getto è stata particolarmente pervicace e persistente. Tanto da rimanere in tale situazione bloccata per settimane e tanto da risucchiare aria dall'Artico russo verso le zone caldo-umide del Pamir in piena stagione monsonica (rinvigorendo quindi le zone depresse) e aria subtropicale dai deserti africani orientali verso le zone normalmente meno torride delle pianure sarmatiche russe (rinvigorendo quindi la subsidenza). 

Il GW sta spostando verso le latitudini polari e verso l'alto la wave guide extratropicale: l'innalzamento progressivo della tropopausa è accompagnato da un ampliamento della fascia tropicale e da un associato shift latitudinale della corrente a getto rintracciabile anche e soprattutto nell'emisfero boreale (laddove la stessa si è anche indebolita). Conseguentemente, i "pacchetti" di onde circumglobali inseriti, nella stagione estiva boreale, nella CGT (di cui si è parlato qui) tendono a muoversi un po' più a nord. Non sembra così inusuale, quindi - fatte queste debite premesse -, la maggior possibilità di rigonfiamento che la troposfera a medie latitudini subisce come diretta conseguenza di una frequenza maggiore di blocchi nella corrente a getto - con associate anomalie termiche positive/molto positive e deficit pluviometrico - e spesso accompagnati da strutture depresse in cutoff (principalmente in quota e fluenti dal jet principale) al di sotto di essi a latitudine più bassa, foriere di anomalie di segno opposto.

Il riscaldamento atmosferico ha prodotto un aumento nello spessore dello strato compreso fra le superfici isobariche di 1000 e 500 hPa. Maggiore è lo spessore racchiuso da due superfici isobariche, più alta è la temperatura media dello strato. L'andamento degli spessori (qui, a dx) relativa alla porzione di emisfero boreale compresa fra 70 e 30 gradi di latitudine N negli ultimi 30 anni mostra come vi sia stato un netto aumento, e questo si manifesta in primis tramite aumento della superficie isobarica più alta (la 500 hPa). Anche l'andamento delle temperature della stessa superficie (qui, in alto) mostrano un rialzo globale, un po' più netto alle medie latitudini boreali e dal "punto di svolta" di metà anni 70. Insomma: la quota media di riferimento per la 500 hPa (circa 5500 m) è oggi un poco più alta (qui, a sx), soprattutto alle medie latitudini boreali (qui, al centro i basso) ma anche tropicali (qui, a dx in basso). 
È un po' come se stessimo cuocendo il pane in un forno, per usare un altra metafora culinaria. Appena si riscalda, l'impasto si espande in profondità. Quando un determinato strato dell'atmosfera si riscalda, il suo spessore in media aumenta rigonfiando la parte più alta, esattamente come l'impasto del pane si espande in presenza di riscaldamento. 

Uno dei modi nei quali questo rigonfiamento della superficie isobarica media di 500 hPa si manifesta è proprio nella frequenza e nella diffusione puntuale di anomalie positive (di breve durata temporale e di ridotta dimensione spaziale) sulle medie latitudini, anomalie spesso accompagnate - come detto - dalla loro controparte negativa, modulata e influenzata dalla loro diffusione. 

martedì 5 ottobre 2010

Bias satellitari & dissonanze associate

Sui bias di cui possono soffrire i dataset climatologici, abbiamo già iniziato a discutere in questo post. Oggi mi occupo della questione per quanto riguarda i dati satellitari. La prossima volta ci occuperemo di quelli di superficie.



Per qualche aderente del movimento dei "massaggi al botox" (forse imbeccato dalla solita centralina del bigoilismo terrapiattista), i bias nei rilevamenti di temperatura effettuati a terra sono superiori e ben più importanti rispetto a quelli riscontrati nei rilevamenti satellitari; quando però si tratta di "monitorare" le misure gravimetriche effettuate dai satelliti nell'ambito del bilancio di massa glaciale delle calotte polari, ecco che - improvvisamente - i satelliti diventano strumenti viziati da enormi bias che corrompono massicciamente i dati di rilevamento. Un bel dilemma. O l'ennesima dissonanza cognitiva?

Cominciamo con l'ultima questione, quella relativa alle tecnologie satellitari rilevanti i cambiamenti di massa glaciale nelle regioni polari.
Tre principali metodologie satellitari sono in uso per migliorare le stime di massa glaciale effettuate dallo spazio: la radar-altimetria satellitare, il radar ad apertura sintetica interferometrica (InSAR) e infine le osservazioni satellitari del cambiamento di gravità (tecnologia GRACE) che forniscono misure gravimetriche su scala mensile dal 2002. Grazie a quest'ultima e più recente metodologia, si sono potute fare stime più accurate e aggiornate del bilancio di massa e dei trend nella perdita di ghiaccio dagli ice sheets della Groenlandia e dell'Antartide.
Tuttavia, essendo stime inferite da una metodologia nuova e ancora in fase di rodaggio, è normale e sempre possibile che vengano pubblicate correzioni o aggiunte da altri gruppi di ricerca, è prassi nel dibattito scientifico (che spesso richiede anni), soprattutto in ambiti come questo.
Ecco allora che due studi recenti (qui e qui), utilizzando misure geodetiche e segnalando una possibile sovrastima della perdita di massa glaciale, mettono in dubbio l'accuratezza dei dati di GRACE e subito la grancassa risuona nelle solite centraline.
In realtà, al di là di quel che ho detto prima, le sovrastime segnalate sono all'interno del range di incertezza per l'Antartide occidentale (confrontare questo studio con questo). Nell'altro caso, il dubbio è se GRACE abbia sottovalutato la particolarità del modello Post-Glacial Rebound (PGR) alla base della possibile sovrastima, o se il mix di dati da misure GRACE/misure GPS su terraferma/misure di pressione sui fondali oceanici non abbia condotto, in qualche modo, ad una stima nel range inferiore di incertezza.
D'altra parte, un altro pool - utilizzando i dati dell'ICESat, un satellite della NASA in funzione dal 2003 che utilizza una versione più efficiente, precisa ed accurata della radar-altimetria, quella laser - ha determinato le variazioni di spessore distinguendo fra cause dinamiche, di accumulo e di fusione; ed è giunto a conclusioni simili a quelle riportate dalla coppia di satelliti GRACE, sia in Groenlandia che nel West Antarctic (sostanzioso il contributo dovuto ai fattori dinamici già conosciuti).
Comparando i dati antartici ottenuti dalla gravimetria con quelli ottenuti dall'InSAR (che non richiedono l'utilizzo del modello PGR), questo altro recente studio - nonostante alcune differenze regionali - giunge a stime simili per quanto riguarda i trend.

Insomma: bias vari, ma apparentemente non così sostanziali.



Ora, invece, la prima questione, quella relativa ai dati di temperatura.
Premessa: i satelliti rilevano dati della colonna troposferica (o stratosferica) per la quale sono stati sintonizzati sui vari canali e dunque non "vedono" i dati di superficie. I Microwave Sounding Units (MSU):
. convertono in temperature la misura dell'emissività delle molecole di ossigeno nelle microonde,
. hanno una forte dipendenza da quello che succede nelle warm pools oceaniche (da cui dipende l'anomalia della libera troposfera tropicale) e quindi amplificano le fluttuazioni ENSO, perché forniscono dati che sono ampiamente influenzati dalla media delle SST tropicali seguendo maggiormente l'anomalia delle aree a forte convezione mentre sottostimano le aree con debole propagazione termica verticale (es. i continenti extratropicali soprattutto in inverno),
. conseguentemente la divergenza fra le T troposferiche e quelle di superficie aumenta in anni con oceani tropicali più freschi (Nina-like) accompagnati da forti anomalie positive sulle terre (es. l'inverno boreale 2008/09) o in anni Nino-like con forti anomalie negative sulle terre (es. lo scorso inverno boreale).

Dunque non ha senso paragonare i dati di superficie a quelli satellitari: questi ultimi forniscono un'indicazione diversa e *collaterale*, non necessariamente rappresentativa di quanto accade in superficie. È come se, ad es., in superficie si calcolasse il GW attribuendo alla sola Europa un peso - per dire - del 40% e a tutto il resto del mondo il rimanente 60%; pochi milioni di km^2 sarebbero così fondamentali a determinare l'anomalia globale così come lo sono per i dati satellitari in considerazione di quanto detto prima. Bisogna anche ricordare che superficie e troposfera sono due cose fisicamente ben differenti (pur con qualche evidente correlazione e spesso con lag di qualche mese, vedi l'ENSO nella troposfera tropicale) e confrontare l'andamento dato da misure termiche di due entità fisiche diverse non ha molto senso. Oltre al decoupling fra superficie e media troposfera agito nei tropici dagli alisei e per es. nelle zone continentali invernali dell'emisfero nord dall'inversione, può essere utile segnalare il fatto che la temperatura troposferica globale è tanto influenzata dalle regioni tropicali a forte convezione (tramite trasferimento di energia da aree oceaniche con elevate SST e forte convezione profonda) quanto quella superficiale globale risente delle regioni continentali dell'emisfero nord (e secondariamente delle zone artiche).

Poi c'è la questione, altrettanto se non ancora più importante, delle correzioni subite nel corso degli anni.
Negli anni 90 Spencer e Christy (expertise nel ramo) sostenevano (ad es. quiqui o qui) che il mondo non si stava riscaldando poiché la loro ricostruzione satellitare (UAH, vedi anche qui) indicava così, sottovalutando le misure di superficie da radiosonde e ignorando totalmente i fenomeni osservati a terra associati al GW. Questa apparente contraddizione (oggi superata) era frutto di una diversa calibratura dei satelliti in uso (questa analisi, ad es., suggerisce un possibile metodo alternativo di intercalibrazione fra i diversi satelliti) e le maggiori fonti di incertezza sono riconducibili proprio a questi errori di calibrazione: fenomeni come la lenta deriva nell'orario di passaggio dei satelliti sopra una specifica regione o la lenta diminuzione dell'altitudine dell'orbita o l'introduzione di nuove strumentazioni (o altri problemi) possono produrre effetti negativi sull'omogeneità delle misure. Applicando opportune correzioni che tengano conto di questi drift quasi mensili, è stata fatta una ricostruzione indipendente (da parte di gruppi di lavoro afferenti al Remote Sensing System RSS) e si sono scoperti parecchi errori nella ricostruzione dell'UAH.
Dopo accurata rianalisi, si è anche scoperta l'influenza raffreddante della bassa stratosfera sulle misure dei canali "middle troposphere" (T2 dell'UAH, TMT di RSS: in realtà si tratta di tutta la colonna troposferica + una parte di bassa stratosfera, non c'è satellite in grado di rilevare selettivamente le T della media troposfera) che introduceva un significativo bias raffreddante nella troposfera. I canali T2lt dell'UAH e TLT di RSS sono stati creati proprio per rimuovere - tramite combinazioni lineari - il contributo stratosferico dal canale T2 delle MSU.
Questo rapporto parla proprio di tutte queste correzioni necessarie che hanno subito i dati satellitari: si parla di valori fino ad un decimo di grado C a decennio! Immaginatevi simili correzioni ai dati di superficie....altro che botox :-D




Nei prossimi giorni sarò via e congelerò i post (no iPost...). Prima sarò da Esper, Frank e Cherubini, al WSL sez. dendro. Poi me ne andrò, errando fra cantine, flammekueche e choucroutes, nei Vosgi a visitare questo interessante festival. As soon as possible, quando rientrerò riferirò qualcosa, se del caso.