DINAMICHE SOLARI: ATTIVITÀ SOLARE vs OCEANI

Il sistema climatico terrestre è, forse, il più complesso sistema “complesso” che l’essere umano conosca.
Studiarlo è una nostra priorità se vogliamo affrontare il futuro senza farci cogliere impreparati. Ma comprenderne i segreti è, tuttavia, estremamente complicato.

Nel corso degli ultimi secoli, studiosi di tutto il mondo e di ogni estrazione sociale e culturale, hanno cercato di carpirne i segreti e individuarne le relazioni. Di fondamentale importanza, per questi scienziati, è sempre stato capire cos’è che determina i periodi caldi e freddi del nostro pianeta, come si alternano, quanto e perché durano anni, decenni o secoli… e se esiste un modo per prevederli con sufficiente precisione. E in qualche modo, è ciò che nel nostro piccolo tentiamo di fare ogni giorno.

In questo articolo affrontiamo un aspetto estremamente “circoscritto” di tale enorme argomento… l’interazione tra l’Attività Solare e gli Oceani. Nello specifico cercheremo di individuare quelle relazioni tra aumento dell’Attività Solare (tramite l’indice SSN, Smoothed Sunspot Number) e conseguenti variazioni a livello oceanico.

Per individuare le variazioni a livello oceanico abbiamo deciso di utilizzare 3 indici (i cui dati sono tutti prelevati dai siti noaa.gov e washington.edu) ben precisi… la PDO (Pacific Decadal Oscillation), l’AMO (Atlantic Multi-decadal Oscillation) e il MEI (Multivariate ENSO Index).

Prima di addentrarci nella trattazione vera e propria, è bene descrivere in modo sintetico il significato di tali indici.

PDO (Pacific Decadal Oscillation)

La Pacific Decadal Oscillation, è un indice oceanico che monitora le temperature superficiali delle acque del Pacifico settentrionale. Viene calcolata sulla base della differenza delle SST (Sea Surface Temperature) delle acque del Pacifico nord-occidentale e quelle lungo le coste occidentali del Canada e dell’Alaska.
Se il valore di tale indice è “positivo”, si ha una temperatura superficiale maggiore sul versante Nord Orientale del Pacifico ed una inferiore nel versante Nord Occidentale del Pacifico.
Se il valore di tale indice è “negativo”, si ha una temperatura superficiale maggiore sul versante Nord Occidentale del Pacifico ed una inferiore nel versante Nord Orientale del Pacifico.
Gli effetti di tali variazioni si registrano principalmente negli Stati Uniti e sulla zona polare. Ma hanno un’indiretta conseguenza anche sul clima europeo.

Con una PDO negativa si registrano inverni più freddi in Nord America e un Vortice Polare più forte e compatto.

AMO (Atlantic Multi-decadal Oscillation)

L’indice Atlantic Multi-decadal Oscillation misura le temperature superficiali dell’Oceano Atlantico nel tratto compreso tra l’equatore e la Groenlandia. Gli effetti sul clima e sul meteo di tale oscillazione, sono identificabili in una maggior siccità nel nord America e in Europa associata alle fasi “positive” dell’Indice AMO, oltre ad un aumento delle tempeste tropicali ed uragani, nella parte tropicale dell’Oceano Atlantico. L’oscillazione ha, però, ripercussioni importanti anche sul clima del Brasile e dell’Africa sub-sahariana. Durante le fasi “negative” di tale indice, sono maggiormente frequenti le estati fresche e piovose in Europa. Ovvero si hanno maggiori incursioni di perturbazioni di origine atlantica nell’Europa centromeridionale.

MEI (Multivariate ENSO Index)

L’indice Multivariate ENSO descrive in maniera completa e precisa il fenomeno di riscaldamento, denominato El Niño, o di raffreddamento, denominato La Niña, che si verifica nella fascia equatoriale dell’Oceano Pacifico orientale a partire dalle coste di Ecuador, Perù e Cile.
Le fasi di riscaldamento o raffreddamento di questa zona determina tutto il clima e gli eventi meteo degli anni successivi, dell’intero pianeta, sia nell’emisfero Boreale che in quello Australe.

A seconda della sua intensità, El Niño è in grado di provocare un’alterazione della circolazione atmosferica generale: in linea di massima (con le dovute eccezioni), forti episodi di El Niño sono seguiti da piogge insistenti sulle Montagne Rocciose americane, sul Brasile, sull’Argentina, sull’Africa equatoriale. Arreca invece condizioni di siccità sull’Indonesia, sull’Australia e la Nuova Zelanda, sulla punta meridionale dell’Africa, e, diminuendo la forza dei Monsoni, diminuisce la piovosità anche sull’India (fonte: paviameteo.it).

Se sufficientemente intensa, La Niña, può provocare siccità in Argentina, Brasile e nell’Africa equatoriale, piogge insistenti in Sudafrica, intenso rafforzamento del Monsoni, con episodi alluvionali in India, netto aumento del numero di Tornado nelle pianure dell’entroterra nella costa orientale degli Stati Uniti.

A seconda di dove si posiziona maggiormente la zona calda o fredda, ovvero se spostata verso l’Australia o l’America del Sud, cambiano radicalmente gli effetti sulla meteorologia a livello mondiale.
Risulta quindi di fondamentale importanza non solo l’entità del fenomeno in se, ma anche la sua localizzazione geografica, West Based o East Based.

SSN (Smoothed Sunspot Number)

Questo indice misura il numero di macchie solari e gruppi di macchie solari, presenti sulla superficie del Sole. Tale valore viene utilizzato, insieme ad altri indici, per avere un’idea della “forza” del ciclo solare in corso. Quanto più elevato è tale numero, tanto più forte e potente è il ciclo solare. I cicli solari con numero SSN molto alto e quindi più “forti”, risultano anche più brevi rispetto a quelli con SSN più basso e quindi più “deboli”.

Fatte queste importanti premesse, partiamo subito con lo specificare che l’Attività Solare segue dei cicli ben precisi… condizionati dalla posizione e distanza dei pianeti del sistema solare e influenzati da variabili “esterne” al sistema solare stesso, che possiamo ipotizzare essere regolate dalla posizione e distanza di stelle… presumibilmente identificabili come compagne (il sottoscritto è convinto che siano almeno 2) del Sole. Il Sole risulterebbe quindi inserito in un sistema stellare triplo… le cui “evidenze” le ritroviamo proprio nelle conseguenze provocate dalle variazioni dell’Attività Solare sul clima terrestre.

Al fine quindi di comprendere in che modo il sistema climatico terrestre assorbe e ridistribuisce l’energia ricevuta dal Sole durante l’anno, andiamo a monitorare le variazioni degli indici oceanici presentati all’inizio dell’articolo… così da verificare eventuali ciclicità e rispondenze tra un indice e l’altro e tra i vari indici oceanici e l’attività solare (SSN).

Guardiamo un grafico che comprende tutti e 3 gli indici oceanici di cui sopra, insieme all’indice SSN:

In questo grafico abbiamo la PDO (in verde), l’AMO (in blu) con una linea media (in rosso) approssimativa, il MEI (in viola) e l’SSN.
Ho inserito 2 linee tratteggiate che delineano i limiti ENSO in quanto per avere un evento di tipo El Niño o La Niña, il valore del MEI deve superare i +0.5 o i -0.5.
Ho poi provveduto a disegnare delle linee di colore Rosso e Verde con una certa angolazione, così da far comprendere meglio le correlazioni tra SSN e MEI.

Ho inserito anche una linea orizzontale, con le date, posizionata sul valore SSN pari a circa 40. Questa linea (quella per intenderci con le date) ci aiuta a capire quando un ciclo solare diventa “ininfluente” ai fini climatici. Ovvero non c’è sufficiente apporto di energia.
Il grafico parla da solo… e dopo qualche minuto di attenta riflessione è facilmente individuabile qualsiasi correlazione… o quasi.
Ricordiamoci che gli indici oceanici vengono calcolati sulla base delle SST degli oceani in vari punti, e sappiamo bene che tali valori (SST) possono subire variazioni anche significative, sia a causa di attività vulcaniche sottomarine, sia a causa di eventi meteo quali uragani, tempeste, ecc…

Osserviamo la parte iniziale (a sinistra) del grafico di sopra (per vederlo ingrandito cliccateci sopra), riportato in forma ulteriormente ingrandita qui di seguito con inserito un “esempio” (per meglio comprendere il ragionamento).

Nella seconda metà del 1950 (tra una linea verticale grigia e la successiva c’è una distanza temporale di 2 anni) il valore SSN scende a circa 50-55 unità (è il punto cerchiato in questo esempio). Quel punto del grafico SSN lo possiamo ritrovare nel grafico MEI nella seconda metà del 1952.
Se andiamo avanti nel grafico SSN, notiamo che a partire dal 1951 c’è stata un’impennata. Nel grafico MEI l’impennata la ritroviamo nel 1953.
Dopo il 1951 c’è stato un definito crollo dell’Attività Solare, anche se con alti e bassi… e il valore SSN è sceso sotto quota 40 (la linea orizzontale con le date). Con 2 anni di ritardo, il crollo dell’Attività Solare ha prodotto una vistosa variazione dell’indice MEI che è sceso in zona negativa.
Seguendo le variazioni dell’SSN e le “risposte” del MEI con 2 anni di ritardo, possiamo ricostruire virtualmente tutta la dinamica che lega il riscaldamento oceanico all’Attività Solare.

C’è però da fare un discorso molto particolare. Gli oceani sono sistemi “dinamici” che accumulano energia sotto forma di calore in modo molto lento… ed altrettanto lentamente la rilasciano… cedendola all’aria sovrastante e quindi influenzando clima e meteo del pianeta.
Quando una zona dell’oceano si scalda a sufficienza, le correnti oceaniche iniziano a trasportare il calore in “eccesso” in altre zone dell’oceano stesso o negli altri oceani del mondo, seguendo precise leggi fisiche (forza di Coriolis, differenza di temperatura, differenza di salinità, ecc…). Il tutto si traduce in attenuazioni parziali degli indici oceanici di cui sopra.
Tale fatto lo si evince confrontando le variazioni del MEI con quelle della PDO e dell’AMO.

Ma andiamo per gradi.

Divertitevi pure a seguire le variazioni dell’SSN e del MEI. Poi date uno sguardo al particolare riportato qui di seguito…

Cosa significa?

Primo passaggio… Nel 1952 il valore SSN scende sotto le 40 unità. Nel 1954 l’indice MEI “registra” tale variazione.
Circa 1 anno dopo, anche la PDO “risponde” alla variazione negativa del MEI portandosi anch’essa in zona negativa.
Altri 6 mesi e tale variazione, ormai attenuata anche dal fatto che nel mezzo c’è stata una nuova stagione “calda”, ed anche l’AMO registra la stessa variazione. Variazioni diverse… dovute anche al fatto che le scale dei 3 indici non sono “allineate”, ma quel che conta è la variazione… e dai grafici si evince tale particolare correlazione tra SSN, MEI, PDO e AMO.

Alla fine, per quella variazione dell’SSN del 1952, notiamo un ritardo nella risposta dell’AMO di poco più che 4 anni.

Analizzando il grafico COMPLETO di cui sopra, possiamo divertirci a seguirne le dinamiche.

Qualcosa di “anomalo” è però accaduto con il ciclo 20… di fine anni ’60. Sembra che quel ciclo non abbia fornito sufficiente energia al sistema climatico terrestre. Ce ne accorgiamo prima di tutto guardando l’indice MEI, che per oltre 10 anni si è mantenuto quasi sempre in zona negativa… ma anche dal fatto che non tanto la PDO, ma l’AMO è diventato, a partire dal 1970, fortemente negativo. E sappiamo bene che in quel decennio fece particolarmente freddo in tutta Europa.

Se guardiamo ora le barre rosse e verdi… notiamo che a partire dalla barra C tutte le barre sono leggermente più inclinate. Questo significa che il ritardo con il quale gli oceani “rispondono” alle variazioni dell’SSN è aumentano.
Perché?

Una delle cause è, appunto, quella del ciclo solare 20… molto più debole rispetto al 19 del 1958 (il più forte in assoluto) o al 21, del 1980. Ma c’è da considerare anche un particolare diverso.
Qualche anno fa la NASA pubblicò un documento con il quale si faceva notare come le nuove misurazioni dell’estensione media dell’Eliosfera, la regione dello spazio intorno al Sole nella quale la densità del Vento Solare è maggiore di quella della materia interstellare, risultava essere sensibilmente più bassa rispetto alle precedenti misurazioni. Casualità? Forse gli strumenti erano più precisi e sensibili? Forse… ma forse no… perché una nuova variazione di tale misurazione sembra esserci stata recentemente.

Può tale variazione aver influito in modo così determinante sul clima terrestre?
La risposta è SI.

Il sistema climatico terrestre, oltre che dipendere direttamente dall’energia ricevuta direttamente dal Sole, dipende anche dalla quantità di Raggi Cosmici che raggiungono il nostro pianeta.

La variazione della quantità di Raggi Cosmici (linea rossa) registrata a partire dagli anni ’40 è eloquente. Tra il 1960 e il 1980, il valore “minimo”, corrispondente al periodo di “massima attività solare”, è aumentato. Ovvero si è avuto un incremento considerevole di raggi cosmici durante i periodi di “forte” attività solare. E questo significa che il Vento Solare si è indebolito molto… Ovvero ancora, che l’Eliosfera si è contratta perdendo il suo naturale “potere” schermante.
Poi qualcosa è stato recuperato con il ciclo solare 22 (1990). Oggi sappiamo che i Raggi Cosmici stanno nuovamente aumentando.

Cosa accadrà in futuro?

Lo possiamo intuire guardando l’estremità destra del grafico COMPLETO (la linea grigia verticale che vedere alla fine dei grafici corrisponde ad Aprile 2015).
Siccome il MEI segue, come abbiamo visto, l’andamento dell’indice SSN, passerà in negativo già nel 2016. Attualmente la PDO è positiva ma tenderà a zero e diventerà definitivamente negativa entro fine anno. L’AMO dovrebbe, e qui il condizionale è d’obbligo, diventare nuovamente positivo entro qualche mese e restare in zona positiva per qualche anno (per “registrare” la fase positiva della PDO che si sta concludendo). Poi anche l’AMO passerà, entro il 2020, in zona negativa.

Recenti studi hanno messo in luce come il trinomio El Niña – AMO negativa – PDO negativa, sia stato alla base, in diversi anni, di un certo raffreddamento termico a livello mondiale. (fonte: paviameteo.it)

Quindi per concludere… cosa ci si deve aspettare per il periodo dal 2020 (circa) in poi?

1) Fase di minima Attività Solare tra i cicli 24 (molto debole) e 25 (stando alle stime sarà quasi inesistente)….

2) Bond Event (vedere articolo: IL PROSSIMO GLACIALE … LAVORI in CORSO …)…3) Fase negativa dell’indice MEI (evento El Niña)…

4) Fase negativa dell’indice PDO…

5) Fase negativa dell’indice AMO…

Serve altro?

Fine prima parte (forse)…

Bernardo Mattiucci
Attività Solare