Possibile correlazione fra l’attività solare e l’attività vulcanica terrestre nel lungo termine – 1°parte – & Aggiornamenti sul forte terremoto in Turchia

 

di Jaroslav Strestik

Istituto geofisico AS CR,Bocni II 1401,141 31 Praga, Repubblica Ceca

 

 Abstract

L’attività vulcanica sulla Terra è descritta dal 1500 da uno speciale indice annuale. Questo indice è stato comparato con l’annuale numero delle macchie solari. L’attività vulcanica non mostra alcuna periodicità negli undici anni del ciclo solare. Viceversa, effettuando una media nei 21 anni si osserva una sorprendente somiglianza fra queste due serie nel tempo. L’attività vulcanica è generalmente bassa nei periodi di prolungato massimo ed alta nei periodi di prolungato minimo. C’è anche una somiglianza tra gli spettri di queste due serie nel lungo periodo. I picchi più significativi sono localizzati negli stessi periodi, di entrambe le serie (200-215 anni 100-105 anni 80-79 anni). L’influenza dell’attività vulcanica sul clima è indubitabile. Il grafico della temperatura significativa annuale segue nel lungo termine l’attività vulcanica.

Introduzione

Sono stati fatti molti tentativi per cercare di trovare una spiegare alle influenze del Sole sul clima della Terra. Nel lungo termine le correlazioni sono relativamente buone. Differenti parametri sono stati utilizzati per queste comparazioni: La periodicità dell’attività solare nel lungo termine, l’irradiazione solare,vedi ricerche:

1.Stuiver, M., Solar variability and climatic change during the current millenium,NA TURE, Vol. 286, 868-871, 1980.

2. Landcheidt T., Swinging Sun, 79-yr cycle, and climatic change,J.INTERDISC. CYCLE RES.,Vo1. 12, 3-19,1981.

3. Hodell D. A. et al., Solar forcing of drought frequency in the Maya Lowlands, SCIENCE, Vol. 292,1367-1370, 2001.

4. Crowley T. J , Causes of climate change over the past 1000 years, SCIENCE, Vol. 289, 270-277,2000.

e la lunghezza dei cicli solari, vedi ricerche:

5. Friis-Christensen E, and Lassen K., Length of the solar cycle: an indicator of solar activity closely associated with climate, SCIENCE, Vol. 254, 698-700, 1991.

6. Kelly P. M. and Wigley T. M. L., Solar cycle length, greenhouse forcing and global climate, NATURE, Vol.360, 328-330, 1992.

7. Lassen K. and Friis-Christensen E., Variability of the solar cycle length during the past five centuries and the apparent association with terrestrial climate, J.ATM TERR. PHYSICS, Vol. 57, 835-845, 1995.

ma non confermata da :

8. Thejll P and Lassen K., Solar forcing of the Northern hemisphere land air temperature: New data,J. ATM SOLAR-TERR PHYSICS, Vol. 62, 1207-1213,2000

In una scala di tempi brevi la correlazione è scarsa perchè il grafico del ciclo undecennale presente delle variazioni pronunciate. A tutt’oggi Il problema è irrisolto perchè le variazioni dell’attività solare nel lungo termine hanno una risposta che le variazioni climatiche non hanno. Quindi alcuni dubbi circa l’esistenza del “solar forcing” possono sussistere. Infatti il “solar forcing” non è l’unico fattore esterno che può influire sul clima terrestre. C’è un’indubitabile collegamento fra il contenuto dei gas e le polveri nell’atmosfera e i cambiamenti climatici, vedi le ricerche:

9. Kelly, P M. et al., The spatial response of the climate system to explosive volcanic eruptions, INT J CLIAMTOLOGY Vol. 16, 537-550, 1996.

10. Stenni B, et al., Eight centuries of volcanic signal and climate change at Talos Dome (East Antarctica), J.GEOPHYS. RES (D9}, art. No.4076, May 2002.

Una parte di questi contenuti ha un’origine antropica, crescente nei tempi recenti e un’altra parte proviene da sorgenti naturali. L’ eruzioni vulcaniche sono le più importanti sorgenti naturali. L’ eruzioni vulcaniche trasferiscono una grande quantità di polveri e gas nell’atmosfera (specialmente nell’alta atmosfera) e influenzano il clima sulla Terra per più tempo.

Dopo una grande eruzione vulcanica è stata osservata una drastica riduzione della temperatura, di una durata che va da 1 a 3 anni. Nella scala a lungo termine e nei periodi nei quali vi verificano più spesso le eruzioni e stato osservato un prolungamento della temperatura minima nell’aria. Alcuni autori hanno cercato di combinare le influenze solari e vulcaniche con il recente riscaldamento e sono arrivati a dei risultati relativamente buoni.

11. Scluierder S. 1-1, and Mass C., Volcanic dust, sunspots and temperature trends, SCIENCE, Vol. 190,741-746, 1975

12. Marrn M. E. et al., Global-scale temperature patterns and climate forcing over the past six centuries,NATURE, Vol. 392, 779-787, 1998.

Tuttavia, l’attività solare e l’attività vulcanica non sembrano essere quantitativamente indipendenti come sottolineato in queste ricerche:

13. Schonwiese C.-D., Der zmtltrapogene Spuxengas-ejnfluss auf das globale Klima, BERiCHTE DES INST FUR METEOR UND GEOPHIYSIK DER UNIV. FRANKFURT/MAIN. Nr. 76, 1988.

14. Stathers R. B., Volcanic eruptions and solar activity, J GEOPHYS. REST, Vol. 94, 17371-17381,1989

Ci sono alcune periodicità simili, nel lungo termine, in entrambe le serie temporali. Questo porta a delle difficoltà nel distinguere il reale contributo tra le influenze solare e le influenze vulcaniche. La correlazione fra i cambiamenti climatici e una di queste attività porta automaticamente a non azzerare le correlazione con l’altra attività. Nel breve termine la somiglianza tra attività solare e l’attività vulcanica non è buona. In questo articolo ci limiteremo alla ricerca di correlazioni nel lungo termine.

Trattamento dei dati

Il “sunspot number” è stato introdotto da Wolf e calcolato da lui dal 1849 per ogni giorno. Prima, nel passato (1749) , il calcolo era significativo mensilmente,.dal 1500 al 1610 significativo annualmente. Letfus ha suggerito una revisione del valore dei dati annuali che vanno dal 1500 al 1700, usando un metodo di interpolazione.

16. Letfus V., Solax activity in the sixteenth and seventeenth centuries (a revision), SOLAR PHYSICS Vol. 145, 377-388, 1993.

L’accuratezza nel determinate il “sunspot number” generalmente diminuisce andando nel passato.

L’imprecisione è importante nel breve periodo di tempo : La posizione del minimo e massimo solare devono differire di solo +/-1 anno. Un valore superiore è considerato un errore significativo. Ma nel lungo periodo questi dati possono viceversa essere ritenuti soddisfacenti. Il “sunspot number” sono quindi disponibili dal 1500 al 2002.

Invece ,l’attività vulcanica può essere descritta da diversi indici.

17. Cress A.. and Schonwiese C.-D, Vulkanische Einflusse auf die bodennahe and stratosphariche Lufttemperatur der Erde, BERJCHTE DES INST. FUR METEOR UND GEOPHYSIK DER UNIV. FRANKFURT/MAIN, Nr. 82, 1990.

Queste indici sono stati calcolati da osservazioni indirette. In questo lavoro è stato considerato il solo indice di acidità (AI). Il valore di questo indice dipende dal grado di acidità degli “aereosols” contenuti negli strati di ghiaccio in Groenlandia. Questi “aereosols” aumentano con l’ emissioni di SO2, quando vengono espulsi durante l’ eruzioni vulcaniche e ricadono al suolo durante le precipitazioni, nel tempo. Ci sono altri indice “AI” che vengono modificati e sono l’indice “AI1” e l’indice “AI2”. Entrambi gli indici tengono soltanto conto degli “aereosols” rilasciati localmente in determinate latitudini geografiche selezionate. Anche se i cambiamenti di quest’ultimi indici non differiscono molto dall’indice “AI”, quest’ultimi non saranno trattati in questa analisi. Altri indici potrebbero essere presi in considerazione, come l’indice “DVI” (indice delle polveri), ma quest’ultimo non risulta essere significativo perchè si discosta da zero solo ed esclusivamente in occasione delle grandi eruzioni vulcaniche. Tutti questi indici sono disponibili dal 1500 al 1972.

Risultati

La maggiore variazione pronunciata del “sunspot number” si trova nel ciclo undecennale, che crea una serie di cicli undecennali. La lunghezze ed in particolare l’altezza di ogni individuale ciclo varia considerevolmente. Questi regolari cambiamenti possono essere visti nella figura sotto riportati. Questi cambiamenti nel lungo termine sono distinguibili maggiormente eseguendo delle medie sui valori originali usati. Per il calcolo di queste medie è stato utilizzato l’intervallo di tempo di 21 anni, in maniera tale da sopprime le variazioni presenti negli 11 anni.

In basso il numero delle macchie solari “sunspot number” durante i passati 5 secoli. In alto la media del numero delle macchie solari “sunspot number” utilizzando come media l’intervallo di tempo di 21 anni della serie.

 Non c’è (oppure e molto debole) la periodicità degli undici anni nell’indice dell’attività vulcanica. L’ elaborazioni mostrano delle variazioni non periodiche nel breve intervallo di tempo. Alcune volte, dopo le grandi eruzioni vengono raggiunti dei valori elevati, ma solo per uno o due anni. E’ necessario quindi una regolarizzazione dei dati. Sono state quindi applicate delle medie, con un’ intervallo di tempo simile a quello delle macchie solari. Dopo aver eseguito questa procedura, le variazioni e la periodicità sono chiaramente visibili. Queste variazioni, sia per l’attività solare che per quella vulcanica sono chiaramente visibili nella figura sotto riportata.

In basso l’andamento mediato delle macchie solari “sunspot number” , in alto l’andamento dell’indice vulcanico “AI”

Colpisce subito la chiara somiglianza fra le due curve. Risulta evidente che ad una prolungata fase di massima attività solare corrisponde una prolungata fase di scarsa attività vulcanica e viceversa. Questa regolarità e più pronunciata negli ultimi tre secoli, probabilmente per qualche incertezza nel determinare i valori accurati di questi indici nel 16° e 17° secolo. Il coefficiente di correlazione fra queste due grandezze è pari a -0,38 per i dati senza media sarebbe soltanto -0,07 a causa della mancanza di periodicità undecennale nei dati vulcanici.

Nella seconda parte l’autore approfondirà l’analisi della correlazione utilizzando degli opportuni strumenti d’analisi.

Michele

 

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50 pensieri su “Possibile correlazione fra l’attività solare e l’attività vulcanica terrestre nel lungo termine – 1°parte – & Aggiornamenti sul forte terremoto in Turchia

  1. FabioDue :@giorgio Sì, lo so, è una vecchia diatriba. Probabilmente lo stesso problema si sarebbe posto all’inizio del Minimo di Dalton, è uno scherzetto tipico dei cicli deboli, preceduti da minimi importanti.
    Intendevo dire che non mi meraviglierei se il massimo anticipasse rispetto alla data ufficiale di metà 2013. Vedremo…….

    Per gli australiani il massimo, inteso come SN, ufficialmente è previsto per dicembre 2012 con 90.2
    Credo che possa avvenire anche qualche mese prima, metà 2012?

      (Quote)  (Reply)

  2. Male che vada queto in tutto per tutto assomiglia sempre più al ciclo che precedette il Dalton, un ciclo strano con 2 minimi e 2 massimi e molto più lungo rispetto tutti gli altri cicli di cui finora disponiamo i dati…

    Simon

      (Quote)  (Reply)

  3. @ice2020
    Bisogna solo avere ancora un po di pazienza, più di qualche mese credo. Quando compariranno ad alta latitudine macchie a polarità invertita (o solo regioni attive, se le macchie fossero troppo deboli magneticamente per essere visibili), quelle cioè che annunciano il nuovo ciclo, sarà tutto chiaro.

      (Quote)  (Reply)

  4. FabioDue :
    @ice2020
    Bisogna solo avere ancora un po di pazienza, più di qualche mese credo. Quando compariranno ad alta latitudine macchie a polarità invertita (o solo regioni attive, se le macchie fossero troppo deboli magneticamente per essere visibili), quelle cioè che annunciano il nuovo ciclo, sarà tutto chiaro.

    Allora siamo quasi al 25 ciclo?

      (Quote)  (Reply)

  5. Sto completando un’articolo e ne ho in programma uno nuovo.
    Ho ricevuto una mail da l’utente Luigi lucato nella quale mi ricorda che a breve completarà un’articolo che mi aveva promesso di scrivere (problemi seri di natura familiare non gli hanno permesso di completare il pezzo)
    Siamo un pò impantanati.
    Probabilmente pubblicare ogni giorno un nuovo articolo è un pò eccessivo, come è stato fino ad ora….erano altri tempi…c’era da scoprire…questo Sole con ALE.

    Ma cazzo , mi riferisco anche alle giovani leve che ci seguono che abbiate il benchè minimo spirito di iniziativa….
    Ok…ci sono gli studi …il lavoro….e la famiglia…, inutile analizzare il perchè e scrivere frasi di circostanza..

    Non possono scrivere gli articoli sempre i soliti utenti. Questo non è corretto.
    Io sono arrivato ad una media di 2 a settimana. E rischio il “crash” neuronale se si continuo così.
    Non vi chiediamo di scrivere costanetemente ogni settimana un pezzo.
    Ma trovare la forza e volanta per scrivere due righe su un qualcosa di interessante..
    energia…meccanica…fisica…nel mese…
    Questo non è un obbligo.
    E non chiediamo la soluzione a “misteri” irrisolti oppure la “super scienza”.
    Fate voi …
    Se veramente vogliamo tutti insieme che questo progetto continui dobbiamo darci seriamente una mano fra tutti noi.

    Non abbiate paura.

    Un salutone,
    mic
    😉

      (Quote)  (Reply)

  6. Michele :

    Sto completando un’articolo e ne ho in programma uno nuovo.
    Ho ricevuto una mail da l’utente Luigi lucato nella quale mi ricorda che a breve completarà un’articolo che mi aveva promesso di scrivere (problemi seri di natura familiare non gli hanno permesso di completare il pezzo)
    Siamo un pò impantanati.
    Probabilmente pubblicare ogni giorno un nuovo articolo è un pò eccessivo, come è stato fino ad ora….erano altri tempi…c’era da scoprire…questo Sole con ALE.

    Ma cazzo , mi riferisco anche alle giovani leve che ci seguono che abbiate il benchè minimo spirito di iniziativa….
    Ok…ci sono gli studi …il lavoro….e la famiglia…, inutile analizzare il perchè e scrivere frasi di circostanza..

    Non possono scrivere gli articoli sempre i soliti utenti. Questo non è corretto.
    Io sono arrivato ad una media di 2 a settimana. E rischio il “crash” neuronale se si continuo così.
    Non vi chiediamo di scrivere costanetemente ogni settimana un pezzo.
    Ma trovare la forza e volanta per scrivere due righe su un qualcosa di interessante..
    energia…meccanica…fisica…nel mese…
    Questo non è un obbligo.
    E non chiediamo la soluzione a “misteri” irrisolti oppure la “super scienza”.
    Fate voi …
    Se veramente vogliamo tutti insieme che questo progetto continui dobbiamo darci seriamente una mano fra tutti noi.

    Non abbiate paura.

    Un salutone,
    mic
    :wink:

    Rinnovo l’invito tra l’altro già fatto nn so quante altre volte in passato…

      (Quote)  (Reply)

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