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Di Zeke Hausfather – 17 Dicembre 2020

Il primo importante aggiornamento del set di dati sulla temperatura globale del Met Office del Regno Unito in otto anni sposta da uno dei record di riscaldamento più lenti ad uno più veloce.

Numerosi gruppi di ricerca in tutto il mondo forniscono stime delle temperature superficiali globali. Differiscono in base all’anno di inizio, alle correzioni che apportano al cambiamento delle tecniche di misurazione e al modo in cui gestiscono i divari tra le posizioni di misurazione. Tuttavia, tutti mostrano livelli simili di riscaldamento negli ultimi 150 anni: tra 1 ° C e 1,2 ° C.

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Uno di questi record, HadCRUT4 – prodotto in collaborazione tra il Met Office Hadley Center e l’Unità di ricerca climatica presso l’Università dell’East Anglia – ha mostrato il riscaldamento più basso del gruppo, almeno di 0,1 ° C inferiore alla maggior parte degli altri modelli. Il suo successore appena pubblicato – HadCRUT5 – corregge alcuni problemi rimanenti nel vecchio record e lo porta più strettamente in linea con altri gruppi.

Il cambiamento radicale è dovuto a due importanti aggiornamenti nel record di Hadley. Innanzitutto, il nuovo record include un aggiornamento nel record della temperatura superficiale del mare (SST) che utilizza, da HadSST3 a HadSST4. Tra le altre revisioni, questo nuovo set di dati SST ha corretto alcuni problemi nelle misurazioni a bordo delle navi utilizzando dati più affidabili dalle boe, aumentando il riscaldamento di circa 0,1 ° C negli ultimi anni. 

In secondo luogo, il nuovo set di dati HadCRUT5 utilizza l’analisi statistica per colmare le lacune nella raccolta dei dati nell’Artico e in altre regioni che non erano coperte in HadCRUT4. Poiché l’Artico è la regione con il riscaldamento più rapido del mondo, la sua inclusione più completa aumenta anche le temperature globali fino a 0,1 ° C in più.

HadCRUT5 è attualmente disponibile solo per il periodo 1850-2018, ma verrà aggiornato ai giorni nostri (e su base mensile continuativa) all’inizio del 2021. 

Le modifiche apportate a HadCRUT5 aumenteranno la probabilità che il 2020 sarà l’anno più caldo mai registrato in quel set di dati (è estremamente improbabile che HadCRUT4 mostri un nuovo record nel 2020), sebbene sia troppo presto per sapere con certezza fino a quando non verrà aggiornato per l’intero anno.

Riscaldamento più rapido dagli anni ’70

Il set di dati del Met Office Hadley Center/UEA HadCRUT combina un record della temperatura terrestre dell’UEA chiamato CRUTEM con un record della temperatura dell’oceano del Met Office chiamato HadSST. Il precedente record HadCRUT4 combinava i dati terrestri CRUTEM4 con i dati oceanici HadSST3, mentre il nuovo record HadCRUT3 combina i dati terrestri CRUTEM5 con i dati oceanici HadSST4.

Due diverse varianti di HadCRUT5 sono fornite dal Met Office. Il primo, chiamato “HadCRUT5 non infilled”, utilizza la stessa metodologia di HadCRUT4, solo con set di dati aggiornati. Lascia ancora vuote le celle della griglia di latitudine/longitudine di cinque gradi per cinque gradi senza alcuna osservazione. La seconda variante – denominata “analisi HadCRUT5” – colma queste lacune utilizzando un approccio statistico chiamato regressione del processo gaussiano. Questo approccio è abbastanza simile all’approccio kriging utilizzato dai set di dati Cowtan e Way e Berkeley Earth. L’intenzione è che l’analisi HadCRUT5 sia la versione utilizzata principalmente dai ricercatori in futuro.

La figura seguente mostra il confronto tra il vecchio set di dati HadCRUT4 e l’analisi HadCRUT5 non riempita e HadCRUT5 dal 1850 al 2018. Il pannello superiore mostra i dati di temperatura relativi al periodo 1850-99 (spesso usati come riferimento per le temperature preindustriali), mentre il pannello inferiore mostra le differenze tra le due varianti HadCRUT5 e HadCRUT4. L’area ombreggiata nel pannello superiore rappresenta l’intervallo di incertezza nell’analisi HadCRUT5.

Anomalie della temperatura superficiale media globale annuale dalle analisi HadCRUT4 (blu scuro), HadCRUT5 non riempito (blu chiaro) e HadCRUT5 (rosso). Il pannello superiore mostra i dati relativi al 1850-99; il pannello inferiore mostra la differenza da  HadCRUT4. Grafico di Carbon Brief utilizzando Highcharts.

Circa la metà del riscaldamento aggiuntivo in HadCRUT5 rispetto a HadCRUT4 si trova nella versione non riempita. Ciò è quasi interamente dovuto alle modifiche apportate al set di dati SST – HadSST4 – che comportano correzioni ai bias nelle misurazioni a bordo della nave utilizzando dati più affidabili dalle boe, tra le altre revisioni. 

Mentre il nuovo record terrestre CRUTEM5 quasi raddoppia il numero di stazioni terrestri utilizzate – da 4.842 a 7.983 – rispetto a CRUTEM4, le temperature medie globali del terreno rimangono relativamente invariate. A differenza dei set di dati sulla temperatura globale NOAANASA e Berkeley Earth, CRUTEM non apporta alcuna regolazione ai record della temperatura terrestre per correggere i cambiamenti nelle tecniche di misurazione nel tempo. Invece, si basa su correzioni apportate dagli uffici meteorologici nazionali che forniscono i dati.

Il riscaldamento aggiuntivo rimanente in HadCRUT5 emerge come risultato del riempimento e si manifesta nella differenza tra l’analisi HadCRUT5 e HadCRUT5 non riempito. L’analisi di HadCRUT5 è di circa 0,1 ° C più calda di HadCRUT4 per gran parte degli ultimi 50 anni e fino a 0,2 ° C negli ultimi anni a causa in parte del riscaldamento artico eccezionalmente rapido.

Sebbene HadCRUT5 mostri un riscaldamento notevolmente maggiore di HadCRUT4, finisce per essere abbastanza simile agli altri record di temperatura che forniscono una copertura globale completa colmando le lacune: NASA, Berkeley Earth e Cowtan e Way (che a sua volta era in gran parte una versione riempita di HadCRUT4). 

La figura seguente mostra i record di temperatura di sei gruppi principali, incluse sia la vecchia analisi HadCRUT4 che la nuova analisi HadCRUT5.

Temperature medie globali annuali della superficie dalla NASA GISTEMP (linea gialla), NOAA GlobalTemp (azzurro), Hadley/UEA HadCRUT4 (linea tratteggiata), HadCRUT5 analysis (rossa), Berkeley Earth (blu scuro), Cowtan and Way (viola) e Copernicus/ECMWF (grigio). Dati tracciati rispetto a una linea di base 1981-2010. Grafico di Carbon Brief utilizzando Highcharts.

Il nuovo set di dati HadCRUT5 mostra il riscaldamento maggiore di qualsiasi gruppo, sia nel record completo in cui si sovrappongono (1880-2018) che negli anni più recenti (1979-2018). Tuttavia, il suo riscaldamento a lungo termine è abbastanza simile a quello di Berkeley Earth, mentre il suo tasso di riscaldamento negli ultimi anni è abbastanza simile ai set di dati della NASA, Berkeley Earth, Copernicus e Cowtan e Way. 

La figura seguente mostra il tasso di riscaldamento in tutti i diversi gruppi per entrambi i periodi. Si noti che il record di Copernicus inizia attualmente nel 1979 e quindi non può essere paragonato ad altri gruppi prima di quel momento.

L’ndamento della temperatura superficiale media globale annuale da NASA GISTEMPNOAA GlobalTempHadley/UEA HadCRUT4HadCRUT5 analysisBerkeley EarthCowtan and Way e Copernicus/ECMWF ERA5 per entrambi i periodi 1880-2018 e 1979-2018. I periodi di tendenza terminano nel 2018 poiché i dati HadCRUT5 non erano disponibili fino al momento della pubblicazione. Grafico di Carbon Brief utilizzando Highcharts.

Colmare le lacune

Le registrazioni della temperatura superficiale vengono prodotte utilizzando una combinazione di registrazioni di stazioni meteorologiche sulla terra e misurazioni SST di navi e boe sull’oceano. Tuttavia, ogni misurazione riflette solo un singolo punto del pianeta. Poiché gli scienziati non hanno stazioni meteorologiche o boe che coprono ogni metro quadrato della superficie terrestre, la produzione di un record di temperatura globale richiede necessariamente un certo grado di interpolazione, colmando gli spazi tra le misurazioni.

Per fortuna, i cambiamenti della temperatura globale nel corso di decenni sono altamente correlati spazialmente. Vale a dire, se una particolare località terrestre si è riscaldata di 1 ° C negli ultimi 30 anni, è abbastanza probabile che anche altre località nel raggio di poche centinaia di chilometri si siano riscaldate di una quantità simile. 

Questa relazione è stata dimostrata nel 1987 e rende possibile creare una ricostruzione ragionevolmente accurata delle temperature globali fin dal 1850, quando gli scienziati avevano molte meno misurazioni di quelle che hanno oggi.

Molti record di temperatura superficiale utilizzano un approccio noto come “gridding” per aiutare a convertire le misurazioni da singole posizioni in temperature regionali e globali. La griglia divide il mondo in celle di latitudine/longitudine uniformi. Il più comune è l’uso di cinque gradi di latitudine per cinque gradi di longitudine. Queste celle della griglia sono larghe circa 560 km e alte 560 km all’equatore. 

Tuttavia, poiché la Terra non è piatta, la dimensione di queste celle della griglia cambia più vicino ai poli; vicino al polo nord o sud diventano molto più strette. A 80 gradi nord, una cella della griglia cinque per cinque è solo un quinto delle dimensioni di una all’equatore.

Ciò significa che una singola stazione vicino all’equatore può rappresentare le temperature di una regione fino a 314.000 chilometri quadrati (km2), mentre la stessa stazione a 80 gradi nord potrebbe rappresentare solo fino a 63.000 km2. Gli approcci di griglia escluderanno necessariamente più aree dell’Artico e dell’Antartico anche se quelle regioni non hanno meno stazioni (anche se condizioni difficili e pochi insediamenti umani significano che gli scienziati tendono ad avere meno stazioni polari, in particolare prima degli ultimi decenni).

Per aggirare queste limitazioni, un certo numero di gruppi ha iniziato a eseguire interpolazioni più sofisticate delle misurazioni della temperatura. Utilizzando modelli che tengono conto della correlazione spaziale delle anomalie di temperatura e di come tale correlazione cambia in base alla latitudine, i ricercatori possono creare stime più accurate delle temperature sia regionali che globali. 

HadCRUT5 utilizza un metodo noto come regressione del processo gaussiano, Berkeley e Cowtan e Way utilizzano il kriging, mentre la NASA utilizza una ponderazione basata sulla distanza più semplice. Con il rilascio di HadCRUT5, solo NOAA ora utilizza un tradizionale approccio di grigliatura non interpolato per le regioni polari.

Le mappe sottostanti mostrano l’effetto del riempimento tra HadCRUT4 (in alto) e HadCRUT5 (in basso) per marzo 2016. Le celle grigie indicano quelli che non sono stati riempiti.

Temperature superficiali globali in griglia nelle analisi HadCRUT4 e HadCRUT5 per marzo 2016
Temperature superficiali globali in griglia nelle analisi HadCRUT4 (in alto) e HadCRUT5 (in basso) per marzo 2016, che mostrano l’impatto del riempimento sul record risultante. Grafico di Carbon Brief.

Migliore accordo con i modelli

Durante gli anni 2000 e all’inizio del 2010 la comunità scientifica si è concentrata molto sull’apparente “pausa” o “rallentamento” del riscaldamento, con numerosi studi che hanno evidenziato differenze tra le proiezioni del modello climatico e il riscaldamento osservato, in particolare per il periodo tra il 2000 e il 2014. 

Con la correzione HadCRUT5 appena rilasciata per i bias in HadCRUT4, è chiaro che almeno parte dell’apparente disaccordo con i modelli durante quel periodo era dovuto a problemi nel record della temperatura osservativa piuttosto che nei modelli. (Un altro importante progresso, l’utilizzo di modelli SST sull’oceano e le temperature dell’aria superficiale sulla terraferma, spiega anche una parte considerevole del disaccordo.)

La figura seguente fornisce un confronto tra osservazioni sia dalla vecchia HadCRUT4 e il nuovo set di dati di analisi HadCRUT5 ai CMIP5 modelli climatici presenti nel recente più la relazione di valutazione del Gruppo intergovernativo di esperti sui cambiamenti climatici (IPCC), pubblicato nel 2013-14. Mentre il record HadCRUT4 era in particolare all’estremità inferiore dell’intervallo di proiezioni del modello tra il 2009 e il 2015, il record HadCRUT5 è più vicino alla media multimodale.

Temperature superficiali medie globali medie di dodici mesi dai modelli CMIP5 (linea nera) e osservazioni HadCRUT4 (blu) e HadCRUT5 (rossa) tra il 1970 e il 2020. I modelli utilizzano forzanti RCP4.5 dopo il 2005. Includono SST sugli oceani e temperature dell’aria superficiale a terra in modo che corrisponda a ciò che viene misurato dalle osservazioni. Dati tracciati rispetto a una linea di base 1981-2010. Grafico di Carbon Brief utilizzando Highcharts.

Il record di temperatura HadCRUT5 include una serie di importanti miglioramenti, correggendo i bias nelle misurazioni a bordo delle navi, colmando gli spazi vuoti sulle regioni polari e incorporando una grande quantità di nuove misurazioni della temperatura terrestre. Porta il record di Hadley più in linea con i record di temperatura di altri gruppi di ricercatori in tutto il mondo.

Morice, CP, et al. (2020) Una valutazione aggiornata del cambiamento della temperatura vicino alla superficie dal 1850: il set di dati HadCRUT5, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, doi: 10.1029 / 2019JD032361

Fonte: Carbonbrief

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