Decelerazione del livello del mare in Nord Eurasia e Italia causata dal Pinatubo

Autore: Franco Zavatti
Data di pubblicazione: 01 Settembre 2016
Fonte originale: http://www.climatemonitor.it/?p=42102

 

Riassunto: Fasullo et al. lavorando su serie storiche globali hanno recentemente dedotto che l’eruzione del Pinatubo avvenuta nel 1991 ha avuto un effetto significativo di rallentamento della crescita del livello oceanico. L’analisi del comportamento di 5 stazioni italiane e 37 stazioni russe e norvegesi non evidenzia per le aree indagate la significatività di tale fenomeno.

 

In un post su CM dell’ottobre 2015, avevo trattato dell’accelerazione del livello del mare analizzando 37 stazioni mareografiche russo-norvegesi e 45 italiane (42 italiane, 1 maltese, 1 croata, 1 slovena). La conclusione era stata quella di una accelerazione nell’Atlantico del Nord e nel Mar Glaciale Artico (più elevata per le stazioni russe, meno per quelle norvegesi) e una leggerissima decelerazione nel Mediterraneo (ma quasi 4 volte superiore alla decelerazione media di 57 stazioni americane trovata da Houston e Dean, 2011). La decelerazione derivata dalle stazioni italiane aveva, però, un errore tanto grande da far propendere per un valore nullo e quindi per una crescita a tasso costante.

Recentemente è uscito un lavoro di Fasullo, Nerem e Hamlington (Fasullo et al., 2016, liberamente disponibile) in cui si cerca (trovandola) la possibilità che l’eruzione del vulcano Pinatubo (1991, nelle Filippine) abbia provocato un rallentamento temporaneo nella crescita globale del livello del mare e quindi una diminuzione della sua accelerazione.

In questo post mi propongo di verificare se l’eruzione del Pinatubo abbia avuto una influenza misurabile anche sull’accelerazione delle 37 stazioni mareografiche russo-siberiane e delle 5 italiane che coprono un arco di tempo che include la fase di eruzione e di successivo influsso sul clima del Pinatubo stesso.
La verifica viene fatta confrontando l’accelerazione derivata dalle serie originali (in seguito definite “con Pinatubo”) e quella derivata escludendo da ogni serie i dati dal 1991 al 1995 incluso (“senza Pinatubo”). La scelta dell’intervallo temporale viene fatta seguendo la figura 2A) di Fasullo et al., 2016, in cui l’albedo simulata ritorna ai valori pre-eruzione nel 1995.

Grazie alla gentilezza dell’amico Luigi Mariani che le ha realizzate, è possibile vedere cartografati i risultati complessivi -le accelerazioni con e senza Pinatubo- nelle immagini successive.

 

Fig1

Fig.1: a) Accelerazione con Pinatubo b) Accelerazione senza Pinatubo

Russia e Norvegia

Tutte le 37 stazioni russo-norvegesi usate per il post precedente coprono l’intervallo temporale 1991-95 e quindi la mappa è la stessa e riassunta, anche con le accelerazioni delle singole stazioni, in questa tabella per la situazione “con Pinatubo” e in questa seconda tabella per la situazione “senza Pinatubo”. La distribuzione delle accelerazioni è in fig.2 (pdf) e i suoi valori numerici sono qui.

 

fig2

Fig.2. Distribuzione delle accelerazioni per le stazioni russo-norvegesi. I valori “con Pinatubo” sono spostati verso destra di 0.025 mm/yr2 per una migliore visibilità.

Riproduco ancora la tabella delle accelerazioni “con Pinatubo” (la stessa del post precedente) perché per un errore di battitura avevo calcolato le accelerazioni fino ad un massimo di 1000 valori delle serie, mentre le ultime quattro stazioni (da Bergen ad Oslo, tutte norvegesi) hanno un numero di dati superiore a 1000. Il confronto tra i valori medi nei due casi è:
media totale, vecchio (0.07780±0.03919) mm/yr2; nuovo (0.08243±0.03959) mm/yr2, con una differenza del 6%.
media norvegese, vecchio: (0.02948±0.04560) mm/yr2; nuovo valore: (0.03166±0.02599) mm/yr2, con una differenza del 7%.

 

Il confronto tra le accelerazioni delle due serie (con e senza Pinatubo), la variazione percentuale, il rapporto tra le due e l’effetto risultante (accelerazione/decelerazione) sul livello del mare viene mostrato nella tabella che segue.

 

Acceleration of 37 stations: Russia, Norway. Percent variation
 station              accc      accs      perc   cod var
                     mm/yr^2   mm/yr^2
amderma              0.19150   0.20108  -0.05003 A<B acc
dunai                0.11605   0.11256   0.03007 A>B dec
fedorova            -0.00949   0.00450   1.47418 A<B acc
golomianyi          -0.05296  -0.03414   0.35536 A<B acc
izvestia            -0.07455  -0.07231   0.03005 A<B acc
kigiliah             0.09324   0.11039  -0.18393 A<B acc
kotelnyi             0.05423   0.05562  -0.02563 A<B acc
polyarniy            0.01729   0.01729   0.00000 A=B ---
sannikova            0.10757   0.12062  -0.12132 A<B acc
shalaurova           0.08254   0.06861   0.16877 A>B dec
sopochnaia           0.07587   0.13318  -0.75537 A<B acc
sterlegova          -0.03414  -0.01770   0.48155 A<B acc
tiksi                0.07659   0.07124   0.06985 A>B dec
vise                -0.04941  -0.05128  -0.03785 A>B dec
dikson               0.13545   0.13677  -0.00975 A<B acc
ambarchik            0.28249   0.28435  -0.00658 A<B acc
rau-chua             0.29407   0.29450  -0.00146 A<B acc
aion                 0.41702   0.41123   0.01388 A>B dec
pevek                0.14222   0.14893  -0.04718 A<B acc
vrangelia            0.31024   0.29804   0.03932 A>B dec
vankarem             0.23239   0.23555  -0.01360 A<B acc
vardo                0.04141   0.05069  -0.22410 A<B acc  -- Norway
hammerfest           0.03630   0.04965  -0.36777 A<B acc        |
tromso               0.03875   0.04234  -0.09265 A<B acc        V
andenes             -0.03188  -0.04163  -0.30583 A>B dec
harstad              0.06151   0.06222  -0.01154 A<B acc
narvik              -0.01833  -0.01799   0.01855 A<B acc
kabelvag             0.01996   0.01608   0.19439 A>B dec
bodo                 0.14346   0.15941  -0.11118 A<B acc
heimsjo              0.02209   0.02141   0.03078 A>B dec
kristiansundn        0.08690   0.08128   0.06467 A>B dec
alesund              0.01282   0.00937   0.26911 A>B dec
maloy                0.05379   0.04977   0.07474 A>B dec
bergen               0.01567   0.01548   0.01213 A>B dec
stavanger            0.02770   0.02725   0.01625 A>B dec
tregde               0.01385   0.01265   0.08664 A>B dec
oslo                -0.01748  -0.01722   0.01487 A<B acc

Average              0.07878   0.08243   z=-0.06555
              +-     0.03915   0.03959
--------------------------------------------------------------------------
accc=acceleration with; accs=without; A=with; B=without (Pinatubo)
--------------------------------------------------------------------------
---------------
| Please note:|
---------------
if you read "acc" as last column, it means that cancelling Pinatubo 
(i.e. the data from 1991 to 1995) produces an acceleration in sea-level 
rise. Consequently, it means that the "existence" of Pinatubo does produce  
a <deceleration> or a lower sea-level rise.

The contrary holds, if you read "dec" or deceleration, of course.

So, the volcanic emission from Pinatubo gives the expected effect 
(cooling and less sea-level acceleration) when you read "acc" as last
column and it does not show an influence in the sea-level acceleration
when "dec" is written. 

Here we have 21 "acc", 15 "dec" and 1 "no variation", so any influence on
sea-level (in Norway and Northern Russia) by Pinatubo is questionable, 
at least.

Tab.1: Confronto tra le accelerazioni “con” e “senza” Pinatubo. In fondo alla tabella il calcolo della variabile di test z. Alla fine si tenta anche una definizione dell’influenza del vulcano basata solo sul numero di stazioni con situazione accelerata, decelerata e neutra, poco precisa perché non tiene conto dei valori dell’accelerazione ma indicativa del fatto che l’influenza del Pinatubo è quanto meno discutibile.

Il test statistico basato sulla distribuzione normale e sull’ipotesi nulla [Ho:acc con-acc senza=0] fornisce un valore della variabile di test z=-0.0655 talmente basso da poter escludere l’ipotesi alternativa di una differenza significativa tra i due valori medi dell’accelerazione e quindi l’influenza dell’eruzione del Pinatubo sull’accelerazione media del livello del mare nella zona russo-norvegese.

Italia
Le stazioni selezionate sono mostrate in questa mappa (pallini verdi) e nella successiva tabella tripla:

 

a) Accelerazione del livello del mare per 5 stationi:
Italia(3), Malta(1*), Croazia(1*)
con Pinatubo
station PSMSL Record accel sigma
ID length mm/yr^2 mm/yr^2
genova1 59 1884-1997 -0.00465 0.00400
valletta* 1735 1988-2011 0.44865 0.26019
venezia4 168 1909-2000 -0.03047 0.00873
trieste1 154 1875-2013 0.00260 0.00309
split1* 685 1952-2011 -0.05258 0.02313
accel. media: (0.07271 ±0.05983) mm/anno2

b) Accelerazione del livello del mare per 5 stationi:
Italia(3), Malta(1*), Croazia(1*)
senza Pinatubo
station PSMSL Record accel sigma
ID length mm/yr^2 mm/yr^2
genova1 59 1884-1997 -0.00172 0.00421
valletta* 1735 1988-2011 0.41210 0.26611
venezia4 168 1909-2000 -0.02075 0.00909
trieste1 154 1875-2013 0.00375 0.00307
split1* 685 1952-2011 -0.06869 0.02335
accel. media: (-0.06494 ±0.06117) mm/anno2
 

c)

Ave with Pinatubo     (0.07271+-0.05983)mm/yr^2   z=0.09081
Ave without Pinatubo  (-0.06494+-0.06117)mm/yr^2
-------------------------------------------
Percent variation orig/pinatubo=(A-B)/A
station     accc     accs      %    cod   var
genova1   -0.00465 -0.00172   0.63  A<B  (acc)
valletta   0.44865  0.41210  -0.08  A>B  (dec)
venezia4  -0.03047 -0.02075   0.32  A<B  (acc)
trieste1   0.00260  0.00375   0.44  A<B  (acc)
split1    -0.05258 -0.06869   0.31  A>B  (dec)

Tab.2: Accelerazione delle 5 stazioni italiane(+) che includono l’eruzione del Pinatubo (1991) e i suoi effetti. In fondo il calcolo del test statistico.

La distribuzione delle accelerazioni è in fig.3 (pdf), e i valori numerici corrispondenti sono in questa tabella.

 

fig3

Fig.3. Distribuzione dell’accelerazione delle stazioni italiane integrate da stazioni slovene e maltesi, una per nazione. Il simbolo (+) in alto a sinistra indica proprio la presenza di stazioni non italiane. I bin “con Pinatubo” (celesti) sono spostati orizzontalmente di 0.025mm/yr2 per maggiore chiarezza.

 

Il piccolo numero di stazioni porta ad un test basato sulla distribuzione di Student ma ho preferito usare ancora un test di normalità perchè anche qui, come per le stazioni russe, il valore di z (0.0908) è molto basso (Tab.2c) e la differenza tra normale e Student si osserva nella coda delle distribuzioni, dove la variabile di test (z o t) assume valori molto superiori a quello misurato.
Anche per le stazioni italiane, quindi, non c’è evidenza che il Pinatubo abbia modificato l’accelerazione del livello del mare.

Tutti i grafici e i dati, iniziali e derivati, relativi a questo post si trovano nel sito di supporto qui

Bibliografia

  1. J. T. Fasullo, R. S. Nerem & B. Hamlington: Is the detection of accelerated sea level rise imminent?, Sci.Rep., 6, 31245, 2016. doi:10.1038/srep31245 (full text)
  2. Houston J.R. and Dean R.G., 2011: Sea-Level Acceleration Based on U.S. Tide Gauges and Extensions of Previous Global-Gauge Analyses. Journal of Coastal Research, 27,409-417. doi:10.2112/JCOASTRES-D-10-00157.1 (full text)