Downtown - Bias III

La recente apertura del nuovo dataset BEST con le prime pubblicazioni del gruppo aperte al pubblico sul loro sito e in particolare il secondo lavoro incentrato sull'effetto isola di calore urbano (UHI), ha fatto da spunto ad alcune puntualizzazioni circa il presunto bias che questo effetto eserciterebbe sul trend termico di fondo a livello globale. Dopo i biases nei rilevamenti delle SST e quelli satellitari, eccoci dunque a quelli relativi alle misure termiche di superficie in aree urbane.
In un prossimo e ultimo post sui biases, parleremo delle tecniche di omogeneizzazione e correzione in uso nelle serie strumentali per sopperire a discontinuità nelle grandezze misurate, discontinuità perlopiù causate da un uso differente nel tempo di strumenti e procedure, oppure da cambiamenti strutturali come posizione delle stazioni e momento in cui si effettua il rilevamento o come condizioni ambientali del sito ove è ubicata la stazione (questo di riallaccia direttamente al post che state leggendo) o ancora cambiamenti nel tipo di strumento. Giusto per vedere, nello specifico, come si fa a "massaggiare i dati per estrarre il botox iniettato da decenni" ;-s / sarc.

Scendiamo dunque downtown e vediamo alcuni spunti.

✔ Cominciamo con un classico: il lavoro datato 1990 di Jones e Wigley (lo lessi sull'edizione italiana di Scientific American nell'ottobre di quell'anno) nel quale i due climatologi spiegavano i metodi in uso nella raccolta dei dati di temperatura nell'arco degli ultimi secoli e le tecniche di correzione per rendere il più omogenee e confrontabili fra loro lunghe serie strumentali. Per es., in questo articolo seminale, veniva già spiegata la discontinuità nelle misure delle SST emersa negli anni 40 (e messa in luce in questo recente paper) a causa del cambio nella tecnica di misurazione avvenuto a fine seconda guerra mondiale introdotto per prima dalle navi statunitensi (prima letture effettuate calando un secchio e portando l'acqua in coperta con evidente esposizione a raffreddamento per evaporazione, in seguito termometri perlopiù collocati nelle condotte di immissione dell'acqua destinata al raffreddamento delle macchine), con la transizione che spiegherebbe l'insolito e anomalo picco delle SST attorno al 1940 e il successivo avvallamento (una diminuzione enorme e velocissima, di circa un terzo di grado nel giro di sei mesi, un'entità corrispondente ad un tasso di variazione di un ordine di grandezza superiore rispetto all'andamento termico generale!).
Inoltre, con l'aumento del numero di navi più grandi in circolazione, la lettura della temperatura atmosferica è stata effettuata vieppiù lontano dalla superficie dell'oceano, dove l'aria è più calda, introducendo così biases raffreddanti ed una conseguente falsa tendenza al raffreddamento.
Fra l'altro, da una decina di anni sono molto più usate le boe galleggianti con sensori termometrici applicati e questo ha introdotto un ulteriore bias raffreddante perché le T rilevate sulle boe - nonostante misure più accurate - sono più fredde rispetto a quelle rilevate sulle navi e questo switch nella metodologia genera un'ulteriore possibile discontinuità che forse potrebbe anche aver contribuito a spiegare la parziale fase di stasi delle T globali dell'ultimo decennio, visibile soprattutto nelle SST (vedi qui e qui).

Un'altra caratteristica che questo lavoro di Jones e Wigley metteva in luce è il ruolo della variabilità del territorio nell'influenza sulla letture delle temperature e sulla conseguente produzione di tendenze spurie. Il land use change non agisce però solo in una direzione: per es. nel 19esimo secolo le città erano in genere relativamente piccole e avevano scarso effetto sul microclima delle regioni circostanti. Nel corso del 20esimo secolo, l'urbanizzazione diffusa ha cambiato il microclima di queste regioni producendo su mesoscala il cosiddetto effetto UHI e alzando così artificiosamente la temperatura misurata nelle stazioni meteorologiche vicine, ma non in maniera tale da influenzare significativamente il trend termico globale di fondo. Anzi: oltre ai necessari e relativi metodi di omogeneizzazione e correzione, va altresì tenuto conto che l'installazione di stazioni negli aeroporti (nettamente aumentati nella seconda metà del secolo) ha parallelamente dato luogo a tendenze apparenti e spurie di segno opposto.

✔ L'influenza su larga scala dell'effetto UHI è stata quantificata in un irrisorio incremento di 0.0055 ºC a decennio a partire dal 1900, quindi poco più di mezzo decimo di grado in un secolo; come dire circa il 5% dell'incremento termico globale (ma probabilmente anche meno). Siamo nel pieno nel range dell'incertezza associata a qualsiasi ricostruzione si voglia usare e completamente al di fuori della significatività statistica. Contrariamente a quanto ci si aspetterebbe dalla microclimatologia locale associata a questo effetto, sembrerebbe inoltre che i giorni invernali di vento nelle stazioni continentali urbane euroasiatiche abbiano subito un aumento di T leggermente superiore rispetto agli altri giorni senza vento e questo dimostrerebbe, semmai, l'importanza nettamente maggiore della circolazione atmosferica e assolutamente trascurabile dell'effetto UHI.

✔ Comparando serie di stazioni urbane e rurali, non emerge nessuna differenza significativa, e anzi: considerata la localizzazione abbastanza cospicua in aree suburbane, aeroportuali o all'interno di parchi cittadini delle stazioni di rilevamento urbano (vedi per es. qui) e il possibile effetto del land use change in aree rurali, non sorprende che la comparazione possa addirittura mostrare una leggera ma non significativa differenza a favore delle stazioni ubicate in aree rurali, che potrebbero essersi riscaldate un poco di più rispetto a quelle urbane. In questo senso, trovo interessante e particolarmente significativa la conferma appena giunta dai risultati preliminari (ancora in procinto di passare la revisione) del progetto BEST (vedi grafici sotto).