IL POLO NORD SI SCIOGLIE E LA COLPA È SOLO……. (PARTE III)

 

Nell’appuntamento precedente abbiamo imparato a conoscere questo nuovo schema circolatorio, caratterizzato da una struttura dipolare e noto per questo come pattern Artctic Dipole. Questo è misurato attraverso un indice che corrisponde al gradiente pressorio tra la fascia artica siberiana (con centro sul Mar di Kara) e la zona Canadese-Groenlandese (DA index). In breve, quando si verifica un forte episodio DA+, la circolazione sul polo (in generale su tutto l’emisfero boreale), subisce un cambiamento radicale, con una forte accelerazione dei venti meridionali di provenienza pacifica ed un incremento dei venti settentrionali sul settore atlantico-europeo. Tale circostanza determina un fortissimo aumento dei flussi di calore pacifici direttamente sul polo, con conseguente accelerazione della velocità di fusione estiva della banchisa artica. Abbiamo infine visto i risultati di studi sperimentali (modello PIOMA in primis), in quali dimostrano inequivocabilmente che l’orientamento e l’entità del pattern DA+ sono la chiave per capire e prevedere la diminuzione di ghiaccio marino nel bacino artico.

Nella terza ed ultima parte del presente lavoro cerchiamo di individuare i fenomeni che regolano l’evoluzione e l’intensità del DA pattern, e di conseguenza dei ghiacci marini artici estivi.
A tale scopo partiamo facendo delle considerazioni a carattere prettamente intuitivo, basandoci sulla seguente immagine che ritrae l’andamento del DA index dal 1980 ad oggi:

 

 

Guardando a questo grafico infatti, c’è una cosa che balza subito all’occhio: il mutamento più radicale della circolazione sul polo lo si è avuto a partire dal 2005-2006. Questo ci suggerisce di pensare che anche il fenomeno che regola il DA pattern (e dunque la circolazione sul polo) abbia subito un cambiamento consistente proprio a partire da quel periodo. Ora, tra tutti i (pochi) fenomeni in grado di forzare pesantemente la circolazione atmosferica a scala emisferica (e dunque polare), ce n’è uno in particolare che ha subito un pesante stravolgimento nel periodo di riferimento: l’attività solare. Questo fattore potrebbe indurci a pensare che il principale attore in “questa commedia” sia il sole. Vediamo ora se riusciamo a trovare delle prove in grado di supportare l’ipotesi dettata dall’intuizione.
Anzi tutto, facendo ancora riferimento al medesimo grafico, possiamo osservare come il trend al rialzo del DA sia iniziato, in maniera lenta e graduale, a partire dalla seconda metà degli anni 90. Se guardiamo ora alla storia recente del sole, ci accorgiamo che un primo calo dell’attività si sia registrato proprio nel medesimo periodo, a causa di un ciclo solare (ciclo 23) sottotono rispetto ai precedenti:

 

 

Altre prove a favore della nostra tesi derivano dalla ricerca scientifica mondiale. Difatti sono moltissimi gli studi condotti dai più autorevoli centri di ricerca che dimostrano come la bassa attività solare sia in grado di apportare, anche a breve termine, mutamenti significativi negli schemi circolatori più importanti. Nello specifico è stato in più occasioni dimostrato come la bassa attività solare porta le figura bariche dominanti ad assumere anomale posizioni in grado di accentuare fortemente gli scambi meridiani tra medie ed alte latitudini. Ad esempio è stato ampiamente verificato che, quando il sole si mantiene su bassi livelli attività, tende ad aumentare considerevolmente la frequenza di notevoli episodi da pattern NAO–. Ora, per chi non l’avesse ancora capito, il pattern NAO– risulta strettamente correlato con il pattern DA+.
Per riassumere, la scienza ufficiale ha correlato, in diverse occasioni e con successo, la bassa attività solare con i più famosi pattern favorevoli ad un rafforzamento degli scambi meridiani tra le medie e le alte latitudini (AO– NAO– ecc..). Il fatto che non si sia ancora fatto esplicito riferimento (almeno secondo le nostre conoscenze) al legame bassa attività solare-pattern DA+, potrebbe risiedere semplicemente nel fatto che, proprio il pattern DA+ , è stato individuato solo di recente (ma non si escludono altre motivazioni …..).
Al contrario, sebbene sia comprovata la capacità delle emissioni antropiche (gas serra) di alterare le temperature globali, non esistono studi rilevanti che hanno trovato dei rapporti di causa-effetto tra emissioni di gas serra ed andamento dei più importanti pattern atmosferici (come pattern AO, NAO ecc..). Solo i clorofluorocarburi (CFC) possono influire sulla circolazione polare per via della loro efficacia nella deplezione dell’ozono stratosferico. In questo caso però si parla di un rafforzamento del Vortice Polare (si tratta dunque dell’effetto opposto). Infine, sempre a questo proposito, ammesso per assurdo che esista una debole correlazione tra quantità di emissioni di gas serra e “tipologia” di circolazione sul polo, per giustificare lo stravolgimento circolatorio registrato tra il 2004 ed il 2007, si dovrebbe ammettere che nell’arco di questo triennio le emissioni inquinanti siano aumentate di svariati ordini di grandezza.
Fino ad ora dunque tutti gli “indizi” portano a pensare che sia proprio l’attività solare a guidare l’evoluzione del DA pattern (e dunque dei ghiacci marini artici). Tuttavia manca ancora quella prova schiacciante, in grado di eliminare qualsiasi dubbio. In attesa che la “scienza ufficiale” arrivi a fornircela, noi abbiamo pensato di giocare in anticipo. Di seguito vi mostriamo i risultati di una ricerca da noi condotta in merito appunto alla presumibile relazione tra attività solare e DA pattern.

Lo studio è nato quasi per caso quando, guardando ai valori assunti negli ultimi 54 anni (dal 1959 in avanti) dall’indice DA, ci siamo accorti di una possibile relazione con l’andamento assunto dall’attività solare nel medesimo periodo. Si tratta dunque di uno studio a carattere statistico finalizzato alla valutazione di una potenziale correlazione tra andamento dell’attività solare ed il trend assunto dal DA pattern nel periodo di riferimento (come grandezza rappresentativa dell’attività solare si è fatto riferimento al Sunspot Number)
Per valutare gli andamenti complessivi dei due fenomeni (DA pattern ed attività solare), si è fatto ricorso ai metodi di interpolazione polinomiale. Nello specifico sono state utilizzate delle funzioni interpolanti polinomiali del medesimo ordine (polinomi del IV ordine). Di seguito vengono mostrati i grafici che rappresentano i risultati del processo di interpolazione:

 

DA- PATTERN TREND

 

SOLAR ACTIVITY TREND

 

Notate la perfetta corrispondenza tra la linea rossa, rappresentante il trend del DA pattern) e la linea verde, che invece esprime l’andamento dell’attività solare. Ovviamente, poiché le due funzioni sono in antifase (quando una cresce l’altra diminuisce e viceversa), al fine di visualizzare meglio corrispondenza, il grafico relativo all’attività solare è stato ribaltato.
Sebbene la sola analisi visiva tra le due interpolanti dia risultati più che confortanti, per ottenere una prova certa ed inconfutabile è necessario procedere con uno studio più raffinato, basato sui metodi dell’inferenza statistica. Nel caso in esame, per stabilire il grado di correlazione tra le due grandezze, si è proceduto calcolando, per il parco dati a disposizione (periodo di riferimento), la covarianza e dunque l’indice di correlazione di Pearson.
Brevemente, l’indice di correlazione di Pearson (o di Bravais-Pearson) consente di valutare il grado di correlazione tra due variabili aleatorie e dunque il loro rapporto di causa ed effetto, ammesso che non si tratti di una correlazione spuria (non è questo il nostro caso). Nello specifico, date due variabili aleatorie x ed y, l’indice di Pearson è definito come il rapporto tra la loro covarianza ed il prodotto delle deviazioni standard delle due variabili:

 

 

L’indice di Pearson può assumere valori compresi tra -1 ed 1. Ovviamente valori negativi indicano una correlazione inversa (come nel nostro caso), mentre valori positivi si ottengono per correlazioni dirette. Inoltre ambedue i valori estremi dell’intervallo rappresentano relazioni perfette tra le variabili, mentre il valore 0 si ottiene in assenza di relazione. Ovviamente nei casi pratici non si ottengono mai precisamente i valori estremali ed il valore 0. In generale, quando si ottengono valori bassi (vicini a zero) la correlazione è debole, mentre per valori superiori a 0.7 la correlazione comincia a divenire forte. Infine, per valori superiori a 0.9 la correlazione è fortissima per divenire perfetta quando si supera la soglia dello 0,95 (ovviamente lo stesso identico discorso vale per i valori negativi dell’indice).
Ora, senza girarci troppo attorno, eseguendo i calcoli sul parco dati a nostra disposizione, è venuto fuori un valore dell’indice di correlazione di Pearson che ci ha lasciato praticamente spiazzati: stiamo parlando di un valore prossimo a -0.97. In altre parole abbiamo riscontrato analiticamente una correlazione perfetta tra andamento dell’attività solare e DA pattern.

Chi ha un po’ di dimestichezza nella disciplina statistica sa bene che il coefficiente di correlazione di Pearson non misura l’intensità di una relazione qualunque, ma di una particolare relazione: stiamo parlando del tipo di correlazione più desiderata dagli studiosi, ovvero della relazione lineare tra due variabili.In altre parole, quando si ottengono valori molto elevati dell’indice di Pearson (come nel nostro caso), vuol dire che esiste una forte relazione di tipo lineare tra le due variabili. A questo punto, certi di un riscontro positivo e facendo ricorso al metodo dei minimi quadrati, abbiamo calcolato l’equazione della retta che esprime il legame tra attività solare ed indice DA.
In questo caso, per semplicità di calcolo, abbiamo eseguito lo studio su intervalli regolari di ampiezza prefissata (a livello concettuale non fa alcuna differenza):

 

 

Come si vede, ciascun intervallo temporale di riferimento va all’incirca dal massimo di un ciclo solare al massimo del ciclo successivo. Per ciascuno degli intervalli sono stati calcolati i valori medi del sunspot number e dell’indice DA:

 

Senza alcuna sorpresa si riscontra che i punti sperimentali (della tabella) si dispongono lungo una retta:

 

 

Utilizzando il metodo dei minimi quadrati è stata dedotta l’equazione analitica della suddetta retta:
y=ax+b
dove:
a=-8.22
b=38.86

Si può dunque concludere che:

1) l’arctic dipole pattern (DA) è la chiave fondamentale per capire e prevedere la diminuzione di ghiaccio marino nel bacino artico;

2) l’andamento medio dell’attività solare è perfettamente correlato con l’andamento del DA pattern; ciò implica che tra i due fenomeni esiste uno stretta relazione di causa ed effetto;
3) tale relazione è di tipo lineare;

4) poiché come detto, dall’andamento medio del DA pattern dipende l’andamento dell’estensione estiva della banchisa artica, si conclude che l’attività solare gioca un ruolo fondamentale nella modulazione dei ghiacci marini artici;

5) il presente studio non esclude in alcun modo l’influenza del riscaldamento globale di origine antropica nel processo di fusione dei ghiacci artici; quello che è stato inequivocabilmente dimostrato è che l’attività solare, modulando pesantemente la circolazione atmosferica sul polo, gioca un ruolo primario nell’evoluzione dell’estensione dei ghiacci marini artici (con riferimento al periodo estivo); per le stesse ragioni, è assolutamente indiscutibile che il crollo dell’attività solare (ciclo 24) abbia contribuito pesantemente nella decurtazione della banchisa artica avvenuto negli ultimi 7-8 anni.

Infine,nella presente trattazione il DA pattern è stato utilizzato per spiegare l’anomalo andamento dei ghiacci marini artici. Tuttavia, come già accennato, il cambiamento di questo indice corrisponde ad un mutamento generale della circolazione boreale sia in inverno che in estate, con notevole accentuazione degli scambi meridiani e conseguente raffreddamento delle medie latitudini. Pertanto, nel prossimo futuro, al fine do prevedere i cambiamenti climatici che interesseranno il continente europeo, risulterà fondamentale approfondire i meccanismi legati a questo tipo di circolazione nonché i suoi (certi) legami con l’attività solare.

 

Riccardo e Zambo

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61 pensieri su “IL POLO NORD SI SCIOGLIE E LA COLPA È SOLO……. (PARTE III)

  1. FBO :
    penso che sta paranoia del metano ha rotto.

    Hai ragione.
    Adesso, dopo la CO2, è diventato di moda il metano in tutte le sue forme.
    E pensare che basta una microscopica variazione della percentuale del vapor acqueo in atmosfera per travolgere qualunque importanza avessero per l’effetto serra questi gas.

      (Quote)  (Reply)

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