Dibattito sul Clima

Aarhus University: Durante la Piccola Era Glaciale, vi è stata una Correlazione tra le Forzanti Vulcaniche e Solari

Fluttuazioni naturali nella temperatura dell'oceano nel Nord Atlantico hanno un impatto significativo sul clima nell'emisfero settentrionale. Queste fluttuazioni sono il risultato di una danza complessa tra le forze della natura, ma i ricercatori della Aarhus University possono ora dimostrare che l'attività solare e l'impatto delle eruzioni vulcaniche hanno condotto questa danza, nel corso degli ultimi due secoli.

La figura seguente ci mostra come le temperature dell'oceano sono state regolarmente misurate dal 1870, il che permette di calcolare la temperatura media in ogni punto per il periodo dal 1870 ad oggi. Le temperature dell'oceano variano nel corso dell'anno e non ci sono variazioni significative a causa dei sistemi meteorologici, e dei tempi più lunghi. Queste illustrazioni mostrano come le temperature medie con più intervalli di 20 anni hanno variato fra freddi (blu) e caldi (rosso) periodi. Questa variante si chiama Atlantic Multidecadal Oscillation, abbreviato in AMO...

I ricercatori della Aarhus University sono stati in grado di vedere una sinergia naturale del clima, quando hanno confrontato gli studi di rilascio di energia solare e l'attività vulcanica negli ultimi 450 anni, con ricostruzioni delle variazioni di temperatura oceaniche sempre durante lo stesso periodo.

I risultati hanno effettivamente dimostrato che durante gli ultimi 250 anni circa, nel periodo noto come Piccola Età Glaciale (LIA; ca. 1400–1800), c'era una chiara correlazione visibile come forzanti esterne, vale a dire il ciclo dell'energia del Sole e l'impatto delle eruzioni vulcaniche, accompagnati da una corrispondente variazione di temperatura con un ritardo di circa cinque anni.

Nei due secoli precedenti, cioè durante la Piccola Età Glaciale, il collegamento non era così forte, e la temperatura dell'Oceano Atlantico sembra aver seguito in una misura maggiore il proprio ritmo naturale.

Nella figura seguente è mostrata l'attività delle macchie solari e raggi UV durante un massimo solare nel 2000 e un minimo solare nel 2009, rispettivamente. Le immagini con il sole arancione sono state prese da una telecamera che mostra la parte visibile dello spettro, corrispondente alla fotosfera solare. Le immagini magenta sono state scattate con un filtro UV (luce solo con una lunghezza d'onda di 30,4 nm che passa attraverso il filtro), che mostrano la cromosfera solare. Il minimo solare è C. Il 2009 è stato insolitamente basso rispetto ai precedente minimi solari, con solo poche macchie solari, o del tutto assenti, per essere osservate durante questo periodo. Si noti come le aree scure con macchie solari, durante il massimo solare, sono stati collegati con una particolarmente intensa radiazione nello spettro UV.

I risultati sono stati recentemente pubblicati sulla rivista scientifica Nature Communications.

Oltre a riempire un altro pezzo del puzzle associato alla comprensione della complessa interazione delle forze naturali che controllano il clima, i ricercatori danesi hanno aperto la strada che collega le due interpretazioni concorrenti dell'origine del fenomeno dell'oscillazione.

Le fluttuazioni di temperatura scoperte intorno al volgere del millennio:

Il clima è definito sulla base dei dati inclusi nei valori medi di temperatura rilevati in un periodo di 30 anni. Il Nord Europa ha quindi un clima caldo e umido rispetto ad altre regioni sulle stesse latitudini. Ciò è dovuto alla Corrente Nord Atlantica (spesso indicata come la Corrente del Golfo), una corrente oceanica che trasporta acqua relativamente calda dalla parte sud-occidentale del Nord Atlantico verso il mare al largo delle coste del Nord Europa.

IIntorno alla fine del millennio, tuttavia, i ricercatori climatici si resero conto che la temperatura media dell'Oceano Atlantico non era del tutto stabile, ma in realtà ha oscillato alla stessa velocità per tutto il Nord Atlantico. Questo fenomeno viene chiamato Multidecadal Atlantic Oscillation (AMO), che consiste in periodi relativamente caldi della durata di 30 / 40 anni sostituiti da periodi freddi della stessa durata. I ricercatori sono stati in grado di leggere piccole variazioni sistematiche della temperatura dell'acqua nel Nord Atlantico in misurazioni effettuate dalle navi nel corso degli ultimi 140 anni.

Sebbene le fluttuazioni di temperatura sono piccole,meno di 1°C, vi è un consenso generale tra i ricercatori climatici che il fenomeno AMO ha avuto un forte impatto sul clima nella zona intorno al Nord Atlantico per migliaia di anni, ma fino ad ora c'era il dubbio su cosa poteva causare questo ritmo lento della temperatura dell'Oceano Atlantico. Un modello spiega il fenomeno come variabilità interna nella circolazione oceanica, e un altro ancora spiega che è la AMO ad essere guidata da fluttuazioni nella quantità di energia solare ricevuta dalla Terra, e come la terra stessa sia colpita da piccoli cambiamenti nella energia irradiata dal Sole, e le conseguenze delle eruzioni vulcaniche. Entrambi questi fattori sono noti anche come "forzanti esterne", che hanno un impatto sul bilancio radiativo della Terra.

Tuttavia, vi è stato un notevole scetticismo verso l'idea che un fenomeno come l'AMO potesse essere guidato da forzanti esterne, uno scetticismo che i ricercatori di Aarhus ora hanno dimostrano quanto fosse infondato.

"Le nostre nuove indagini mostrano chiaramente che, durante la Little Ice Age, vi è stata una correlazione tra le forzanti esterne note e le fluttuazioni di temperatura negli oceani, che aiutano a controllare il nostro clima. Allo stesso tempo, tuttavia, i risultati mostrano anche che questo non può essere l'unica forza trainante dell'AMO, e la sua spiegazione quindi bisogna trovarla mediante una complessa interazione tra una serie di meccanismi. Va inoltre sottolineato che queste fluttuazioni si verificano sulla base di aumenti uniformi delle temperature oceaniche nel corso degli ultimi 50 anni circa, un aumento collegato con il riscaldamento globale ", spiega il Professore Mads Faurschou Knudsen, del Dipartimento di Geoscienze all'Università di Aarhus, che è il principale autore di questo studio.

Dati convincenti dall'archivio della Terra...

I ricercatori, negli anni, hanno cercato di rendere simulazioni al computer del fenomeno fin dalla scoperta dell'AMO, in parte per permettere una migliore comprensione del meccanismo oceanico sottostante. Tuttavia, è difficile per i modelli informatici riprodurre il segnale effettivo dell'AMO, che può essere però letto nei dati di temperatura di 140 anni.

Il Professore Knudsen e i suoi colleghi hanno invece combinato tutti i dati disponibili, dal proprio archivio, della Terra, vale a dire gli studi precedenti di oggetti come gli isotopi radioattivi e cenere vulcanica nelle carote di ghiaccio. Questo fornisce informazioni sul rilascio di energia solare e l'attività vulcanica negli ultimi 450 anni, ed i ricercatori hanno confrontato i dati con ricostruzioni dell'andamento della temperatura dell'AMO durante lo stesso periodo.

"Abbiamo misurazioni dirette solo della temperatura dell'Oceano Atlantico per gli ultimi 140 anni, come è stata misurata dalle navi. Ma come si fa a misurare la temperatura dell'acqua più indietro nel tempo? Qui entrano in scena gli studi degli anelli di crescita degli alberi di tutta la regione del Nord Atlantico, dove le 'buone' o 'cattive' condizioni di crescita sono calibrate in misurazioni reali, e gli anelli di accrescimento degli alberi lungo le coste, più indietro nel tempo, possono dunque agire come termometri di riserva", spiega il Professore Knudsen.

I risultati forniscono una nuova e importante prospettiva sul fenomeno AMO, perché si basano su dati e non su modelli di computer, che sono intrinsecamente incompleti. Il problema è che i modelli non descrivono completamente tutte le correlazioni fisiche e di feedback nel sistema, in parte perché questi non sono pienamente compresi. E quando i modelli sono quindi in grado di riprodurre il segnale effettivo AMO, è difficile sapere se hanno catturato l'essenza del fenomeno AMO.

Impatto del sole e dei vulcani...

Un tentativo di spiegare semplicemente come forzanti esterne, dove il Sole e i vulcani possono controllare il clima, potrebbe suonare così: un Sole forte riscalda l'oceano, mentre la cenere da eruzioni vulcaniche protegge il Sole e raffredda l'oceano. Tuttavia, non è affatto così semplice.

"Le Fluttuazioni di temperatura dell'oceano hanno un ritardo di circa cinque anni rispetto ai picchi che possiamo leggere nelle forzanti esterne. Tuttavia, l'effetto diretto delle grandi eruzioni vulcaniche si vede chiaramente già nel medesimo anno nella temperatura atmosferica media globale, vale a dire un ritardo molto più breve. L'effetto che abbiamo studiato è più complesso, e ci vuole tempo perchè questo effetto si diffonda alle correnti oceaniche ".

"Una interessante nuova teoria tra i ricercatori solari e meteorologi, è che il Sole può controllare le variazioni climatiche attraverso le grandi variazioni di radiazioni UV, che sono in parte viste in connessione con i cambiamenti dell'attività delle macchie solari durante il ciclo undecennale del sole. La Radiazione UV riscalda la stratosfera, in particolare attraverso un aumento della produzione di ozono, che può avere un impatto sui sistemi eolici e, quindi, indirettamente sulle correnti oceaniche globali".

Tuttavia, Knudsen sottolinea che i ricercatori non hanno ancora completamente compreso come uno sviluppo nella stratosfera può influenzare le correnti oceaniche sulla Terra.

Verso una migliore comprensione del clima...

"Nel nostro precedente studio del clima nella regione del Nord Atlantico durante gli ultimi 8000 anni, siamo stati in grado di dimostrare che la temperatura dell'Oceano Atlantico non è stata presumibilmente controllata dall'attività solare. Qui la temperatura ha oscillato nel proprio ritmo per lunghi intervalli di tempo, con periodi caldi e freddi della durata di 25-35 anni. Il modello prevalente era che questa fluttuazione del clima marina è stato di circa il 30-40% più veloce rispetto alla fluttuazione che avevamo già osservato nell'attività solare, che durò circa 90 anni. Quello che ora possiamo vedere è che l'Oceano Atlantico vorrebbe, o forse addirittura preferisce, "ballare da solo". Tuttavia, in determinate circostanze, le forzanti esterne interrompono il ritmo dell'oceano, e assumono l'iniziativa, il che è avvenuto nel corso degli ultimi 250 anni", afferma il Professore Bo Holm Jacobsen, del Dipartimento di Geoscienze all'Università di Aarhus, che è il co-autore dell'articolo.

"Sarà interessante vedere quanto a lungo l'Oceano Atlantico si lascierà guidare in questa danza. La sfida scientifica risiede in parte nella comprensione delle condizioni generali in base alle quali il fenomeno AMO è sensibile alle fluttuazioni dell'attività solare e le eruzioni vulcaniche".

"Durante l'ultimo secolo, l'AMO ha avuto una forte influenza su importanti fenomeni meteorologici come la frequenza degli uragani e le siccità, con notevoli conseguenze economiche e umane. Una migliore comprensione di questo fenomeno è quindi un passo importante per gli sforzi nell'affrontare e mitigare l'impatto delle variazioni climatiche ", Conlude Knudsen.

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