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UN NUOVO MODELLO CLIMATICO ALLA BASE DELLA PEG: PARTE III

Un saluto a voi, popolo di NIA.
Insieme agli amministratori del blog abbiamo deciso di ripubblicare le parti più salienti di questo mio lungo articolo, in attesa dell’uscita delle ultime inedite. Infatti, visto il tempo che è passato dall’ultima pubblicazione e vista la complessità dell’articolo, è stato deciso di comune accordo che sarebbe stato meglio riproporre almeno le parti più significative. Questo per consentirvi di ricordare i concetti appresi e di riprendere il filo logico. Le varie parti verranno pubblicate con una cadenza media di una a settimana.
Inoltre vi comunico già da ora che, ultimata la pubblicazione di tutte le parti di questo pezzo, ne uscirà a ruota uno nuovo in cui verranno ulteriormente approfonditi i meccanismi con cui la bassa attività solare influenza l’andamento delle stagioni invernali (e non solo). In quest’occasione verranno anche trattate alcune tematiche molto sentite (es: differenza tra Nino est-Nino ovest) e si prenderà spunto per fare delle riflessioni in merito al prossimo inverno.
Non mi resta che augurarvi una buona lettura.

Al fine della precedente parte ci eravamo lasciati con un interrogativo. Nello specifico ci eravamo chiesti quali situazioni e quali fenomeni possono favorire particolari configurazioni bariche, associate allo sviluppo di singolari onde di Rossby (stazionarie e retrograde) ed in grado di apportare ondate di freddo e di gelo sul continente europeo. A tale quesito cercheremo di rispondere in questa Parte dell’articolo. In generale cercheremo di capire quali sono i fenomeni che portano ad un consistente aumento della frequenza di eventi meteo “estremi” sul nostro vecchio continente.
Ritorniamo momentaneamente sul discorso delle onde di Rossby. Avevamo visto come le ondate di freddo e di gelo sull’Europa occidentale risultano strettamente legate allo sviluppo di particolari onde planetarie: onde stazionarie ed onde retrograde. Entrambi le onde sono onde straordinariamente lunghe nonché ampie, dove per ampiezza si intende lo sviluppo dell’onda in senso meridiano. Al riguardo è bene inoltre ricordare che quelle planetarie sono onde inerziali trasversali, ossia riferite al volume e non alla sola superficie della massa d’aria. Pertanto, nella fase di sviluppo le onde di Rossby non si propagano solo nel piano (ovvero longitudinalmente ed in senso meridiano), bensì anche in altezza. Pertanto le onde ampie e lunghe risulteranno molto sviluppate anche in altezza.
Tuttavia, alle medio-alte latitudini l’altezza della troposfera è abbastanza limititata (intorno ai 9 km). Pertanto, un onda di Rossby che tende a svilupparsi ampiamente in senso meridiano, alle alte latitudini troverà in altezza un “tappo” che tende a limitare il suo sviluppo verso l’alto e dunque il suo sviluppo in generale. Questo tappo è rappresentato proprio dalla tropopausa, che come detto alle alte latitudini è situata molto in basso. Oltre la tropopausa è situato il Vortice Polare Stratosferico (VPS), che caratterizzato nella stagione invernale da intensi venti occidentali. Maggiore è l’intensità (velocità) di tali venti e più grande risulterà la resistenza offerta dal “tappo” della tropopausa.
Quindi affinchè vada in porto la propagazione dell’onda, è necessario che tali venti stratosferici non risultino essere eccessivamente forti. Infatti, le onde non si propagano in presenza di elevate velocità zonali che procedendo con la quota divengano superiori ad un valore definito Velocità critica di Rossby. Oltre tale valore si ha il wave Breaking, ovvero l’ondulazione diviene evanescente. Infatti se le velocità zonali stratosferiche sulle zone polari sono troppo elevate, l’onda non riesce più a propagarsi verso l’alto ed al tempo stesso non riesce ad assumere elevate ampiezze e lunghezze divenendo in breve tempo evanescente. In altri termini, solo in presenza di venti zonali stratosferici abbastanza deboli si verificano, in genere, le condizioni ideali per la formazione di onde lunghe ed ampie e dunque di onde stazionarie e retrograde.

Le figure sopra riportate rappresentano i vettori dell’Ep-flux (Elliassen and Palm flux), che misurano il trasporto di “energia” che avviene dalla troposfera alla stratosfera, sia in termini dinamici (momento) che termodinamici (calore). L’EP-flux può essere visto come una misura della capacità dell’onda planetaria di propagarsi verso l’alto (e dunque di propagarsi in generale). Se i vettori (freccie) sono divergenti al limite della tropopausa, vorrà dire che siamo in condizioni di flusso zonale stratosferico tirato e che l’onda planetaria non riesce a propagarsi (ultimi 2 pannelli). Al contrario, vettori verticali convergenti oltre le quote stratosferiche, indicano che la propagazione dell’onda è “andata in porto” (primi pannelli).
La dinamica sin qui descritta è anche quella alla base dello sviluppo dei fenomeni di stratwarming.
Non ritengo questa la sede appropriata per approfondire nel dettaglio le dinamiche legate alla formazione e all’espansione degli stratwarming. Diciamo solo che detti fenomeni si originano a partire dall’espansione verso l’alto delle onde platenarie più energetiche. Quando l’onda raggiunge la stratosfera si “infrange” rallentando il VPS e “depositando” in esso una circolazione easterly. Dove l’ondulazione viene assorbita, infatti, si ha trasferimento di moto e l’onda può essere dissipata. Da ciò scaturisce la produzione di calore (attraverso l’attrito) ed il trasporto di quantità di moto. Quest’ultimo fattore fa sì che nel VPS, le normali correnti zonali, vengano sostituite dagli esterlies (circolazione da est verso ovest). L’effetto degli stratwarming è dunque di rallentare prima e di distruggere poi il Vortice Polare Stratosferico (inversione di circolazione da westerly ad esterly). Ci sono ovviamente diversi tipi di stratwarming. Diciamo solo che i più potenti ed efficaci sono in grado di distruggere completamente il VPS, con inversione dei venti da occidentali ad orientali fino a latitudini prossime ai 60° N, oltre che provocare intensi e repentini riscaldamenti stratosferici (anche 60° C in pochi giorni). Tali tipi di warming portano alla rottura ed allo split del vortice ciclonico stratosferico, che viene momentaneamente rimpiazzato da un anticiclone. Nella maggior parte dei casi inoltri, tali potenti warming stratosferici, sono in grado di istaurare una circolazione inversa a quella del Vortice Polare, non solo nella stratosfera, ma anche in tutta la troposfera sottostante, in quanto le particolari dinamiche innescatesi in stratosfera vengono trasferite alla sottostante troposfera. Infatti, alcuni giorni dopo, la cella anticiclonica stratosferica originata dall’intenso warming, si può ritrovare con simili caratteristiche a livelli troposferici polari, portando anche il vortice polare troposferico (VPT) ad essere letteralmente distrutto. In tali situazioni estreme dunque, l’anticiclone propaga la propria circolazione oraria (esterly) dalla stratosfera alla bassa troposfera nell’arco di 5-10 giorni, fino a sostituire, sulla verticale del polo, il VP a tutte le quote e quindi invertendo il verso della circolazione atmosferica polare (da ciclonica con venti dai quadranti occidentali, ad anticiclonica con venti dai quadranti orientali). Siccome il VP in condizioni normali ha in genere una forma ellittica (perché compresso tra l’anticiclone freddo canadese e l’anticiclone freddo siberiano), nella nuova situazione viene invece a trovarsi schiacciato tra il nuovo anticiclone polare e l’anticiclone freddo periferico siberiano, cosicchè viene spezzato in due lobi e costretto a riposizionarsi ai bordi del circolo (split del Vortice Polare). Anche l’anticiclone polare tende a sua volta a dividersi in due distinti centri, sempre interni al circolo polare: uno in genere su Alaska/Siberia orientale ed un altro su Nord Scandinavia/Russia. In definitiva la configurazione finale indotta da un violento SW è in genere quella formata da due possenti anticicloni caldi a tutte le quote sul polo e due altrettanto profondi centri depressionari colmi di aria gelida a tutte le quote, posti in genere uno sul nord-est del Canada e un altro sulla Siberia.


La figura evidenzia la configurazione di un potente Stratwarming: due anticicloni a tutte le quote sul polo e due centri ciclonici freddi, posti in genere+ uno sul nord-est del Canada e un altro sulla Siberia.

Detti split del VPT causano a loro volta il blocco delle correnti occidentali. Infatti con l’innesco della rotazione oraria anticiclonica anche nei piani più bassi, tutta la circolazione polare vedrà invertito il suo senso di rotazione (da Est verso Ovest), provocando un moto retrogrado dei lobi del VPT precedentemente formati. Nell’ambito europeo, una simile situazione può attivare un moto retrogrado del lobo freddo asiatico, che progressivamente comincia a muoversi verso la Russia europea ed il Baltico, lambendo e talvolta investendo con gelide correnti l’Europa occidentale. Tali situazioni danno luogo a periodi di freddo intenso ed estremo sull’Europa occidentale (Italia inclusa) della durata di molti giorni.
Tali eventi estremi, denominati dalla comunità scientifica ESEs (Extreme Stratospheric Events), si verificano in media una volta ogni 5-10 anni. Come vedremo tuttavia, la bassa attività solare è in grado di aumentare non di poco la loro frequenza.
È ovvio che non tutte le invasioni fredde in Europa sono collegate ai fenomeni di Stratwarming. Tuttavia la loro presenza aumenta di molto le probabilità che le gelide correnti artiche e siberiane si spingano sin sulle zone più occidentali d’Europa. A tal proposito è bene ricordare che gli eventi di gelo più eclatanti che hanno coinvolto l’Europa nell’epoca moderna sono stati quasi tutti dovuti a fenomeni di Stratwarming. Ad esempio alla fine del dicembre 1984 fu registrato sul polo nord, a 42 km di altezza, un riscaldamento di circa 70 °C in appena 5 giorni. Tra gli ultimi giorni del dicembre 1962 ed i primi giorni del gennaio 1963, sempre a 42km sopra il Polo Nord, la temperatura era salita di oltre 60°C in pochi giorni. Oltre che gli eventi leggendari del 63 e dell’85, fenomeni di stratwarming causarono altri eventi storici sul vecchio continente, come ad esempio marzo 1987, febbraio 1991 ecc..


La figura mostra la situazione meteo sull’intero emisfero nord svariar iati giorni dopo il violento stratwarming del dicembre 1984.

Alla luce di quanto sin qui analizzato mi preme sottolineare un fattore che ritengo cruciale per le dinamiche meteorologiche degli inverni europei: anche se non tutti gli eventi di gelo in Europa sono correlate ad eventi di Stratwarming, il Vortice Polare Stratosferico (VPS) gioca sempre un ruolo fondamentale. In altri termini, le vicende della stratosfera polare, anche in assenza di fenomeni eclatanti, hanno sempre una valenza cruciale nelle dinamiche meteo invernali. Infatti come si è detto prima, in presenza di elevate velocità zonali stratosferiche, le onde di Rossby non si propagano eccessivamente e non riescono ad acquisire quelle grandi ampiezze tipiche delle onde stazionarie e retrograde.
Detto in termini poco tecnici, il VPS riflette le sue caratteristiche nell’ambito dell’intero Vortice Polare (dunque a quote inferiori a quelle stratosferiche). Se il VPS è estremamente compatto e caratterizzato dunque da venti ciclonici occidentali molto forti, l’intera struttura del VP risulterà molto compatta e poco propensa alle oscillazioni meridiane (e viceversa).
Una situazione di questo tipo è quella che ci ha penalizzato nel cuore dell’inverno appena trascorso (da metà gennaio in avanti). Infatti, a fronte di un VPS eccezionalmente “veloce” e compatto, anche il VP alle quote troposferiche si è mostrato molto solido (AO sempre nettamente positivo). Chi, come me, ha seguito le vicende meteorologiche da vicino, ricorderà che da quel periodo in avanti il VP è risultato inattaccabile da ogni azione meridiana anticiclonica. Questo semplicemente perché le velocità zonali stratosferiche erano elevatissime ed ogni tentativo di approfondimento delle onde planetarie si dissolveva come neve al sole. In altre parole, in virtù di un VPS estremamente solido e “veloce”, ogni ondulazione meridiana diveniva evanescente in quanto non c’erano le condizioni necessarie per la formazione di onde lunghe ed ampie a carattere stazionario, le uniche in grado di bloccare la circolazione occidentale per più giorni e consentire le discese gelide. Ricorderete sicuramente come i modelli più volte erano propensi nel prevedere colate molto fredde che poi venivano regolarmente ridimensionate se non annullate completamente, a fronte di un hp oceanico eccessivamente invadente. Infatti, in quelle condizioni, riuscivano a formarsi solo onde corte e scarsamente ampie, che sono anche le più veloci. Ecco che in brevissimo tempo veniva ripristinata la consueta circolazione zonale e le correnti fredde riuscivano a mala pena a sfiorare il nostro paese.
Ora, quello che sta emergendo da innumerevoli studi scientifici condotti negli ultimi anni, è che la bassa attività solare sia in grado di apportare sostanziali modifiche al VPS, che ricordiamo essere il vortice atmosferico per eccellenza. Il passo che faremo ora sarà quello di capire come il sole (o meglio il numero di macchie solari) possa influenzare l’andamento del Vortice Polare Stratosferico.
Tra gli studi più significativi condotti in questo campo voglio ricordare quelli realizzati da Baldwin and Dunkerton della “Northwest Research Associates”, dalla Professoressa Karin Labitzke della “FU Berlin University” e dai Professori Salby e Callaghan dell’ “University of Colorado, USA”. Nelle loro ricerche i sopracitati ricercatori (non solo loro) hanno messo in evidenza coma l’attività solare sia in grado di alterare la composizione dell’aria e le modalità di circolazione atmosferica nell’ambito del VPS (con riferimento soprattutto a quello boreale). Nello specifico l’attività solare ha importanti ripercussioni su una particolare circolazione stratosferica chiamata Brewer Dobson Circulation (BDC).
La BDC, così chiamata per i suoi scopritori Brewer e Dobson, è una lenta circolazione emisferica agente a quote stratosferiche e disposta lungo i meridiani. Tale circolazione è responsabile del movimento di particelle d’aria dalle regioni equatoriali sino alle regioni polari ed maggiormente attiva nell’emisfero nord. In particolare detta circolazione è caratterizzata da moti ascendenti nelle regioni equatoriali e da moti discendenti nelle zone extratropicali (soprattutto polari). La BDC è molto importante perché influenza enormemente la chimica dell’atmosfera grazie al trasporto verticale e meridionale delle specie chimiche, tra cui l’ozono. Infatti la parte sommitale della stratosfera tropicale è la principale sorgente dell’ozono stratosferico, a causa dell’abbondanza di fotoni ad alta energia (per il maggior irradiamento solare) necessari per la fotolisi dell’ossigeno (reazione che porta alla formazione dell’ozono stratosferico). Al contrario, durante l’inverno per mancanza totale di radiazione solare, la stratosfera polare dovrebbe essere completamente priva di questo gas. In realtà, grazie alla BDC, aria ricca di ozono viene portata dalle regioni tropicali a quelle polari durante la stagione autunno-invernale (come detto polo nord in primis). La BDC fornisce così un motore fotochimico aumentando la concentrazione complessiva di ozono nella stratosfera polare durante l’inverno.
La seguente figura ritrae lo schema di funzionamento della Brewer Dobson Circulation (freccia tratteggiata). Si noti la differenza di altitudine tra troposfera tropicale e troposfera polare. Come si vedrà più avanti (prossima Parte), tale differenza di quota dipende molto dall’attività solare e gioca un ruolo fondamentale per le sorti del VPS .

Come detto la BDC non altera solo la composizione chimica della stratosfera polare, ma agisce anche da un punto di vista dinamico, alterando la temperatura e l’andamento circolatorio del VPS stesso. Per farvi capire questo fenomeno permettetemi di spiegarvi in grandi linee il funzionamento di questo affascinante tipo di circolazione.
La tropopausa è la più fredda regione della stratosfera e della troposfera equatoriale. Questo perché l’aria in ascesa all’equatore raffredda adiabaticamente a causa dell’espansione e ciò spinge le temperature della parte bassa della stratosfera equatoriale b\en al di sotto della temperatura di equilibrio locale. Non a caso, proprio l’osservato andamento medio zonale della temperatura, portò Brewer alla conclusione che l’aria stratosferica extratropicale doveva essere passata attraverso lo strato della tropopausa equatoriale. Solo questo fattore poteva spiegare infatti il basso tenore di vapore osservato nella miscela d’aria nella stratosfera equatoriale (solo nello strato della tropopausa equatoriale può avvenire il fenomeno della deidratazione attraverso il processo di “freeze dryng”). Ora, l’aria proveniente dalla stratosfera equatoriale e discendente sulle regioni polari è sottoposta al processo inverso di compressione adiabatica che la porta a riscaldarsi. Tale processo fa salire le temperature all’interno del VPS di alcune decine di gradi sopra la temperatura di equilibrio radiativo locale.
Inoltre, la maggiore quantità di ozono contribuisce non poco al riscaldamento della stratosfera polare nella seconda parte dell’inverno. Infatti, all’arrivo della prima radiazione solare sul polo, l’ozono presente assorbe la maggior parte della radiazione solare ultravioletta e la restituisce sotto forma di calore. Pertanto un elevata concentrazione di ozono può essere ritenuta un ulteriore causa di riscaldamento stratosferico e dunque di rottura dell’equilibrio radiativo locale.
In ultimo, la BDC è in grado di rimuovere le sostanze immesse in stratosfera dall’attività umana in grado di distruggere l’ozono (in base a quanto vedremo in seguito è questo di un fattore di notevole importanza).

Tornando al nostro discorso, l’attività di ricerca condotta negli ultimi anni da innumerevoli centri scientifici universitari, ha messo in evidenza come la bassa attività solare sia in grado di accelerare e rafforzare la Brewer Dobson Circulation. Per quanto si è visto, un rafforzamento della BDC implica un riscaldamento ed un indebolimento del VPS, rendendolo molto più vulnerabile all’azione forzante troposferica associata allo sviluppo delle onde di Rossby. Ciò rende l’intera struttura del VP più debole ed aumenta in maniera eclatante la probabilità che si sviluppino a latitudini medio-alte onde estremamente lunghe ed ampie (stazionarie e retrograde). Una situazione di questo tipo situazione porta inoltre il VPS ad essere molto più soggetto a fenomeni di stratwarming.
Purtroppo la correlazione sopra descritta non è così semplice e lineare. Infatti la bassa attività solare diviene estremamente efficace nel modulare la BDC e quindi le caratteristiche del vortice atmosferico qual’ è il Vortice Polare, solo in presenza di alcune condizioni esterne. Detta in altri termini, la capacità del sole di modulare l’intensità del VP e dunque le caratteristiche del clima alle medio-basse latitudini boreali, dipende fortemente da due fenomeni: la Quasi Biennal Oscillation ed il ciclo ENSO.
Nella successiva Parte IV tenteremo di approfondire questo discorso.

Riccardo

Il clima della Cina centrale durante gli ultimi 1800 anni: il ruolo del Sole

Alcuni di voi forse ricordano questo articolo: http://daltonsminima.altervista.org/?p=11420

Partendo dalla cronaca climatica di una località della Cina centrale, vi si conclude che il ruolo del Sole nel clima di quella località era probabilmente determinante per stabilire il limite settentrionale del monsone estivo. L’articolo originale in inglese risale al 2007. Quest’anno, un altro gruppo di studiosi cinesi ha pubblicato un articolo per certi versi analogo, ma questa volta le ricerche sono estese all’intera regione della Cina centrale, in cui si trova anche Pechino. Il link all’articolo originario è il seguente: http://www.clim-past.net/7/685/2011/cp-7-685-2011.pdf

La regione è quella indicata nella figura 1 a pag.2.

Per ora mi limito a tradurre le conclusioni, che trovo piuttosto interessanti, anche se sintetiche e tutto sommato non completamente nuove per chi aveva già letto l’articolo che ho citato sopra.

Sono state sintetizzate le registrazioni ad elevate risoluzione e a datazione certa delle stalagmiti, nonchè quelle dei documenti storici, provenienti dalla porzione settentrionale della Cina centrale (la zona intorno a Pechino e una porzione di entroterra ad ovest, si veda la mappa nella seconda pagina dell’articolo originario, ndr). Esse ricostruiscono le registrazioni di precipitazioni, con risoluzione decadale, degli ultimi 1800 anni (190-1980). Tali registrazioni sono in accordo con le registrazioni di precipitazione simulata e un’altra registrazione di precipitazioni ricostruita da sedimenti lacustri della medesima regione, indicando così che riflettono bene le variazioni di precipitazione in quella regione.

Tali registrazioni di precipitazione mostrano variazioni coincidenti e significative correlazioni positive con le variazioni di temperatura su scale da secolare a multidecadale. Ciò suggerisce che caldo-umido/freddo-asciutto sia stato il principale andamento climatico degli ultimi 1800 anni nella regione. I confronti mostrano che la precipitazione, durante l’ultimo millennio, sia stata controllata dai contrasti termici tra l’Asia ed il Pacifico settentrionale. Ciò è consistente con i risultati delle moderne osservazioni meteorologiche. L’attività solare può essere la forza dominante che guida le variazioni coordinate (da caldo-umido a freddo-asciutto e viceversa) di temperatura e precipitazione nella regione considerata.

In estrema sintesi, gli studiosi hanno individuato comportamenti ben correlati di precipitazioni, temperatura ed attività solare (la Total Solar Irradiance, in particolare), nel citato arco di 1800 anni: quando l’attività solare mostrava un trend calante, anche temperature e precipitazioni si comportavano complessivamente allo stesso modo, e viceversa; a tale proposito si veda nell’articolo originario la figura 6 a pagina 5.

Per concludere, mi chiedo se esistano studi analoghi relativi a regioni europee o americane. Finora non li ho trovati.

FabioDue

Il calore dell’ aria…Scacco matto all’AGW…

Le domande:

Ogni giorno sentiamo parlare di Riscaldamento Globale di quanto l’ uomo riesce a modificare il clima con le sua attività  … ma qualcuno si é preso la briga di fare due conti ? Se aumenta di un grado la temperatura globale quanta energia ci vuole ? L’ uomo é davvero in grado di produrre direttamente tanta energia per riscaldare la terra di due o tre gradi ?

Non trovando risposte mi é venuto in mente di buttare giù qualche conteggio per cercare di chiarirmi le idee.

Da notare che mi sono preso la briga di rifare i conti, ma tutti i risultati si possono trovare con un pò di pazienza sul web.

Spero quindi che questo articolo riesca a chiarire le idee sulle quantità di energia in gioco negli scambi termici del nostro pianeta.

Da dove cominciare ?

Intanto cerchiamo di conoscere un pò meglio  l’atmosfera, ovvero quanta aria c’ é sul nostro pianeta … quanto pesa.

Per calcolarlo abbiamo bisogno di un barometro e di un calcolo anche approssimativo della superficie terrestre.

La pressione atmosferica é mediamente di 1atm = 101 325 Pa = 101 325 N/m2= 10 332 kgf/m2 che per capirsi sono circa 10,332 tonnellate per metro quadrato di superficie.

L’ atmosfera lo sappiamo bene é composta d’aria che é un miscuglio di gas e conoscendo la composizione é facile calcolare il peso di ogni gas .

La tabella seguente l’ ho ricavata da wikipedia e ho tolto la componente di vapore acqueo e degli altri gas presenti in tracce. Un aria semplificata quindi …

 

Gas Percentuale molare Peso Molecolare Peso di ogni elemento per mole (g) Peso di ogni gas kg per m2
Azoto 78,084% 28,013 21,8737 7802,361
Ossigeno 20,945% 31,999 6,7022 2390,678
Argon 0,933% 39,948 0,3727 132,948
CO2 0,038% 44,010 0,0169 6,012
Totale 100,000% 28,9654 10332,000

Da notare che ogni m2 di superficie terrestre “gravano” 10 tonnellate di aria di cui solo 6 chilogrammi  sono di  CO2!

La prima volta che ho visto questi dati anni fa ho cominciato ad avere qualche perplessità  su come potesse la CO2 esser responsabile del riscaldamento globale.

Questi 6 kg di gas quasi inerte, secondo studi molto accurati,  riescono a scaldare  10 tonnellate d’ aria solo facendo rimbalzare la radiazione infrarossa !  La cosa é davvero incredibile ! (… Infatti io non ci credo :-) )

La superficie della terra é di 5,100 656 · 1014 m2.

Moltiplicando questo valore per il peso dell’ aria per metro quadro otteniamo circa 5,1 · 1015 tonnellate  e detto così non fa tanto effetto, ma dicendo 5,1 milioni di miliardi di tonnellate forse si capisce meglio. L’ aria non é così leggera … direi abbastanza pesante in fondo .

Spesso quando sentiamo parlare di riscaldamento globale vengono fuori percentuali, valori di watt per m2 che secondo me non rendono bene l’ idea dell’energia complessiva in gioco. Wikipedia ci aiuta ancora e troviamo  il valore del calore specifico dell’aria  che é di 1005 j/(kg·K) ( aria secca).

Abbiamo tutti i dati per calcolare la quantità di calore necessaria per scaldare di un grado l’ atmosfera del nostro pianeta … 1005 · 5,1 · 1015 = 5,125 · 18 j = 5,125 Ej = … sono 5,125 miliardi di miliardi di joule.

A questo punto voglio confrontare questo valore con l’ energia dissipata dall’ uomo sul nostro pianeta .. e su wikipedia troviamo il dato della produzione annua di energia elettrica che é di 471 Ej.

Tipo di combustibile Potenza in TW Energia/anno in EJ
Petrolio 5,60 180
Gas naturale 3,50 110
Carbone 3,80 120
Idroelettrico 0,90 30
Nucleare 0,90 30
Geotermia, eolico,
solare, legno
0,13 4
Totale 15,00 471

Da questo valore bisogna togliere i valori delle energie rinnovabile e quindi rimangono 437 Ej.   Per produrre energia elettrica in genere bisogna anche sprecare dell’ energia termica, presumendo un rendimento molto ottimistico del diciamo il 40-45 %. Dopo aver consumato l’ energia elettrica quest’ ultima si trasformerà nuovamente in termica e alla fine in atmosfera e negli oceani ce ne finiranno  circa 1000Ej complessivamente (elettrica consumata  + termica sprecata nella produzione tramite ciclo termodinamico )  .

Questo vuol dire che se l’ atmosfera fosse isolata, l’umanità in un anno la farebbe scaldare di circa 195°.

Nulla in confronto all’ energia che arriva sulla terra dal sole  al secondo che é di 0,174 Ej/s = Ew . Da notare che questo valore l’ ho calcolato perché sul wikipedia non mi sembrava esatto ed infatti ho ottenuto un valore diverso. Se il calcolo che ho fatto é giusto,  sulla terra in un giorno arrivano 0,174·84600=15033,6 Ej . Se davvero tutta questa energia finisse nell’atmosfera  e se l’ atmosfera fosse isolata in un giorno la temperatura dell’aria aumenterebbe di circa 3000°.

In realtà  le cosi non sono per niente  semplici e tutta l’energia solare viene dispersa dal nostro pianeta verso “l’ infinito”. La temperatura si stabilizza un punto di equilibrio nel quale  l’ energia radiativa entrante e  uscente sono uguali.  Una parte dell’ energia però rimane immagazzinata alla temperatura di equilibrio nei “materiali” in grado di trattenerla e questi sono l’aria dell’ atmosfera, l’acqua degli oceani e le rocce e i ghiacci della crosta terrestre.

Tutto questo ci fa capire come l’ umanità sia ancora un tantino “indietro come tecnologia” rispetto al Sole per la produzione di energia :-)
Il sole invia i 1000Ej sulla terra in circa 1h e 35 min … e 1000Ej sono lo stesso quantitativo di energia che l’ uomo riesce a immettere nel nostro pianeta  producendo e consumando energia elettrica in un anno.

Conclusioni:

Se si spegnesse il Sole e dovessimo scaldare l’atmosfera con i con i nostri mezzi saremmo destinati a surgelare in poche ore! Questo dato ci dovrebbe far riflettere su quanta presunzione c’ é nell’affermare che l’ uomo é il responsabile dei cambiamenti climatici. L’ uomo con le emissioni termiche dirette probabilmente non riesce e a spostare il termometro di un millesimo di grado.

Ancora un dubbio:

Siamo davvero così sfortunati da riuscire indirettamente e con gli effetti non voluti delle  emissioni di CO2 a surriscaldare il nostro pianeta?

Con questo dubbio vi lascio !

Luci0 … Gabriele Santanché.

Riferimenti :

http://it.wikipedia.org/wiki/Aria
http://it.wikipedia.org/wiki/Calore_specifico
http://it.wikipedia.org/wiki/Risorse_e_consumo_di_energia_nel_mondo
http://it.wikipedia.org/wiki/Terra

Siamo vicini al massimo del ciclo 24, ma l´attivitá solare si mantiene bassa

Mentre le tempeste solari hanno attirato l´attenzione nei mesi di marzo ed aprile, a seguito di forti espulsioni di massa coronale, l’attività della stella non sembra puntare in futuro a un aumento delle tempeste. La causa può essere la diminuzione del vento solare e il ridotto  campo magnetico della stella, ma il meccanismo è ancora sconosciuto.

la misurazione globale di pressione del vento solare registrate dalla sonda spaziale Ulisse, fino al 2008. Verde, l’ampiezza del vento solare tra il 1992 e il 1998 e in azzurro, valori tra il 2004 e il 2008.

Le misurazioni solari sono iniziate ormai da più di 50 anni, e gli scienziati solari  hanno rilevato che la pressione media del vento solare è diminuita di oltre il 20% a partire dalla metà degli anni ’90, ma curiosamente questo indebolimento non è stato accompagnato da una riduzione della velocità che é stata ridotta di  solo il 3%.

Secondo i dati raccolti dalla sonda interplanetaria Ulisse tra il 2004 e il 2008, la riduzione della pressione del vento solare è principalmente dovuta alla diminuzione della temperatura e della densità del flusso. Secondo i dati, il vento solare è del 13% più fresco e del 20%  meno denso.

Nella visione di Arik Posner, scienziato della NASA legato al programma Ulisse, questo allentamento è una tendenza a lungo termine, una costante diminuzione della pressione che è iniziata nel 1990.  “E ‘difficile dire se questo è un evento raro”, ha detto Posner. “Stiamo  monitorando il vento solare da meno di 60 anni. Durante questo periodo, è la prima volta che questo fenomeno è stato osservato. Se questo è stato così per secoli o millenni, nessuno lo sa, perché non abbiamo dei dati che risalgono a tanto,” ha spiegato il ricercatore .

Conseguenze
L’indebolimento del vento solare può avere ripercussioni in tutto il sistema solare.

Sopra il diagramma mostra l’entità dell´ eliosfera e il suo meccanismo di protezione contro i raggi cosmici.

L´eliosfera è una sorta di bolla magnetica generata dal sole e gonfiata a proporzioni colossali per l’azione del vento solare. Tutti i pianeti del sistema, da Mercurio a Nettuno sono dentro questa bolla.

Particelle ad alta energia provenienti da buchi neri e supernove vengono gettati in direzione del sistema solare, ma la maggior parte vengono deviati dal campo magnetico della eliosfera, che avvolge il sistema.  Così, l’eliosfera agisce come uno scudo gigante dai raggi cosmici provenienti dallo spazio esterno.

L’indebolimento del vento solare “gonfia” meno l’eliosfera, il che significa meno protezione contro i raggi cosmici.

In effetti, i dati raccolti da Ulisse hanno mostrato che la media del campo magnetico solare si è indebolita di circa il 30% dal 1990, mentre la quantità di particelle ad alta energia (giga-elettron-volt) attorno la Terra sono aumentati di  circa il 20 % nel medesimo periodo.

Questa quantitá extra di  particelle  non rappresenta una minaccia per le persone sulla Terra, dato che  la nostra magnetosfera agisce come uno scudo.  Tuttavia, quantità maggiori di particelle possono avere conseguenze sulle attività svolte al di fuori della Terra, come le passeggiate spaziali degli astronauti e missioni robotiche su altri pianeti, che sarebbero soggetti ad una dose di radiazioni superiore.

In aggiunta, ci sono studi  che collegano i flussi dei raggi cosmici con l’aumento della copertura nuvolosa e dei cambiamenti climatici sulla Terra.

Le cause di indebolimento del vento solare, il calo del magnetismo e le sue conseguenze sulla Terra sono ancora sconosciute, ma i ricercatori sono abbastanza fiduciosi che con la nuova generazione di osservatori solari nello spazio, queste domande avranno una risposta.


SAND-RIO

– Le super emissioni solari di protoni del pleistocene –

Una nuova conferma che le lega le dinamiche elettromagnetiche del Sole,

ai tremendi sconvolgimenti naturali registrati nello Younger Dryas.

Vicino la fine dell’ultima glaciazione c’è stata una rapida scomparsa di molte specie di mammiferi. Estinzione che alcuni paleontologi dicono essere stata una delle più improvvise e più gravi che si siano registrate dalla scomparsa dei dinosauri di 65 milioni di anni fa. Nel nord america il 95% della fauna si estinse. In prevalenza erano mammiferi con un peso compreso fra i 25 e i 50 kg, ma scomparvero anche piccoli animali e 10 specie d’uccelli. Anche se il nord america fu il più colpito, un forte impatto si registrò anche in Europa, Siberia e sud america. La causa di questo tremendo sconvolgimento è tuttora un mistero.

Innumerevoli teorie sono state redatte, dai cacciatori paleolitici del nord america a l’impatto di una cometa per passare a sciami di meteore. Tutti ipotesi che hanno dimostrato di contenere gravi lacune !

Recentemente il Dr.Paul La Violette ha trovato prove che dimostrerebbero che questo tremendo sconvolgimento, potrebbe aver avuto causa grazie ad Super flare solare !

Nella prima settimana di Giugno La Violette ha pubblicato la sua ricerca sulla rivista radiocarbonio.

L’estrema precisione ed accuratezza della sua ricerca, ha portano La Violette a concludere che questo straordinario evento di emissione di protoni SPE dell’ordine di 1,31 ⋅ 1011 protoni/cm2 , da parte della nostra stella e che avrebbe impattato con la Terra, sarebbe avvenuto 12837 anni fa. Datazione che conterebbe un errore di soli +/- 10 anni.

La Violette è arrivato a questa conclusione, studiando l’aumento delle concentrazioni di radiocarbonio 14C atmosferico che si sono manifestate dall’inizio dello YD fino alla fine dell’era glaciale, sebbene questi aumenti siano stati dovuti ai cambiamenti nel serbatoio di carbonio nell’oceano. Quest’ultimi causati dalle modificazioni della circolazione oceanica profonda. Ulteriori dati significativi, che testimoniano lo straordinario e violento evento li possiamo ritrovare nelle alte concentrazioni di ioni di NO3e nel rapido aumento di depositi di Berilio 10Be rilevato nei carotaggi GISP2 della Groenlandia. Tutti indicatori di un’improvviso flusso di raggi cosmici.

L’ impoverimento degli ioni di nitrato all’interno dello strato di ghiaccio, trovato alla profondità di 1708,65 metri, suggerisce che lo strato di Neve è stato esposto ad un grosso bombardamento di raggi UV, coerente con una distruzione temporanea dello strato di Ozono dovuto ai raggi cosmici.

Questo evento coincide anche con una brusca e ben nota escursione climatica, ed un’associata ed elevata concentrazioni di ioni d’ammonio. Indicatori d’incedi a livello globale. Studiando i dati provenienti dai nuclei di sedimenti marini prelevati nel bacino Cariaco e a largo delle coste del venezuelane si è osservato che in determinati momenti la concentrazione di radiocarbonio è salita vertiginosamente. Una forte evidenza di un possibile coinvolgimento solare nell’aumento del 14C può essere ottenuto nell’esame dei dati del bacino Cariaco. Vedi immagine sotto riportata. Dove si osserva che la punteggiatura ha diversi scatti improvvisi. Vedi le frecce

Una breve cronologia (date) dove si registrano questi salti :

12973 +/- 10 anni

12904 +/-10 anni

12837 +/- 10 anni

12639 +/- 10 anni

Vale la pena di notare che queste date sono distanziate l’una dall’altra da multipli del ciclo di Hale.

22,2 +/- 2 anni ossia 69 +/- 9 anni, 67 +/- 9 anni e 198+/- 9 anni. In particolare l’ultimo intervallo di tempo è molto interessante perchè si approssima al ciclo solare di “de Vries”.


Per darvi un’idea della portata dei principali salti di 14C è sufficiente affermare che l’evento SPE registrato nello YD paragonato al grande disturbo di protoni registrato nel 1956 è ben 125 volte più intenso.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0273117707003936

Relativistic solar protons in the ground level event of 23 February 1956: New study

In riferimento ad un mio precedente articolo… Il campo magnetico interplanetario e l’oscillazione artica http://daltonsminima.altervista.org/?p=13899 adesso forse sono ancora più chiare le dinamiche di natura solare che portarono nel febbraio del 1956 l’arctic oscillation “AO” su dei valori estremamente negativi. Dedicato a tutti gli utenti del blog della sezione Meteo che sono affascinati quotidianamente dalle suddette dinamiche. Solar Flux che da un valore di 100 salta in poco più di 15 giorni ad valore pari a 250 !!

ftp://ftp.cpc.ncep.noaa.gov/cwlinks/norm.daily.ao.index.b500101.current.ascii

Indice AO

1956  2  1  0.050
1956  2  2 -0.210
1956  2  3 -0.904
1956  2  4 -1.606
1956  2  5 -1.206
1956  2  6 -1.260
1956  2  7 -2.267
1956  2  8 -2.174
1956  2  9 -2.722
1956  2 10 -3.624

1956  2 11 -3.660
1956  2 12 -3.444
1956  2 13 -4.092
1956  2 14 -4.552
1956  2 15 -4.564
1956  2 16 -3.793
1956  2 17 -3.450
1956  2 18 -3.655
1956  2 19 -3.702

1956  2 20 -3.792
1956  2 21 -3.627
1956  2 22 -2.998
1956  2 23 -1.752
1956  2 24 -0.916
1956  2 25 -0.129
1956  2 26  0.484
1956  2 27  1.265
1956  2 28  2.334
1956  2 29  3.227

Chiudiamo questa breve parentesi sulla recente storia climatica del nostro pianeta e continuiamo nella trattazione. La Violette continua sostenendo che l’evento di 12837 anni fa, abbia riversato sulla Terra, in soli due giorni, un contenuto di radiazioni superiore, se non compreso, fra 3 e 6 Sv (Sieverts). E’ risaputo (Epelman&Hamilton 2006) che un una dose radiazioni superiore a 3,5 Sv può essere letale per l’uomo. Quando le radiazioni sono comprese fra 4 e 6 Sv è sicuro il decesso al 100%. L’evento riportato in precedenza (Febbraio 1956) fu in grado di produrre una diminuzione del 1% della magnetosfera, di conseguenza La Violette sostiene che l’evento registrato nel Pleistocene potrebbe aver sostanzialmente indebolito se non sopraffatto il campo geomagnetico terrestre permettendo ai raggi cosmici di penetrare, in notevole dose, nell’atmosfera terrestre. La sua ipotesi come riportato in precedenza si basa sulle registrazioni dei carotaggi di ghiaccio GISP2, nello specifico sulla registrazione e la misurazione della conducibilità elettrica ECM , alla profondità di 1657,51 -1522,2 ed a 1708,65. In particolare alla profondità di 1657,51 metri che corrisponde ai 12837 anni fa (+/- 10 anni) si sarebbe registrato il picco d’acidità più grande dello Younger Dryas. La neve che cadde in quel periodo presenta infatti una conducibilità mille volte superiore alla conducibilità di fondo prima di tale periodo. L’elevata acidità della Neve suggerisce che l’atmosfera è stata esposta ad un elevato flusso di raggi cosmici durante lo straordinario evento solare !

Nella finestra sotto riportata è possibile osservare lo straordinario picco di conducibilità elettrica registrato nello strato di ghiaccio.

Ad inizio articolo avevo accennato alla contemporanea alta concentrazione di ioni NO3. Ecco che di seguito riporto immagine che evidenzia la possibile correlazione con l’ emissioni di protoni nei due eventi SPE. Si veda il picco con 200ppb.

Anche nell’evento Carrington del 1859 in Groenlandia si è registrato nel ghiaccio delle variazioni di ioni di nitrato. Un certo McCracken nel 2001 ha stimato, che nel Carrington, la concentrazione di ioni era pari a circa 750 ng/cm2e che l’emissione di protoni era circa pari a 1,9⋅1010 protoni/cm2. Prendendo come termine di paragone ed analisi questi dati, si è calcolato che il super evento solare SPE del pleistocene è stato di ben 4 volte superiore alla manifestazione registrata nel “Carrington” e 20 volte maggiore all’evento del Febbraio del 1956. Vi risparmio tutte le analisi e considerazioni di natura chimica riportate all’interno della ricerca, citandovi tuttavia un’interessante considerazione che il La Violette ci suggerisce in relazione all’alta concentrazioni di Ioni Ammonio (indicatore di combustione delle biomasse Legrand 1992), registrati dopo un secolo dall’inizio del raffreddamento nello YD.In sostanza si ritiene che ci sia stata un’alternanza di periodi estremamente caldi preceduti da un forte raffreddamento. L’aridità climatica è i successivi incendi su scala globale avrebbero impoverito l’ approvvigionamenti di cibo per molte specie viventi. Alterando irreparabilmente la catena alimentare di quel periodo. Un paesaggio arido,secco,freddo e bruciato questo è in sintesi lo Younger Dryas dove i raggi UV ,raggi cosmici, l’impoverimento dello strato d’ozono e la magnetosfera terrestre ridotta ad un colabrodo hanno giocato un ruolo chiave ! La Violette è un forte sostenitore di questa teoria, avendo già pubblicato nel 1997 e successivamente aggiornato nel 2005 una sua opera a titolo “Earth under fire”. Una raccolta di storie e leggende del mondo dove si narra come la Terra, in un passato remoto, fosse stata bruciata dal Sole. Dove incendi e mutazioni genetiche negli animali si sarebbero sparse per tutto il mondo.

Quindi, grazie alla geologia, l’astronomia, la chimica, l’analisi dei ghiacci e tante altre discipline scientifiche, sembra che le storie, che ci sono state tramandate attraverso “il mito” e/o “le leggende” non siano solo tutte frutto della fantasie.

Quella che ho riportato è sicuramente una ricerca scientifica di confine che poggia tuttavia su delle forti basi scientifiche. E’ sufficiente infatti andarsi a spulciare l’enorme quantità di documenti e/o ricerche che il La Violette ha riportato nelle ultime 4 pagine finali della sua ricerca disponibile al seguente indirizzo.

http://www.starburstfound.org/downloads/superwave/SPE.pdf

Conclusione :

Termine ultimo di questa ricerca non è come stato riportato in precedenza, dimostrare l’assoluta e specifica veridicità di questa teoria, ma in relazione ad una mia passata ricerca, reperibile al seguente link :

http://daltonsminima.altervista.org/?p=12200

5000BP -15000BP sotto la lente d’ingrandimento — Prima parte –

Affermare con assoluta certezza che all’ingresso dello Younger Dryas e alla sua uscita, la nostra stella ha passato delle continue,altalenanti e bizzarre fasi elettromagnetiche. Un’alternanza di bruschi passaggi fra profondi minimi solari e sostenuti cicli solari.

La Violette ci rassicura, affermando, che eventi solari come i sopra citati SPE non sono probabili ai nostri tempi, perchè egli sostiene che il Sole in quei millenni stava attraversando una fase molto attiva di flare, comportandosi come una stella T-tauri. Egli attribuisce questa sostenuta attività alla presenza nel sistema solare di alte concentrazioni di polvere interstellare.

Spero di aver eseguito un’ottima traduzione e sintesi di questa ricerca che ritengo essere uno dei quei fondamentali pilastri, nel chiarire e dimostrare scientificamente, una parte delle misteriose vicende, che avvolgono il nostro passato.

Michele