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Posts Tagged ‘Sole e Clima’

Perchè la NASA segue da vicino l’irradianza solare

14 giugno 2010 54 commenti

Per più di 2 secoli, gli studiosi si sono chiesti quanto calore e luce il Sole emetta, e se questa energia vari abbastanza da modificare il clima della Terra. In assenza di un buon metodo per misurare l’ouput solare, il dibattito scientifico è stato spesso appesantito da speculazioni.

Dal 1976, tutto ciò iniziò a cambiare in quanto Jack Eddy, un astronomo solare di Boulder, Colorado, esaminò registrazioni storiche di macchie solari e pubblicò un articolo originale che mostrava come alcune variazioni su scala secolare dell’attività solare siano collegate a grandi cambiamenti climatici. Eddy contribuì a mostrare che un lungo periodo di calma dell’attività solare nel corso del 17° secolo –chiamato il Minimo di Maunder – fosse verosimilmente collegato ad un periodo freddo di durata pluridecennale sulla Terra, chiamato “Little Ice Age.” (la Piccola Era Glaciale)

(Le macchie (Sunspots) sono aree più scure della superficie solare le quali presentano una irradianza minore rispetto ad altre aree. Un groso gruppo di macchie nel 2003, osservato tramite il radiometro Total Irradiance Monitor (TIM), comportò una diminuzione di irradianza pari allo 0.34 percento.)

Due anni dopo Eddy pubblicò il suo articolo, la NASA lanciò il primo di una serie di strumenti satellitari chiamati radiometri, i quali misurano l’ammontare di luce solare incidente la sommità dell’atmosfera terrestre, o “total solar irradiance” (TSI). I radiometri hanno fornito dettagli fino ad allora mai raggiunti su come l’irradianza è variata nei decenni da allora. Tali misure hanno consentito di validare ed estendere le scoperte di Eddy. Ed hanno anche condotto ad una serie di altre scoperte, e quesiti, sul Sole.

Senza radiometri, gli scienziati probabilmente si domanderebbero ancora quanta energia il Sole emetta e se varia con il suo ciclo undecennale. Essi non saprebbero granchè della “gara” tra macchie scure (sunspot) e “bright spots”, chiamati “faculae” che producono le variazioni di irradianza.

Ed avrebbero poche possibilità di rispondere ad una domanda che continua a sconcertare gli studiosi solari oggi: l’irradianza solare complessiva è cambiata progressivamente nel corso dei 3 cicli passati, o le variazioni sono limitate ad un singolo ciclo ?

La risposta ha importanti implicazioni per la comprensione del cambiamento climatico, poichè alcuni studiosi hanno suggerito che la tendenza dell’irradianza spiega una significativa porzione del riscaldamento globale (Global Warming).

Il prossimo radiometro spaziale, il cui lancio è previsto per novembre a bordo del satellite NASA Glory, dovrebbe aiutare a fare chiarezza sul ruolo del Sole nel cambiamento climatico.

Un Sole variabile

E’ ben noto oggi che l’irradianza solare fluttua costantemente in relazione alle macchie, che divengono più e meno abbondanti ogni 11 anni, in seguito ai turbolenti campi magnetici che attraversano l’interno del Sole ed eruttano dalla sua superficie.

 (Sebbene le macchie causino un decremento dell’irradianza, esse sono accompagnate da aree bianche brillanti chiamate “faculae” che provocano un incremento complessivo dell’irradianza solare. )

Ma recentemente, negli anni 70, gli scienziati assunsero che l’irradianza solare fosse invariante; l’ammontare di energia che il Sole emette fu persino chiamata la “costante solare”.

Furono i dati provenienti dai radiometri a bordo del Nimbus 7, lanciato nel 1978, e la Solar Maximum Mission, lanciata due anni più tardi, che suonarono le campane a morto per la costante solare. Poco dopo i lanci, gli strumenti a bordo di entrambi i satelliti mostrarono che l’irradianza solare cambiava in modo significativo mentre i gruppi di macchie solari ruotavano attorno alla superficie solare. L’irradianza calava, ad esempio, quando gruppi di macchie sono rivolti verso la Terra. E cresceva nuovamente quando le macchie ruotano verso la faccia non visibile del Sole.

Allo stesso modo, nel 2003, un radiometro a bordo del satellite SORCE (NASA’s Solar Radiation and Climate Experiment) osservò vasti gruppi di macchie che causavano un calo dell’irradianza pari allo 0,34%, il più rilevante calo di breve periodo mai osservato fino ad allora.

“Quando si guarda a scale temporali più lunghe, è il contrario”, disse Lean, uno scienziato solare del U.S. Naval Research Laboratory in Washington, D.C., e membro del Glory’s science team. “Complessivamente, l’irradianza effettivamente cresce quando il sole è più attivo, sebbene le macchie siano più presenti.”

Come può l’aumento del numero di macchie, scure e fredde, produrre un incremento dell’irradianza ? “Non aveva molto senso, finche non fummo in grado di mostrare che le macchie sono solo la metà della faccenda”, disse Lean.

Le misure effettuate durante gli anni 80 e 90 diedero agli scienziati l’evidenza di cui avevano bisogno per provare che l’irradianza è effettivamente un bilancio tra le macchie, più scure, e le faculae, più brillanti, (faculae in latino significa “fiaccole brillanti”.

Quando l’attività solare si incrementa, così come accade ogni 11 anni circa, sia macchie che faculae divengono più numerose. Ma durante il picco (massimo) di un ciclo, le faculae rendono il Sole più brillante di quanto le macchie tendano a renderlo più scuro.

Complessivamente, i radiometri mostano come l’irradianza solare cambi di circa lo 0,1% quando il numero di macchie varia da circa 20 o meno per anno durante periodi di bassa attività (minimo solare) a 100-150 durante i periodi di elevata attività (massimo solare).

“Può sembrare una variazioni modesta, ma è essenziale che comprendiamo anche queste piccole variazioni se vogliamo capire se l’emissione solare stia crescendo o decrescendo ed influenzando il clima” dice Greg Kopp, capo ricercatore del Glory e scianziato del Laboratory for Atmospheric and Space Physics della University of Colorado in Boulder.

Sebbene molti studiosi ritengano che una variazioni pari allo 0,1% sia troppo modesta per spiegare tutto il recente riscaldamento, non è imposibile che andamenti di lungo periodo, che si sviluppano su centinaia o migliaia di anni, potrebbero causare più intensi cambiamenti che potrebbero avere profondi impatti sul clima.

Ricerca di una linea di tendenza

Un totale di 10 radiometri ha montorato il Sole dall’epoca del Nimbus 7, e mettendo insieme tutte le misure in un unico flusso dati, gli studiosi hanno cercato di identificare se l’irradianza solare sia aumentata o diminuita negli ultimi tre cicli solari.

Comunque, mettere insieme i risultati provenienti da diversi strumenti si è rivelato complicato poichè molti dei radiometri registrano misure assolute lievemente differenti. E le aree di sovrapposizione tra strumenti nelle registrazioni di lungo termine non sono così robuste come gli scienziati vorrebbero. 

Come risultato, le domande su come l’irradianza solare sia cambiata rimangono. Richard Willson, ricercatore capo del NASA’s Active Cavity Radiometer Irradiance Monitor (ACRIM), descrisse in un articolo del 2003 che la brillantezza del sole stesse crescendo dello 0.05% per decennio.

Successive valutazioni degli stessi dati sono pervenute ad una diversa conclusione. Altri gruppi di studiosi hanno mostrato che l’apparente tendenza alla crescita è effettivamente un artefatto dei radiometri e come essi degradino nella loro orbita.. Complicando ulteriormente la faccenda, uno strumento a bordo del NASA’s Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) misurò i livelli di irradianza solare durante un minimo solare nel 2008, che erano effettivamente inferiori rispetto a quelli del precedente minimo.

Quali misure sono corrette? Il Sole è divenuto leggermente più brillante o più scuro durante gli ultimi cicli solari ? Le risposte a tali domande restano controverse, ma il radiometro a bordo del Glory, chiamato Total Irradiance Monitor (TIM), è pronto a fornire risposte. Il Glory TIM sarà più accurato e stabile dei precedenti strumenti grazie ad innovazioni ottiche ed elettriche. E ciascun componente è stato sottoposto ad un rigoroso regime di calibrazioni presso una nuova struttura della University of Colorado.

“E’ un periodo molto eccitante per studiare il Sole” dice Lean. “Ogni giorno c’è qualcosa di nuovo e siamo sul punto di rispondere ad alcune domande molto importanti.”

http://www.nasa.gov/topics/solarsystem/features/sun-brightness.html

FABIO 2

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Climatologia solare: Come il Sole influisce sulla Terra

2 giugno 2010 37 commenti

Nel 1974 uscí un film dell´horror “The Texas Chainsaw Massacre” che inizia con le immagini di un brillamento solare che causerá negli uomini violenza e caos. Mentre non ci sono evidenze di un effettivo aumento della violenza umana causate da un aumento della attivitá solare, due tipi di fenomeni solari possono però influenzare la Terra in modo drastico: eruzioni solari ed espulsioni di massa coronale (CME). Gli scienziati pensano che entrambi siano causati da cambiamenti del campo magnetico del Sole.
Lo scorso mese di aprile ci sono state alcune tempeste magnetiche e il satellite Galaxy 15 ne é stato colpito in maniera tale che le trasmissioni tra satellite e Terra sono diventate impossibili e il payload é rimasto acceso. Dopo migliaia di tentativi di ristabilire i contatti e spegnere il payload, gli scienziati hanno ammesso la loro sconfitta e il Galaxy 15 é diventato un satellite zombie.
Il Galaxy 15 è o meglio, era, un satellite di proprietá della SES World Skies che trasmetteva per le televisioni degli USA.
Quando ci sono dei brillamenti solari é il campo magnetico che provoca una esplosione nell´atmosfera solare.
Questa esplosione accelera le particelle subatomiche fino ad una velocitá prossima a quella della luce, producendo una vasta gamma di radiazioni elettromagnetiche.
Le espulsioni di massa coronale implicano la effettiva espulsione di “materia” dalla corona del Sole. Miliardi di tonnellate di gas elettrificati vengono espulsi e sparati via nello spazio a velocitá incredibile.
“Questi sono i due tipi di meteorologia spaziale che hanno un effetto diretto sulla Terra”, spiega l’astrofisico della NASA solare C. Alex Young.
Per capire come incide la meteorologia spaziale bisogna capire come il Sole influenza l´atmosfera terrestre.
“Poiché siamo su una sfera, il sole riscalda piú le regioni equatoriali che i poli,” spiega il Dott. Jeff Masters di Weather Underground “, così la Terra deve sviluppare delle circolazioni per distribuire il calore. La Terra cerca di bilanciare questa distribuzione non uniforme del calore.”
Mentre il sole non può che riscaldare una parte del globo in un dato momento, la rotazione della Terra provoca un modello di venti ovest-est. Il meteo nel suo complesso si riduce alla circolazione globale di aria calda e fredda. Un aumento dell´attivitá solare può comportare un aumento dell´energia che raggiunge l´atmosfera terrestre. Siamo in grado di anticipare questi cambiamenti analizzando le macchie solari, che seguono un ciclo di 11 anni. Un aumento delle macchie solari indica un aumento dell´attivitá solare.

“Tra il picco del ciclo delle macchie solari di 11 anni e il minimo, si ottiene un cambiamento nella radiazione solare di circa il 0,1 per cento,” dice Masters, “ed proprio questo 0,1 per cento che è sufficiente a modificare la temperatura globale della superficie di 0,1 gradi Celsius che sembra non essere molto, ma invece è notevole”.
Il sole ha il suo maggiore impatto sulla bassa stratosfera della Terra, dove c´è lo strato di ozono. Qui, nell’atmosfera si verifica un cambiamento di temperatura dello 0,4% a causa dell’impatto della luce ultravioletta proveniente dal sole.
“Quando si riscalda la bassa stratosfera si riscaldano anche gli strati superiori della troposfera, dice Masters. “La parte superiore della troposfera è importante perché controlla la stabilità dell’atmosfera. Se hai una temperatura di superficie molto calda e una temperatura molto fredda sopra la troposfera, questa è un situazione instabile. Essa tende a portare a correnti ascensionali forti con più forti tempeste e uragani più forti”.
Masters spiega che quando il ciclo delle macchie solari di 11 anni è al suo apice, c’è una riduzione del movimento verso l´alto che produce una riduzione della forza degli uragani. Per gli Stati Uniti, questo significa una riduzione delle probabilitá che un uragano colpisca la terraferma americana. Quando il ciclo è al minimo, però, questa possibilità sale al 64%, secondo uno studio nel 2010 della Florida State University.
Secondo alcune stime, le probabilità che gli Stati Uniti abbia tre o più uragani sono il 50 per cento meno probabile quando il ciclo é al massimo. In questo momento peró il Sole é in una prolungata fase di minimo e se la teoria é giusta allora gli americani hanno una maggiore probabilitá di vedere un aumento degli uragani, dice Masters. (mia nota: il 2009 peró in periodo di profondo minimo solare si é verificato, al contrario di quanto teorizzato, una notevolissima riduzione degli uragani).??
Oltre a incidere sulla intensitá delle tempeste i brillamenti solari e le CME possono provocare disastri su una Terra sempre piú tecnologica.
“Quando una CME è diretta verso la Terra, può sbattere nello scudo protettivo del pianeta, chiamata magnetosfera”, spiega Young. “Questa è essenzialmente una bolla magnetica che si risiede attorno alla Terra e aiuta a proteggerci dalle particelle cariche. A volte il materiale colpisce lo scudo protettivo e lo comprime”.

Questa “compressione” dello scudo magnetico può indurre correnti elettriche sia in atmosfera che sul terreno. Una scossa abbastanza grande puó viaggiare anche attraverso il cablaggio elettrico o anche lungo gli oleodotti.
“Le griglie di potenza che abbiamo negli Stati Uniti è in realtà interconessa con tutto il mondo ed é molto fragile”, ha detto Young. “Se la corrente é abbastanza grande, è possibile che colpiscano i grandi trasformatori mettendo fuori linea la rete elettrica in un intero paese, in un continente o addirittura in tutto il pianeta”.

Il Canada nella griglia Hydro-Quebec ha sperimentato proprio questa scossa nel 1989 dovuto ad una tempesta solare particolarmente potente. La griglia è rimasta out per più di nove ore, con conseguente perdite di reddito di centinaia di milioni di dollari. Nel 1859 un flare solare causato guasti al sistema telegraficoo in Europa e Nord America.
Come si può immaginare, i satelliti sono di fronte ad un rischio ancora maggiore di danni causati dalle tempeste solari, in quanto non hanno la protezione dell’atmosfera terrestre. Per gli astronauti, il pericolo è sempre più grande.

“Quando una CME viaggia attraverso lo spazio, spinge in realtà il materiale solare e lo fa accelerare come una sorta di effetto spazzaneve”, ha detto Young. “Queste particelle accelerate di radiazione viaggiano attraverso le cellule umane e possono causare alterazioni genetiche. Se sei nello spazio e non si è protetti dall`atmosfera e dal campo magnetico terrestre è possibile subire pericolose o addirittura dosi letali di queste radiazioni ionizzanti”.
Fortunatamente, gli scienziati sono sempre più in grado di prevedere le tempeste solari attraverso l’analisi delle macchie solari. Se sappiamo che si é manifestata una CME o un potente flare , siamo in grado di arrestare temporaneamente i vulnerabili satelliti e le reti elettriche nello stesso modo di una casa in cui possiamo staccare un televisore o il PC durante un forte temporale con forti scariche elettriche. Da parte loro, gli astronauti possono cercare riparo contro protoni accelerati CME all’interno dello spesso scafo della loro nave.

“Dobbiamo ancora migliorare”, ha detto Young, “nel campo della previsione meteorologica spaziale e solare in particolare siamo attualmento allo stesso livello in cui si trovava negli anni ´50 la meteorologia terrestre. Abbiamo ancora molta strada da fare. Abbiamo ancora un sacco di ricerca da fare per essere in grado di emettere una previsione a sette giorni. Non siamo ancora a quel punto”.

SAND-RIO

I cicli di Milankovich, le conseguenze climatiche (2 parte)

26 maggio 2010 61 commenti

Abbiamo visto nella prima parte come i cicli di Milankovich e cioé la precessione degli equinozi, la eccentricitá dell´orbita terrestre e l´inclinazione dell´asse terrestre sono in grado di modificare la irradiazione che la Terra riceve dal sole nel corso dei milleni.
In questo disegno possiamo vedere i 3 movimenti alla base dei cicli di Milankovich.

Vediamo allora quali sono le conseguenze sul clima terrestre che apportano tali variazioni.

Attualmente la Terra passa per il perielio quando é inverno nell´emisfero nord (gennaio), la minore distanza dal Sole ammortizza in parte il freddo invernale in questo emisfero; nella stessa maniera la Terra si trova in afelio quando é estate nell´emisfero Nord (luglio) e la maggiore distanza dal Sole ammorbidisce il calore estivo. Cioé, l´attuale configurazione dell´orbita terrestre attorno al Sole aiuta affinché le differenze stagionali di temperatura nell´emisfero Nord siano minori. Per contro peró le differenze stagionali nell´emisfero Sud si aggravano. Ora, per essere le estati boreali piú lunghe quando il Sole é piú lontano dalla Terra e gli inverni piú corti,  le differenze dell’energia ricevuta non sono tanto grandi.
La teoría paleoclimática tradizionale indica che le glaciazioni e le deglaciazioni cominciano alle latitudine alte dell´emisfero Nord per poi diffondersi al resto del pianeta. Secondo Milankovitch, affinché ci sia accumulo di grandi mantelli di ghiaccio nel Nord America (mantello Laurentino) e nell´Eurasia (mantello Finnoscandinavo) occorre un periodo di estati fresche alle alte latitudini dell´emisfero Nord che consentano la diminuizione del peirodo estivo e permettano la persistenza della neve caduta nell´inverno anteriore.

http://it.wikipedia.org/wiki/Ablazione

Per produrre questo accumulo di ghiaccio e neve é necessario che l´insolazione estiva sia bassa e ció succede quando l´estate coincide con l´afelio. Questa circostanza si é verificata 22.000 anni fa quando si produsse il massimo di avanzo glaciale (anche adesso sta cominciando a prodursi ma succede che l´effetto era maggiore che oggi dovuto ad una maggiore eccentricitá dell´orbita). Al contrario la diminuzione del gelo continentale é favorita quando l´insolazione estiva nelle alte latitudini é elevata e l´insolazione invernale sia bassa, producendo estati piú calde (maggior disgelo) e inverni piú freddi, situazione che ha raggiunto la sua massima intensitá circa 11.000 anni fa. Questo cambiamento stagionale del perielio e dell´afelio modificó la distribuzione stagionale dell´energia solare e ha influito probabilmente in maniera piú importante nell´ultimo processo di deglaciazione.

Ma va tenuto presente che l´intensitá della radiazione in estate é inversamente relazionata con la durata dell´estate. È dovuto alla seconda legge di Keplero, per cui il movimento della Terra accelera quando passa per il perielio. Questo é il tallone di Achille della teoria che la precessione regola le glaciazioni. Quando si prende in considerazione l´integrazione della intensitá solare durante tutta l´estate (o meglio tutti i giorni in cui si verifica il disgelo dei mantelli di ghiaccio nell´emisfero Nord) l´inclinazione dell´asse terrestre risulta essere piú importante della precessione e delle eccentricitá.

Il ciclo della precessione degli equinozi é probabilmente piú determinante per il clima nelle zone tropicali rispetto alle zone polari dove sembra avere piú importanza l´inclinazione dell´asse terrestre.

Una delle caratteristiche che ci indicano che la precessione degli equinozi é piú importante nelle zone tropicali é l´alta correlazione esistente tra le sue fluttuazioni e la concentrazione di gas metano nell´atmosfera, come é provato dalle carote di ghiaccio estratte in Groenlandia e in Antartico. Questo si spiega perché la concentrazione di metano nell´atmosfera dipende in grande parte dalle emissioni di vapore acqueo dalle zone umide continentali dell´Africa e dell´Asia, e l´umiditá continentale dipende dalla forza dei monsoni estivi. I monsoni sono piú forti quanto maggiore é il riscaldamento estivo delle terre interne asiatiche e africane é questo succede quando il perielio cade nell´estate settentrionale. La maggior produzione di fitoplancton nel Mar Arabico, dovuto all´incremento dell´affioramento di acque fredde dal fondo succede quando i monsoni estivi sono intensi come hanno rilevato le sonde marine, e questo prova l´importanza della precessione degli equinozi. Anche il Sahara e il Sahel erano piú umidi nella prima metá dell´oleoceno dovuto a un monsone estivo piú potente, la cui causa era dovuta ad una insolazione nel Nord Africa durante l´estate piú forte rispetto a quella attuale. Ugualmente, lo spostamento della zona di convergenza intertropicale ITCZ nell´America tropicale determina mutamenti nelle precipitazioni sia nei Caraibi come in Brasile. Cosí il ciclo della precessione degli equinozi gioca un ruolo fondamentale nei Tropici.

Tutti questi cambiamenti si possono vedere nei periodi interglaciali come illustrati dagli studi Yin e Berger (qui un loro estratto):

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=en&langpair=auto%7Cit&u=http://www.nature.com/ngeo/journal/v3/n4/abs/ngeo771.html&rurl=translate.google.com&twu=1&usg=ALkJrhj6aQDenKZuiLefkFtATZYWh0OkDQ

da cui é tratto questo schema per gli ultimi 10 periodi interglaciali della Terra.

Marine δ18O, precession and obliquity around the past 10 interglacial peaks. The black bars localize δ18O minima, precession minima and obliquity maxima. The dates of δ18O minima and corresponding MISs are indicated.

La lezione da trarre é che tutti i disastri climatic,i dai mari piú caldi allo scioglimento di tutti i ghiacci, dai livelli dei mari etc., potrebbe essere proprio quello che la natura ha in serbo per il nostro mondo. E se non arriva un´altra era glaciale di quelle serie e non una PEG, nei prossimi 30 – 40 mila anni, ecco che questo sarebbe effettivamente “una prima volta” nella storia planetaria. In effetti la maggior parte delle cose che gli allarmisti stanno vedendo e urlando non sono un indice di qualcosa fuori dal comune e che la Terra ha giá passato.
Quindi riassumendo: I lenti cambiamenti dei cicli di Milankovich hanno causato un maggior riscaldamento nell´emisfero meridionale durante i periodi interglaciali nel corso degli ultimi 400 mila anni.
Il clima é guidato dal SOLE, influenzato dai cicli orbitali provocando cambiamenti nella circolazione dei venti e delle acque. Ancora una volta la natura fa le cose che la scienza sconosceva e che sono ancora poco conosciute. Gli studi basati sui modelli hanno portato la Scienza fuori strada e non conoscono ció che la Natura conosce: I ciambiamenti naturali del clima basati sui cicli di Milankovich.

Io nel mio piccolo rimango scettico e mi godo il periodo interglaciale.

SAND-RIO

I cicli di Milankovich e la precessione degli equinozi (parte 1)

24 maggio 2010 38 commenti

Milutin Milankovitch fu un astrofísico serbo, professore di meccanica nella Universitá di Belgrado, che dedicó la sua carriera a sviluppare una teoría matematica del clima. Nel 1941 pubblicó le sue conclusioni piú importanti: i cambiamenti nella distribuzione stagionale della insolazione, dovuti a fattori astronómici, sono i responsabili della espansione e ritirata dei grandi ghiacciai del Pleistoceno. Le teoríe di Milankovitch, che erano state suggerite dallo scozzese James Croll nel 1864, furono trascurate e rinacquero con forza solo nella decade del 1980, quando si provó che esistevano relazioni tra le periodicitá trovate e i cicli glaciali e interglaciali del quaternario.
Dovuto alle influenze gravitazionali degli altri pianeti del sistema solare, durante i millenni si modificano ciclicamente diversi parametri astronomici del movimento della Terra, come:
a) la relazione del momento degli equinozi e dei solstizi rispetto al momento di maggior o minor distanza della Terra dal Sole (precessione degli equinozi). b) la forma leggermente ellittica della orbita terrestre (eccentricitá dell´orbita) C) l´inclinazione dell´asse di rotazione della Terra (obliquitá dell´asse). Combinando i tre cicli di variazione si producono variazioni complesse nella quantitá di radiazione solare intercettata alle varie latitudini e in ciascuna stagione dell´anno.
Attenzione che la teoria di Milankovich tralascia le variazioni di radiazioni solari dovute ai minimi dei cicli e ancor di piú ai profondi minimi solari.
La teoria di Milankovitch assume che l’energia solare incidente sulla Terra nel suo insieme e per un anno intero è sempre la stessa (tranne per le modifiche di eccentricità, dove è consentito un leggero cambiamento.) La variazione rilevante sta nella diversa distribuzione di energia in ogni stagione e in ogni emisfero, in quanto cambiano nel corso degli anni, le caratteristiche dell’orbita. È anche interessante notare che ciascuno dei cicli di Milankovitch può produrre effetti climatici diversi per ogni latitudine.

Nella figura sopra vediamo i cicli di Milankovich, e le variazioni negli ultimi 500.000 anni.

LA PRECESSIONE DEGLI EQUINOZI

La Terra descrive una orbita leggermente ellittica attorno al Sole (nella figura si é molto esagerato la eccentricitá della ellisse). Il Sole non si trova al centro dell´ellisse ma occupa uno dei due fuochi.

Nella figura la traslazione della Terra attorno al Sole attualmente.

Oggi, durante il solstizio d’inverno nell’emisfero boreale (22 dicembre), la Terra è più vicina al punto della sua orbita più vicino al sole, perielio, che è il 3 gennaio. La distanza al sole in questi giorni è il più corto dell’anno, circa 147 milioni di chilometri, e per questa ragione la Terra nel suo insieme in questi giorni ottiene il massimo calore.
Per contro, per il solstizio d’estate nell’emisfero nord (21 giugno), la Terra è vicina al punto della sua orbita più lontano dal Sole, l’afelio, che raggiunge il 4 luglio. La distanza dal Sole è la più lunga dell’anno, 152 milioni km, ovvero circa 5 milioni in più rispetto al perielio e la terra in quei giorni un riceve un 3,5% in meno di energia solare (in alcuni periodi glaciali le differenze di distanza sono aumentate a 15 milioni di km).
Nel corso dei millenni stanno cambiando le date del perielio e afelio. 11.000 anni fa il perielio si verificava a giugno e l´afelio a dicembre. Il contrario di adesso.
Succede che in un ciclo di 23.000 anni l´asse di rotazione della Terra descrive una figura conica su una linea perpendicolare al piano dell´eclittica. Cosí 11.000 anni fa l´asse terrestre non puntava verso la Stella Polare ma verso la Stella Vega.
Questo lento movimento é causato dal fatto che la Terra non é perfettamente sferica ma é un poco schiacciata ai poli e piú larga nell´equatore. Inoltre, la stessa eclittica ha anche lei una leggera rotazione, causati dai cambiamenti graviatazionali esercitati sulla Terra dagli altri pianeti, che contribuisce anche a cambiare la posizione dei solstizi e degli equinozi.

Nella figura il movimento di precessione.

ECCENTRICITÀ DELL`ORBITA

L´orbita terrestre attrno al Sole non é perfettamente circolare, ma elleittica, ma la sua eccentricitá é variabile con due periodi primari di 100.000 e 400.000 anni.
Si é soliti determinare la forza della eccentricitá con il paramemtro “e”, che mette a confronto le due longitudini focali “x” e “y” (distanza della Terra dal Sole in afelio e nel perielio respettivamente)  mediante la equazione  e=  (x2-y2 )1/2 / x .  Se l´orbita fosse circolare le longitudini focali sarebbero uguali e cioé “e” sarebbe uguale a 0. Ma  l´orbita varia da quasi circolare (e=0,005) fino ad essere piú marcatamente ellittica (e=0,060). Attualmente il valore di “e” è di 0,018 (Berger & Loutre, 2002).


Nella figura le differenze di eccentricitá dell´orbita terrestre attorno al Sole.

Queste variazioni di eccentricitá causano una differente irradiazione solare. Oggi la differenza tra perielio ed afelio é del 3,5% (perielio 146 milioni di Km e afelio 151 milioni di Km) Questa differenza di insolazione aumenta quando l´eccentricitá é maggiore e diminuisce quando é minore. Nei periodi di eccentricitá massima la differenza di irradiazione solare nell´atmosfera tra perielio e afelio arriva ad un valore del 30%!
L´aumento della eccentricitá provoca un incremente del contrasto inverno-estate in un emisfero e la riduzione di questo contrasto nell´altro emisfero.
Per esempio, se in un emisfero l´estate coincide con il perielio e l´inverno con l´afelio e l´eccentricitá é alta, la radiazione solare estiva sará molto intensa e la radiazione solare invernale molto debole. Al contrario nell´altro emisfero i contrasti stagionali saranno molti attenuati giá che l´estate coinciderá con l´afelio e l´inverno col perielio.

INCLINAZIONE DELL`ASSE TERRESTRE

Per finire, l`inclinazione dell´asse terrestre varia con una periodicità di 41.000 anni. Quando il valore é alto, la differenza di insolazione stagionale é grande e viceversa se l´angolo fosse 0 non ci sarebbero stagioni.
Attualmente il valore é di 23,4º e durante gli ultimi 2 milioni di anni é variato tra un massimo di 24,5º e un mínimo de 21,5º.

Nella figura la variazione di inclinazione dell´asse di rotazione terrestre.
Per alcuni ricercatori, la Terra durante il Pleistocene tende ad uno stato glaciale, che é rotto nelle occasioni di deglaciazioni. L´obliquitá é piú determinante della precessione e della eccentricitá e in queste rotture di equilibrio (Huybers, 2005). I cicli glaciali durante la prima metá del Pleistocene hanno seguito chiaramente questa periodicitá, di circa 40.000 anni, con il disgelo della Groenlandia e della costa antartica orientale. Poi nell´ultimo milione di anni, l´aumento del freddo nei margini dell´antartico orientale sarebbe piú difficile, come avviene attualmente, per cui l´effetto della obliquitá sarebbe piú offuscato e prevalerebbero i cicli di 100.000 anni por lo que el efecto de la oblicuidad quedaría más difuminado y prevalecerían los ciclos de unos 100.000 in cui appare con maggiore chiarezza l´influenza delle altre varianti orbitali, la precessione e la eccentricitá (Raymo, 2006).

Nella seconda parte vedremo quali sono le conseguenze climatiche sulla Terra dei cicli di Milankovich e delle 3 variabili: precessione, eccentricitá e obliquitá.

SAND-RIO

Le mie teorie sul minimo solare: effetti sul clima e correlazioni con vulcanesimo e attività geofisica terrestre (Aspetti Generali)

17 maggio 2010 99 commenti

Come tutti ben sappiamo la nostra stella è entrata in un profondo minimo solare che ormai da anni continua costante nonostante timidi segnali di ripresa che peraltro non sono mai stati veramente consistenti, abbiamo le teorie di Livingston-Penn con la teoria di scomparsa delle macchie solari nel 2015, dell’ormai scomparso Timo Niroma con la teoria dei pianeti gioviani e quelle di David Archibald fisico solare noto per i suoi studi sull’Ap index bene io mi son messo li ci ho lavorato un po’ su e sono arrivato alla conclusione che questo ciclo solare molto probabilmente non lo vedremo mai decollare perché i flussi interni del sole sono molto molto veloci quindi di fatto impediscono il formarsi di macchie serie e durature e oggi ho scovato un’interessante articolo dove Archibald sta studiando il fatto che potrebbe non esserci inversione magnetica e questo potrebbe portare il Sole in una fase di quiete come nel minimo di Maunder ma per approfondire questo discorso lascio la palla a quelli più esperti di me la mia attenzione si è posizionata soprattutto sul quanto questo minimo solare possa influire sul clima e più in generale anche sugli effetti che potrebbe avere sull’attività sismica e vulcanica della Terra.

Bene per quanto riguarda gli effetti sul clima possiamo notare dal grafico qui di seguito che dal 1998 è iniziato un periodo di stabilizzazione delle temperature oceaniche

http://www.ncdc.noaa.gov/oa/climate/research/sst/ersstv3.php

http://www1.ncdc.noaa.gov/pub/data/oisst/ann.ocean.60s.60n.gif

E questo è dovuto principalmente al calo sempre più pronunciato dell’attività solare in quanto sappiamo che le emissioni di co2 sono in costante aumento e poi risaltano dal grafico molto bene i 2 picchi quello negativo dovuto alla nina del 2007-2008 e il picco positivo appena avutosi con il nino che però non è riuscito a sfondare il picco del 98 e del 2005 e questo la dice lunga su quanto questo minimo solare incida sul clima anche perché sappiamo che le grandi hp tropicali vivono dell’irradianza solare e un calo seppur impercettibile, si parla di qualche decimo di watt per metro quadro, influisce in maniera marginale all’equatore ma molto di più ai poli in quanto li la radiazione totale è di molto inferiore quindi questo comporta una diminuzione di temperature più consistente ai poli e un po’ meno a livello equatoriale relegando così le grandi celle alto pressorie a quelle latitudini e lasciando libere le medie latitudini a continui passaggi perturbati e freddi durante l’inverno e freschi e instabili durante l’estate.

Quindi cosa aspettarsi per i prossimi anni ?

La risposta è semplice se questo trend di minimo solare dovesse continuare avremo influenze tropicali sempre meno frequenti e sempre più l’atlantico influenzerà le nostre stagioni portando a consistenti nevicate su mezza Europa ( come successo già quest’anno e quello precedente ) e inizierebbe così un trend al ribasso delle temperature in tutte le stagioni ma non avremmo una vera e propria era glaciale, come molti temono, bensì un alternarsi di anni con inverni più freddi alternati ad anni con inverni più tiepidi ma di sicuro non caldi come quello del 2004-2005.

Sempre a questo proposito lo stesso Archibald sostiene azzeccandoci che questo minimo solare avrebbe portato a un calo delle precipitazioni in Canada e ad una diminuzione del 20% della produzione del grano come puntualmente si è verificato.

Arriviamo così ad un discorso più spinoso e cioè quello tra le possibili correlazioni tra attività sismica, vulcanesimo e attività solare in quanto gli studi sono ancora agli inizi però si è notato un certo aumento delle attività sismiche in tutto il mondo e dopo il susseguirsi di eventi sismici di una certa consistenza nella cintura di fuoco nel pacifico ma in un po’ tutto il globo si sono avute anche eruzioni vulcaniche di una certa consistenza come nel Cile, nella kamchatka, in Guatemala,in Nicaragua si è iniziato a monitorare la situazione più attentamente.

In conclusione amici vi dico che i prossimi mesi e anni saranno molto interessanti sotto ogni punto di vista: il minimo solare che continuerà, gli indici oceanici che cambieranno segno volgendo tutti al segno – uniti a fasi di nina sempre più frequenti ed intense più un’attività vulcanica in aumento potremmo avere grandi sorprese climatiche volte ad un ribasso delle temperature  e addio global warming ma non è tutto gli effetti di un’eruzione del vulcano Katla in Islanda sarebbe un’ottima miccia per il global cooling.

http://www.ilsole24ore.com/art/SoleOnLine4/Mondo/2010/04/islanda-vulcano-nube-nord-Mississippi.shtml?uuid=ca7f1300-4928-11df-bd6e-7ceda8f3e82a

ANDREW

Il controllo solare del clima: a causa del ciclo solare 24 la temperatura scenderà di 1.4°C!

11 marzo 2010 81 commenti

Se il clima non è una cosa casuale, allora siamo in grado di prevedere il clima, se abbiamo capito che cosa lo spinge. L’energia che impedisce che la Terra assomogli a Plutone arriva dal Sole, e il livello e il tipo di energia cambia. Quindi il Sole è un buon posto per cominciare, se vogliamo essere in grado di prevedere il clima. Per mettere il sole nel contesto del clima, diamo un’occhiata a ciò che ha fatto di recente. Questa è una figura da ” Century to millenial-scale temperature variations for the last two thousand years indicated from glacial geologic records of southern Alaska” G.C. Wiles, D.J. Barclay, P.E. Calkin and T.V. Lowell 2007:

La linea rossa è il tasso di produzione di C14 invertito. La produzione di C14 è inversamente correlato all’attività solare, quindi vediamo piú  produzione di C14 durante i minimi solari. La linea nera è la percentuale di nuclei di detriti di ghiaccio trasportati nei fondali dell’Atlantico del Nord, tracciati inversamente. Piú alta è la linea nera, e più caldo é stato il Nord Atlantico. Le strisce grigie verticali sono i minimi solari. Come dicono gli autori, “l´analisi dei precedenti record glaciali ha mostrato un ritmo di circa 200 anni di attività glaciale in Alaska e il suo possibile collegamento al  ciclo solare di De Vries di 208 anni  (Wiles et al., 2004).  Allo stesso modo, l´analisi ad alta risoluzione dei sedimenti del lago nel sud-ovest dell’Alaska suggerisce che cicli in scala secolari nel clima dell’Olocene sono state modulate dall’attività solare (Hu et al., 2003). Sembra che l’unico periodo nel corso degli ultimi duemila anni, che ha perso un ciclo di raffreddamento di De Vries è stato il periodo caldo medievale “.

La stessa periodicità nel corso degli ultimi 1.000 anni è evidente anche in questo grafico con l’avanzata / ritiro del grande ghiacciaio dell’Aletsch in Svizzera (figura allargata qui):

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Il controllo solare sul clima è dimostrato anche in questo grafico di BE10 nel Dye 3 dalle carote di ghiaccio della Groenlandia centrale (di seguito allargata qui)::

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Il moderno ritiro dei ghiacciai nel mondo, che é iniziato nel 1860, è correlato con una diminuzione del BE10, indicando un ruolo più attivo del Sole, che sta spingendo i raggi cosmici galattici fuori dal pianeti interni del sistema solare.

I grafici di cui sopra mostrano una correlazione di massima tra attività solare e clima, ma siamo in grado di ottenere dei dettagli più fini, come mostrato in questo grafico da un documento del 1996 di Butler e Johnson (di seguito allargata qui)::

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Applicando la teoria di Butler e Johnson alla teoria di  Friis-Christensen e a un record di temperatura di 300 anni con la teoria di Lassen, con i dati di Armagh in Irlanda del Nord si nota che non c’è molta dispersione  e si adattano attorno la loro linea, in modo che possa essere usato come uno strumento piuttosto accurato di predizione. La transizione del ciclo solare 22/23 è accaduta l’anno della pubblicazione della ricerca, quindi ho aggiunto le lunghezze dei cicli solari 22 e 23 alla figura di aggiornamento. Il risultato è una previsione che la temperatura media annua del ciclo solare 24  sarà 1.4c più fresca che quella del ciclo solare 23. Si tratta di due volte l’aumento di temperatura assunto nel 20 ° secolo di 0,7 C, ma nella direzione opposta.

Sand-Rio

Articolo di David Archibald

Fonte: http://www.icecap.us/

Si raffredda l’alta atmosfera: imputate le variazioni dell’attività solare (da MTG)

3 gennaio 2010 23 commenti

il confronto dell'emissione in infrarosso da parte del gas NO, tra il 2002 ed il 2008, mostra il forte raffreddamento intervenuto nella Termosfera, in seguito al calo dell'attività solare.

Per la prima volta è stato possibile dimostrare un collegamento diretto tra le variazioni dell’attività solare e l’atmosfera terrestre.
La Termosfera è uno strato altissimo situato tra gli 80 ed i 200 km di quota nella nostra atmosfera.

Sappiamo che l’atmosfera terrestre è suddivisa in vari strati, ciascuno dei quali presenta un proprio andamento termico.

Mentre la sottostante Mesosfera è caratterizzata da un calo termico notevole, con temperature anche di 80°C sotto lo zero, la sovrastante Termosfera presenta un aumento termico costante, con temperature di alcune centinaia di gradi sopra lo zero.

E’ in questo strato che l’impatto con le particelle cariche di energia da parte del Sole provoca la formazione delle Aurore Polari.
Proprio nella Termosfera, un satellite lanciato dalla NASA appositamente per lo studio delle condizioni atmosferiche in alta quota, ha mostrato il collegamento tra attività solare e temperature atmosferiche.

Il sensore satellitare è in grado di misurare il bilancio energetico agli infrarossi di questo strato atmosferico, in particolare sfruttando le proprietà di emissione degli infrarossi da parte dell’ossido di azoto (NO).

Il database è arrivato a circa 8 anni di dati, ed i dati satellitari mostrano due effetti principali: il primo è la diminuzione dell’emissione ultravioletta da parte del Sole, tra il 2002 ed il 2009, mentre contemporaneamente la quantità di radiazione infrarossa emessa dalle molecole di NO nella Termosfera è calata di almeno 10 volte.

Gli Scienziati della NASA stanno anche aspettando il prossimo aumento della radiazione solare dovuto all’avvicinarsi al massimo di attività, previsto entro due anni, per valutare gli eventuali cambiamenti che si innescheranno in questo andamento termico.

Questi dati saranno poi di fondamentale importanza per comprendere le dinamiche del Global Warming

Fonte Originale: http://www.meteogiornale.it/notizia/16949-1-attivita-solare-raffredda-l-alta-atmosfera-terrestre