15 Mar 2018 - 14:50 pm Pubblicato da
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Autore: Admin
Data di pubblicazione: 14 Marzoo 2018
Fonte originale:  http://www.climatemonitor.it/?p=47786

Aggiornata al 2017 la pagina delle anomalie delle temperature europee dal 1655 (versioni in Italiano e Inglese)

di Luigi Mariani e Franco Zavatti

La climatologia storica si occupa di ricostruire i climi del passato e di studiarne le interazioni con le attività umane. A tal fine sfrutta una vasta gamma di fonti, dalle serie strumentali a quelle derivanti da proxy data di diversa origine (fenologia vegetale, carote glaciali, serie polliniche, sedimenti lacustri o marini, speleo temi, cerchie di accrescimento delle piante arboree, ecc.) . Un ruolo molto rilevante è anche assegnato alle serie documentali (cronache, registri di attività agricole o commerciali, prezzi di derrate, ecc.) (Behringer 2013).

Alcune deduzioni tratte dall’analisi delle serie 1655-2017

La serie storica è aggiornata al 2017, anno che con +1.38°C si colloca al sesto posto fra i più caldi dal 1655 ad oggi (tabella 1). Sempre dalla classifica di tabella 1 osserviamo che fra i 30 anni più caldi dal 1655 ad oggi 6 ricadono nel XVIII secolo (1779, 1775, 1773, 1727, 1723, 1722), 11 nel XX (2000, 1999, 1997, 1995, 1994, 1992, 1990, 1989, 1949, 1934) e ben 14 nel XXI secolo. Peraltro la frequenza di anni caldi del XVIII secolo, alternati ad anni molto freddi indusse Emmanuel Leroy Ladurie ad intitolare Canicules et gaciers un testo del 2004 in cui affrontava il tema della Piccola rea glaciale – PEG.

Nella tabella 2 sono stati invece riportati i 30 anni più freddi dal 1655 ad oggi. Di questi, 10 ricadono nel XVII secolo (1674, 1675, 1684, 1688, 1691, 1692, 1694, 1695, 1697, 1698), 9 nel XVIII (1702, 1707, 1708, 1709, 1740, 1784, 1785, 1786, 1799), 11 nel XIX (1805, 1809, 1812, 1814, 1816, 1829, 1838, 1855, 1871, 1879, 1888) mentre nessuno è presente in XX (solo al 34° posto troviamo il 1940 ed al 39° il 1956) e XXI secolo. Anno più freddo in assoluto è stato il 1740 mentre solo al 19° posto si colloca il 1816, il famoso “anno senza estate”.

Uno sguardo complessivo alla serie indica che la variabilità temporale delle temperature europee risponde ad alcune regolarità dalle quali il cittadino europeo non può in alcun caso prescindere quando affronta scelte in campo agricolo, sanitario, dei lavori pubblici, dei trasporti, dell’energia, ecc. Anzitutto si osserva la presenza di una sensibile variabilità interannuale, con anni  più freddi che si alternano ad anni più caldi, il che si traduce nel classico andamento a “dente di sega”. Tale variabilità è presente nell’intera serie e consente di contestare in modo immediato l’affermazione secondo cui il clima europeo prima dell’era dell’AGW fosse un clima assai più stabile. Giova altresì dire che la grande variabilità interannuale è frutto della circolazione generale e delle strutture di blocco responsabili dell’afflusso verso la nostra area di masse d’aria con caratteristiche peculiari (aria polare continentale, polare marittima, artica continentale e marittima, subtropicale continentale e marittima).

L’analisi visuale del diagramma di anomalia delle temperature medie europee mostra che la variabilità interannuale non è sensibilmente aumentata rispetto al passato. Si tratta di una conclusione che è coerente con quanto riscontrato da Anderson e Kotinski (2010 e 2016) che lavorando su 6092 serie storiche globali mensili con almeno 90 anni di dati provenienti dal dataset GHCN e riferite al periodo 1900-2013 mostrano un decremento della variabilità interannuale delle temperature medie.

Analogamente l’analisi visuale del diagramma delle devianze indica che la variabilità spaziale non manifesta sensibili incrementi rispetto al passato ed appare grossomodo stazionaria dalla metà del XIX secolo. Ciò porta a ritenere che distribuzione di frequenza nelle diverse scale spaziali delle strutture circolatorie responsabili di tale variabilità non sia sostanzialmente mutata nel tempo.

Si osserva inoltre la presenza di una ciclicità pluriennale con cicli di durata media di 60-70 anni. Tale ciclicità è effetto della ciclicità delle temperature dell’Oceano Atlantico (illustrata dell’indice AMO) e delle ciclicità nella circolazione atmosferica (messa in luce ad esempio dall’indice NAO invernale – NAOI ). La potenza di tale ciclicità pluriennale è notevolissima. Ad esempio dagli anni 50 agli anni 70 essa ha dato luogo al calo delle temperature europee, riportatesi su valori al di sotto della media dell’intera serie che è di -0.28°C di scostamento rispetto alla media 1961-1990 (figura 1 – linea verde).

Si noti che quando AMO è in fase positiva e l’oceano è caldo anche le temperature europee sono più elevate mentre quando AMO passa in fase negativa e l’oceano diventa freddo le temperature europee si riducono di conseguenza. Si noti che la transizione di AMO da negativo a positivo avvenuta nel 1994 è stata innescata da un periodo a correnti atmosferiche atlantiche (grandi correnti occidentali o westerlies) molto intense, il che è segnalato dai valori molto positivi dell’indice circolatorio atmosferico North Atlantic Oscillation Invernale (NAOI – https://it.wikipedia.org/wiki/Oscillazione_Nord_Atlantica).

Analisi di discontinuità e divisione in sotto periodi omogenei

Sottoponendo la serie a un’analisi di discontinuità (figura 1) si pone in luce l’esistenza di tre sottoperiodi termicamente omogenei e cioè il 1655-1709 (in media -0.55°C rispetto a 1961-90), 1710-1942 (in media -0.40°C) e 1943-2017 (in media +0.39°C).

Dall’analisi visuale della figura 1 emerge anche che la fase di incremento registrata dal 1695 al 1723 appare simile per forma e potenza a quella registrata dal 1956 ad oggi. E’ questa una curiosità che varrebbe la pena in futuro di indagare alla luce delle cause. Peraltro il riscaldamento 1695 – 1723 portò l’Europa in una fase di clima mite che fu bruscamente interrotta dall’anno 1740, il più freddo dell’intera serie, che in Francia secondo Emmanuel Leroy Ladurie provocò 200.000 morti per fame e freddo, non essendo la popolazione più abituata a fare scorte per l’inverno. Mi pare questa una lezione storica su cui val la pena di meditare, specie in un periodo in cui i media diffondono a piene mani l’idea sciagurata secondo cui “farà sempre più caldo”, scordandosi dell’elementare dato di fatto per cui la Siberia, polo del freddo dell’emisfero boreale, è solo a poche migliaia di km a nordest del nostro Paese.

Analisi spettrale

L’analisi spettrale diretta delle temperature europee mostrata in figura 2 evidenzia la  presenza di un massimo con periodo di circa 300 anni che domina l’intera struttura dello spettro. Una più attenta analisi della memoria a lungo termine della serie considerata (www.climatemonitor.it/?p=47359) (figura 3, linea nera) mostra  la presenza di una persistenza medio-alta, espressa dalla funzione di autocorrelazione (acf). L’esponente di Hurst stimato vale H=0.789, e la persistenza viene corretta tramite l’uso della derivata numerica della serie (figura 3, linea blu) portando ad un valore H=0.566. Lo spettro della serie corretta è mostrato in figura 4, nella quale si nota la scomparsa del periodo di 300 anni e il mantenimento di tutti gli altri massimi spettrali, in alcuni casi con differenze non significative. Lo spettro della serie europea deve essere pertanto considerato quello di figura 4 e il massimo a 300 anni un probabile artefatto della memoria a lungo termine. Un confronto diretto tra i massimi spettrali della serie corretta e non corretta può essere fatto tramite la tabella 3.

Per quanto riguarda i massimi spettrali individuati nella serie corretta:

  • il massimo a 69,4 anni è compatibile con massimi spettrali di AMO (67 anni circa), NAO (76 anni circa) e sole (64 anni)
  • il massimo a 34,7 anni è compatibile con massimi spettrali di AMO (35 anni circa) e NAO (38 anni circa)
  • il massimo a 23,7 anni è compatibile con massimi spettrali di AMO (22 anni circa), NAO (27 anni circa) e sole (22 anni circa)
  • i massimi a 11,1 e a 7,8 anni sono compatibili con massimi spettrali di AMO (10 anni circa), NAO (8 anni circa) e sole (11 anni circa)
  • il massimo a 4,7 anni è compatibile con i massimi di periodo inferiore a 5 anni caratteristici di ENSO.

Conclusioni

Quanto descritto in precedenza mostra quanti aspetti peculiari del nostro clima possono essere evidenziati dall’analisi di questa serie, effetti che in gran parte sono frutto di variabilità naturale, tant’è che li ritroviamo anche su serie termiche  assai più lunghe che arrivano a coprire anche l’intero olocene e che sono basate su proxy data.

Segnalo infine che la serie delle temperature europee 1655-2016 è stata in seguito utilizzata per un lavoro di analisi delle ciclicità climatiche a livello europeo pubblicato sulla rivista Science of Total Environment (Mariani e Zavatti, 2017).

Figura 1 – Change analysis eseguita con il metodo di Bai e Perron. In tal modo si individuano tre fasi climatiche omogenee separate da 2 breakpoints, il primo dei quali ha come anno più probabile il 1709 e il secondo il 1942. Si osservi inoltre che Il breakpoint più antico ricade con un 99% di probabilità negli anni compresi fra 1666 e 1755 mentre il secondo ricade con un 99% di probabilità negli anni compresi fra 1926 e 1956. In blu è la media dei tre sottoperiodi omogenei e in verde la media dell’intera serie.

Figura 2 – Spettro della serie europea. Il massimo a circa 300 anni domina l’intera struttura.

Figura 3 – Funzione di autocorrelazione (ACF) della serie osservata (linea nera) e di quella corretta con l’uso della derivata prima (linea blu). Si osservi il miglioramento, cioè la diminuzione, della persistenza.

Figura 4 – Serie delle derivate numeriche delle temperature medie europee e suo spettro. Da notare la differenza di scala tra i quadri centrale e inferiore. Come si vede è presente un massimo di circa 225 anni, quasi insignificante, ed è scomparso il massimo di 300 anni. I periodi di tutti gli altri massimi sono gli stessi dello spettro “osservato”.

Tabella 1 – I 30 anni più caldi in Europa dal 1655 ad oggi.

Tabella 2 – I 30 anni più freddi dal 1655 ad oggi.

Tabella 3 – Confronto diretto tra i periodi dei massimi spettrali della serie osservata, in anni, e di quella corretta con la derivata prima.

Bibliografia

Behringer W., 2013. Storia culturale del clima, Boringhieri, 349 pp.

Camuffo D. and Bartolin C., 2012. The earliest temperature observations in the world: The Medici Network (1654-1670), Climatic Change 111(2):335-363 · July 2012.

  • Le Roy Ladurie E., 2004. Histoire humaine et comparée du climat. I. Canicules et glaciers (XIIIe-XVIIIe siècles), Flammarion, Paris.
  • Mariani L., Zavatti F., 2017. Multi-scale approach to Euro-Atlantic climatic cycles based on phenological time series air temperatures and circulation indexes, Science of the Total Environment 593–594 (2017) 253–262
  • Metoffice – Hadley Centre, 2018. Hadley Centre Central England Temperature (HadCET) dataset, http://www.metoffice.gov.uk/hadobs/hadcet/ (sito visitato l’11 marzo 2018).

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