giovedì 12 aprile 2012

Desigual

Breve sintesi di parte delle ricerche in corso sui fattori che condizionano la variabilità di corto periodo (con relativi trend fluttuanti) vs il trend di fondo. 


WMO
Tamino ha un bel post dedicato all'ultimo decennio. Quello della crescita (più) lenta, del rateo 0, della stasi, del plateau intuibile già da metà anni 90, della scala mobile inceppata, della collaborazione mancata, dello spread globale, del global cooling iniziato da [inserire cifra] anni etc etc etc. Per chi pensa che il calendario non sia una convenzione e che la temperatura sia una quantità discreta, direi che val la pena leggersi questo (ma anche altri) post del math-smart.


Vi metto il bottomline del post, con un paio dei suoi bei grafici così puliti e dirompenti. E poi mi permetto di aggiungere qualche considerazione in merito ad un paio di altri spunti (ma volendo si potrebbero estendere, ad avere più tempo).

Il tema è una variante del lavoro effettuato dallo statistico con Rahmstorf e pubblicato su IOP come ERL qualche mese fa (vedi anche qui, noi ne abbiamo accennato per es. qui). L'arco temporale analizzato va da gennaio 2002 a dicembre 2011. La premessa è, come sempre, obbligata: 10 anni sono una perfetta finestra temporale con splendida vista in veranda sul mare della variabilità stocastica di corto periodo (collaterale e senz'altro migliore degli oblò affacciati sui laghi della variabilità interannuale). Ancora lontana, però, dall'attico con vista oceano dal quale gustare albe o tramonti (a seconda proprio dei punti di vista) caratteristici del trend di fondo, quello forzato dalle perturbazioni al bilancio energetico di lungo periodo del sistema.
Detto ciò, un'analisi sul medio-corto periodo come un decennio può comunque permettere di rivelare - fluttualmente parlando - come il mare possa essere a sua volta influenzato dalle variazioni dell'oceano e come ci possa essere relazione reciproca. Stiamo comunque sempre guardando al modo in cui lavora il mare della variabilità interna, usando fattori esterni rispetto a quelli che modificano lo stato degli oceani.




Fuor di metafora, quel che tamino ci mostra è che neither l'effetto dell'attività solare (TSI) nor quello della "concentrazione" decennale di fasi dell'ENSO (indice MEI) hanno potuto spiegare l'ulteriore impennata (seppur con rateo più o meno simile a quello dei decenni precedenti) delle temperature globali (su dataset GISS e poi in troposfera, dataset UAH). Aggiungendo la terza componente esterna al trend di fondo analizzata da tamino (cioè quella associata agli effetti delle eruzioni vulcaniche, poco influenti nell'ultimo decennio privo di grosse eruzioni clima-impattanti), la cosa cambia di ben poco. Nell'ultimo decennio, dunque, la TSI declinante ha introdotto una smorzatura di circa 0.05 ºC, l'ENSO di 0.09 ºC (partendo con condizioni sostenute e moderate Nino-like e finendo con due forti eventi di Nina). Tenendo conto delle due componenti esterne al trend di fondo e aggiungendo quella, debole, dei vulcani, abbiamo quindi una smorzatura di circa 0.13 ºC: come a dire che senza la forzante dominante del GHGs, il clima si sarebbe davvero raffreddato.

Insomma: le componenti naturali sembra si siano messe d'accordo a giocare al ribasso tenendo basso il mare (per tacere poi del cambio della fluttuazione multidecennale del Nordpacifico verso uno stato di PDO-). Che ci possa essere qualche relazione fra alcune di queste (per es. fra sole e ENSO, e in parte anche fra eruzioni vulcaniche e ENSO) è materia di affascinanti speculazioni scientifiche e anche di studio già worked in progress (vedi per es. qui o qui, ma ci torneremo), ma in questo specifico contesto interessa poco.
Che ci sia invece una forte relazione fra l'ENSO e la prima delle due aggiunte proposte, è invece palese e non fa che corroborare il pattern generale del decennio (in questo caso dell'arco temporale fra il marzo 2000 e il febbraio 2010).
Questo studio è assurto, in pochissimo tempo, ad emblema di non so ancora bene adesso chissà quali prove presso il solito mondo parallelo e piatto. In men che non si dica, è però subito finito nel dimenticatoio. Invece merita: perché mostra un altro aspetto della variabilità interna del sistema e di come essa lavori per produrre la fluttualità osservabile dalla veranda affacciata sul mare di prima.


Al di là della tipica incertezza connaturata alle ricostruzioni dei dataset delle nuvole, dicendoci che nel decennio 2000-2010 le nubi si sono abbassate (di circa −44 ± 22 m), detto lavoro non fa che confermare con dati empirici quello che teoria e modellizzazione numerica (a discapito di qualche eccentrica e fantasiosa boutade) ci permettono di sapere sul modo in cui l'ENSO interagisce con il sistema climatico producendo rumore (e il MEI tiene già conto anche di questo). Passando da un inizio decennio connotato da ENSO debole (e perlopiù positivo: sistema Nino-like) ad una fine connotata da ENSO più forte (e perlopiù negativo: sistema Nina-like), anche le nubi tendono a seguire questo andamento, con pattern tipicamente Nina-like, dando l'illusione che l'abbassamento generale (il trend è molto influenzato, in questo caso, dalla Nina profonda e protratta centrata sul 2008, durata 22 mesi consecutivi) sia conseguenza del riscaldamento globale del clima e che quindi quest'ultimo produca gli anticorpi, via feedback negativo, nella variazione della quota delle nubi. Un jamais-vu d'impatto, non c'è che dire. Peccato che lo studio dica, appunto, ben altro dell'illusione.
Le temperature della troposfera tropicale hanno un effetto generale sulla formazione nuvolosa e sono correlate con la quota: più sono basse, più in basso tende ad essere il top delle nubi, e viceversa. In questo contesto, però, momentanei shift delle celle di Walker e di Hadley rendono davvero difficile l'individuazione di una buona correlazione - sempre sulla finestra della veranda vista mare - fra quota delle nubi e temperature troposferiche (vedi ad es. qui).

Segnalo, infine, la possibilità (tutt'altro che remota, e per es. già messa in luce qui, vedi anche qui) che la variazione del contenuto di vapore in bassa stratosfera possa a sua volta agire indirettamente sul sistema. In questo caso, però, parliamo di un importante effetto di feedback perché la variazione del vapore stratosferico può sì dipendere da fattori meramente interni (ENSO, direzione dei venti equatoriali stratosferici, cicolazione di Brewer-Dobson,...) che ne favoriscono o meno l'infiltrazione dalla troposfera tropicale, ma può dipendere anche dall'accumulo di metano che, lassù, tende ad ossidare. E il metano cresce per cause naturali (soprattutto relative agli effetti del disgelo del permafrost o ad altri feedback) ma anche direttamente antropiche. Da trattare con cautela, quindi. Potrebbe non essere tutto esterno al trend di fondo, quindi, questo fattore.
Solomon et al. 2010
Più vapore in bassa stratosfera significa un raffreddamento radiativo e quindi - previo innalzamento della tropopausa e riaggiustamento del lapse rate - un riscaldamento della bassa troposfera e delle T al suolo. E viceversa. Gli anni 2000 sono caratterizzati da un decremento della concentrazione di vapore in bassa strato rispetto al periodo precedente, con breakpoint ad inizio decennio. Potrebbe aver contribuito - insieme ai 3 precedenti punti, ma senza la fluttuazione di corto periodo di ENSO e nuvole - ad aver contenuto il trend di fondo, impedendo l'emergenza di un rateo di crescita delle T globali più forte di quello dei 90ies.



Proprio ad inizio 2011, un nuovo possibile breakpoint segnerebbe, in tal senso, una nuova svolta (vedi figure sopra, tratte da lavori di Karen H. Rosenlof/NOAA, vedi anche qui ; su questo tema ci torneremo): che succederà quando avremo questi fattori esterni a ciò che agisce sul trend di fondo (sempre che si consideri tale l'ultimo) tutti in fase con il forcing dato dal continuo accumulo di gas serra? Cosa succederà al prossimo massimo del ciclo solare, al prossimo ENSO positivo, alla prossimo rialzo delle nubi? Non oso pensarci.
Consideriamo anche che l'effetto mascherante dato dagli aerosol solfati tenderà a ridursi (dopo una parziale e momentanea ripresa nei primi 2/3 del decennio scorso, soprattutto a causa del grande sviluppo industriale "pesante" di Cindia: forse un fattore forzante in più?). Da un lato a causa delle graduali politiche generali di abbattimento degli inquinanti, dall'altro in futuro un'atmosfera più calda e più umida tenderà a smorzare l'effetto degli aerosol (forse ancora potenzialmente presente come sorgente forzante in virtù dell'ipotetico aumento transitorio del ricorso al carbone) rendendolo de facto un feedback.
E infine consideriamo anche il fatto che il sistema, nonostante tutto, ha aumentato l'assorbimento di energia andando ad accumularla nei fondali oceanici. Che succederà quando questo stock di energia riemergerà? Con che forza scaricheranno, i prossimi Nino,  l'energia nel frattempo accumulata?

Hansen @ TED speech, 2012

Siamo messi davvero bene. E al fresco.

8 commenti:

  1. Direi che è ora di agire.

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  2. Stupendo. E' un perfetto compendio al post di tamino e offre un'ottima sintesi delle ricerche in corso sui fattori che condizionano i trend climatici di breve periodo. La mente si affolla, inevitabilmente, di tante domande sulla durata, sugli effetti e sulle reciproche influenze dei fenomeni fisici che hai citato ma questa sera il tenue fluire dei miei pensieri, offuscato forse dalla stanchezza per la giornata appena trascorsa, mi porta altrove. Verso una domanda: si puo' fare anzi possiamo fare qualcosa per evitare il cambiamento? Tu mi risponderai da perfetto e iper-razionale uomo di scienza ricordandomi che bisogna ridurre le emissioni di co2 e metano, evitare che l'aumento delle temperature superi i 2 gradi a fine secolo scongiurando cosi' catastrofi climatiche che travolgerebbero le generazioni future. Appunto, potrei ribattere, e' tutto giusto occorre impegnarsi ma si parla di "fine secolo", di "generazioni future", ma e' proprio impossibile tornare indietro ora? Anche con molto ottimismo nel 2050 non ci saro' piu' e mio figlio nel 2100 sarebbe centenario...
    E quindi non possiamo fare nulla per noi stessi? Tc

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    1. Risposta difficile, anche perché esula dal campo meramente specifico delle scienze climatiche, sfociando in ambiti socio-economici e di produzione energetica. Dunque in ambiti (anche) di decisioni politiche ed economiche. Ad ogni buon conto: sul breve - e a prescindere da pericolosi e insicuri esperimenti mirati, diretti e volontari di geo-ingegneria (perché un po' di quelli indiretti e involontari li abbiamo già effettuati nei decenni precedenti) - direi che la parola chiave è adattamento. Gestire l'inevitabile. Non vedo cosa altro fare. Ci sono forme di adattamento intelligenti e poco impattanti e altre meno., ovviamente.
      Sul lungo, invece, occorrerebbe forzare molto di più verso la mitigazione, già oggi, per evitare, in futuro, l'ingestibile. Di questo, qualcosa parlava tempo fa anche Pasini:
      http://antonellopasini.nova100.ilsole24ore.com/2011/05/difendersi-dai-cambiamenti-climatici-uniniziativa-europea.html
      E il caso vuole che proprio lunedì prossimo all'ETH di Zurigo Jim Hansen parlerà, fra le altre cose, anche e soprattutto di questo ;-)

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  3. Aggiungo, e' possibile che sole e nina vadano a 'braccetto' per un po' di tempo. Si potrebbe sfruttare l'occasione? Pozzi di co2? Aumento albedo? Piu' Aerosol non nocivi? Oppure ci dobbiamo rassegnare al clima degli eccessi attendendo che il trend termico prima o poi decolli?Tc

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    1. Qui si entra ancora di più nello specifico. Aumentare l'albedo può essere una forma di adattamento (cfr progetti urbanistici in tal senso, "città bianche" in coabitazione a maggior presenza di vegetazione come arredo urbano,...) oppure di mitigazione, ma la vedo difficile in questo secondo caso. Cosa si potrebbe fare, aumentare vaste superfici bianche in modo tale da compensare la riduzione di quella criosferica? ...
      Aerosol non nocivi: spruzzare la media troposfera con cristalli di sale o granelli di sabbia? Uhm...
      Pozzi di CO2? Magari piantare più alberi.
      O riuscire a "modulare" la produzione di fitoplancton.
      http://www.nasa.gov/vision/earth/lookingatearth/plankton_elnino.html
      http://climafluttuante.blogspot.com/2010/06/fluttuazioni-pacifiche.html
      Magari in laboratorio funziona. La pompa biologica che coinvolge la CO2 e i cicli biogeochimici del carbonio sono aspetti complessi e sono in delicati equilibri.
      Considera poi che la diminuzione della salinità oceanica in conseguenza della fusione glaciale, di per sé, già aiuterebbe un po' in termini di pozzi di CO2 (la solubilità della CO2 in acqua aumenta non solo con T più basse ma anche in presenza di acque meno salate).
      Sole e Nina a braccetto: beh, certo, sarebbe una bella occasione da sfruttare appieno, ma occorre tener conto della possibile durata risp. dei lag temporali e infine della non linearità dei processi in gioco.
      E, LBNL, quel che ci insegna il passato inferito dalle ricostruzioni proxy. In tal senso, non è che la MCA (con nina piuttosto protratta, PDO- e sole non più forte di quello odierno) mi lasci molto tranquillo.

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  4. Grazie dell'apprezzamento, ho solo messa assieme alcune tessere del puzzle. Appena ho un po' più di tempo, ti rispondo.

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  5. Non mi dispiacerebbe la soluzione delle citta' bianche e verdi. Magari anche ripensando le citta' e smettendo di rubare enormi spazi alle campagne.
    MCA: mi ero scordato. Ne avevi gia' parlato; pero' gli effetti avversi mi sembravano concentrati sul nh e in particolare sulle regioni che si affacciano sul natl (noi).
    E quindi forse a livello globale...
    In ogni caso nulla che possa far rallentare l'orologio dell'AGW.
    Bel problema chiedere di cambiare ora per rimediare ad errori commessi in gran parte dalle generazioni passate e sapere che i benefici saranno solo per quelle future. Sono molto scettico. Tc

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