Il minimo solare e le sue correlazioni con il clima

Stiamo vivendo uno dei periodi di riscaldamento globale più importanti dell'era moderna. Prendendo spunto dall'eccezionale minimo solare riferito al ciclo 23, cerchiamo di capire quali possono essere e quali potrebbero essere stati i risvolti dei minimi solari sul nostro clima.
Da http://www.meteoscienze.it/

Gli anni che stiamo vivendo sono segnati da una grande emergenza “il global warming” . Da quando l'IPCC (Intergovernamental panel on climate change) ha dato l'allarme sul pericolo di un inarrestabile incremento delle temperature globali, il tema del clima è sempre all'ordine del giorno, e periodicamente ritorna agli onori della cronaca per la spiegazione più o meno allarmistica, più o meno scientifica di questo o quel fenomeno atmosferico e non (come dimenticare chi imputò ai cambiamenti climatici l'arcobaleno al contrario cioè un arco circumzenitale fenomeno neanche tanto raro causato dalla rifrazione dei raggi solari da parte di minuscoli cristalli di ghiaccio che formano i cirri, nubi alte e stratiformi che popolano il cielo, apparso il 14 settembre a Cambridge) (www.svipop.org).

Iniziamo con la durata del riscaldamento. Possiamo ragionevolmente datare l'inizio del riscaldamento fra le due guerre, prima dello scoppio della prima guerra mondiale. Infatti se analizziamo il grafico delle anomalie medie globali dal 1880 a oggi, noteremo proprio in concomitanza del 1909 un minimo di anomalia globale di -0.3808°C, da quel momento in poi gradatamente ma costantemente le temperature iniziarono a risalire fino al 1944 quando le anomalie termiche raggiunsero il massimo di 0.2134°C. Facciamo ora due conti, il periodo di crescita fu di 35 anni e il range di crescita fu dell'ordine di 0.5942°C con un tasso di crescita annuo di 0.017°C/anno.

Vediamo invece il GW attuale e analizziamone l'andamento. Possiamo ragionevolmente datare l'inizio del GW attuale nell'anno 1976, quando la temperatura globale, scesa nel frattempo dai picchi degli anni '40 dopo un trentennio di sali scendi poco significativi iniziò la sua ascesa inarrestabile. Vediamo che quell'anno la anomalia globale delle temperature raggiunse un minimo di – 0.1107. Analizzare ora il GW attuale diventa quasi fare un lavoro di cronaca quotidiana, comunque come la maggior parte di noi sa, il picco dell'attuale GW è stato raggiunto nel 2005 con una anomalia media globale di + 0.6045, con una crescita dell'ordine di 0.7152 in 29 anni a un tasso di crescita annua di 0.024°C/anno.

Diciamo subito che il GW attuale pare esser più pesante di quello degli inizi del 1900 con un tasso annuo di crescita che considerando il 1976 come punto di partenza sarebbe sensibilmente maggiore di quello degli inizi del '900. Però a questo proposito occorrerà fare delle precisazioni. Abbiamo preso come anno di partenza del GW il 1976. Ma l'anno 1976 costituisce un dato al quanto particolare rispetto a quelli che lo hanno preceduto; infatti, come detto, gli anni che seguirono al picco del 1946 furono caratterizzati da una andamento alterno delle temperature con periodi caratterizzati da decrescite (fine anni '40 inizio anni '50) e da periodi invece caratterizzati da incrementi (fine anni '50 inizio anni '60) poi ancora decrementi alla fine degli anni '60, con gli anni '70 che alternarono ad annate “calde” annate fredde, con il 1976 appartenente a un mini ciclo freddo 1974-76. Quindi sbaglieremmo a definire come punto di partenza del GW attuale il 1976, o meglio sbaglieremmo a segnare come punto minimo di temperatura i – 0.1107°C di temperatura del 1976, più propriamente dovremmo a questo punto segnare come temperatura media globale di riferimento per l'analisi dell'entità del GW attuale proprio una media termica pari a 0. Così facendo fermo restando il periodo di incremento di 29 anni avremmo un incremento di +0.6045 quasi uguale all'incremento di 0.5942°C degli anni '20-'30 con un tasso annuo di crescita ragionevolmente confrontabile con quello fra le due guerre (0.020°C/anno). Detto questo verrebbe da porsi questa domanda: quali furono le cause del GW fra le due guerre? Possiamo spiegare almeno parte dell'attuale GW partendo dalle cause del GW fra le due guerre?

E' quello che cercheremo di analizzare in questo studio. Diciamo subito che la risposta a queste due domande potrebbe esistere e potrebbe scaturire dall'analisi di alcune interessanti correlazioni. Tutto nasce dall'analisi di particolari parti del nostro sole dette: macchie solari.

Prima di continuare sarebbe opportuno spiegare ai lettori cosa si intende per macchie solari: sulla superficie del sole, denominata fotosfera, ad intervalli di circa 10-11 anni, appaiono aree scure in numero e dimensioni molto variabili, nelle quali si osserva una zona centrale detta ombra, contornata da un bordo più luminoso, penombra. Nel loro interno la temperatura è più bassa rispetto al territorio circostante. A queste zone scure, sede di intensi campi magnetici, è stato dato appunto il nome di macchie solari. Esistono varie testimonianze della loro osservazione da parte di osservatori cinesi già diverse centinaia di anni prima di Cristo. (Storia dell' Astronomia di Davide Mauro pubblicato da CODAS-Siracusa) Anche se è necessario arrivare a Galileo per rintracciare in seguito notizie importanti di osservazione di macchie solari. Da allora le osservazioni si sono moltiplicate e dobbiamo a Schwabe il merito di aver scoperto che le macchie solari si ripresentano ciclicamente con un massimo (sole attivo) ed un minimo (sole quieto), con frequenza di circa dieci-undici anni. Osservazioni ancora più accurate furono compiute da Wolf, che nel 1848, dall'Osservatorio di Zurigo, introdusse il numero relativo giornaliero delle macchie, numero ancora oggi definito "numero di Wolf".

Analizzando il grafico seguente, indicante il numero di macchie solari annuali, balzano subito all'occhio due evidenti discontinuità dove l'attività solare ha subito un rallentamento vistoso, tale da rendere la superficie quasi del tutto priva di macchie. La prima detta “ minimo di Maunder” dal 1630 al 1720, del quale non si è ancora trovata una spiegazione sufficientemente scientifica, portò a una notevole recrudescenza degli inverni molto rigidi e nevosi in Europa, tanto da essere ricordati come i peggiori del secolo 17° e la famosa epidemia di peste ricordata dal Manzoni nei Promessi Sposi ne fu una conseguenza. La seconda detta “minimo di Dalton” rilevata fra il 1798 e il 1840 fu secondo alcuni studiosi la responsabile della cosiddetta PEG (piccola era glaciale) responsabile di inverni molto rigidi in Europa ( ne sa qualcosa Napoleone sbaragliato dal terribile inverno russo del 1812). (www.astroscenze.org )

Sarà ora interessante analizzare se anche minimi solari meno evidenti di quelli già citati possano aver avuto un ruolo nell'andamento del clima globale.

Dando un'occhiata al grafico degli andamenti delle macchie solari annuali dal 1610 ad oggi, e confrontando il grafico con l'andamento delle anomalie termiche globali già visto in precedenza ho notato alcune interessanti correlazioni: prima di tutto pare non esserci alcuna relazione fra andamento termico e massimo solare, nel senso che a massimi solari molto forti (con numero di macchie solari molto alto) non corrisponde apparentemente né un aumento né una diminuzione della temperatura.

Diversamente possiamo notare come a minimi molto lunghi e con pochissime macchie siano sempre seguiti periodi di raffreddamento. In questo contesto possiamo pensare, per esempio ai due minimi fra il 1810 e il 1820 celebri per essere stati inglobati in un unico grande minimo (in quella occasione anche i massimi solari furono poco intensi) chiamato Minimo di Dalton al quale periodo seguì la celeberrima PEG (Piccola Era Glaciale) o ai due minimi 13 e 14 degli inizi del '900 anch'essi estremamente lunghi e con poche macchie ai quali minimi seguì un raffreddamento che continuò, come visto, fino al 1909 oppure il minimo del 1954 appartenente al ciclo 18 al quale seguì il terribile inverno 1956.

Sembrerebbe quindi come a minimi molto bassi corrispondano raffreddamenti, ma è sta qui la risposta alle domande che ci siamo posti: è possibile correlare i due global warming analizzati in precedenza con l'andamento dei cicli solari e più precisamente con i suoi minimi? Ebbene esistono due importanti analogie fra gli anni '20-'30 e quegli attuali: tutti e due questi periodi furono caratterizzati da minimi solari consecutivi con attività solare più alta rispetto ai minimi precedenti, infatti gli anni del primo GW furono contraddistinti dai cicli 15, 16, e 17 con minimi aventi un numero di macchie solari decisamente maggiori rispetto ai minimi precedenti, mentre nell'attuale GW i cicli 20, 21, 22 hanno avuto minimi con attività solare record. A questo punto però la domanda nasce spontanea: può essere solo colpa di questi minimi solari con attività record? La risposta è no. Infatti una spiegazione sic et sempliciter non spiegherebbe alcune anomalie: infatti sappiamo bene come il GW degli ultimi anni abbia due velocità; con un incremento delle temperature maggiore nell'emisfero australe e minore in quello boreale, mentre un GW dettato dai minimi solari dovrebbe incidere in maniera uguale in tutti e due gli emisferi.

Poi esiste il problema di spiegare come il GW sia iniziato solo nel 1976 quando il primo “grande minimo” fu il 19 attorno alla metà degli anni '60. Ebbene esistono altre due forzanti a mio avviso corresponsabili di entrambi i GW analizzati: gli indici AMO (Atlantic multidecadal Oscillation) e PDO (Pacific decadal oscillation) ovvero le oscillazioni delle anomalie termiche rispettivamente del Oceano Atlantico e di quello Pacifico. Essi furono entrambi positivi nel lasso di tempo compreso fra il 1920 e il 1940 in corrispondenza del primo GW e nel lasso temporale compreso fra il 1996-2008 proprio nel periodo di massimo incremento del GW attuale. Ora è facile intuire come livelli positivi delle anomalie termiche oceaniche dei più grandi mari dell'emisfero Boreale possano avere influito soprattutto sull'aumento delle temperature del nostro emisfero rispetto a quelle dell'emisfero nostro opposto.

A questo punto rimane solo una domanda. Gli indici AMO e PDO entrambi positivi proprio in concomitanza con i due picchi delle anomalie termiche dell'inizio del secolo e attuale sono solo coincidenze o sono legati ai minimi solari? Alcuni studiosi pensano di sì. Intanto una conferma sulle cose che abbiamo detto in questo studio la potremo avere già nell'anno 2009 analizzando i dati delle temperature medie globali. Potrebbe insomma questo minimo essere responsabile di un decisivo cambio di rotta nell' apparentemente inarrestabile Global Warming? Vedremo. Intanto questo eccezionale minimo numero 23 ci da la possibilità di studiare in maniera privilegiata gli effetti che un minimo solare prolungato hanno sul nostro clima.

Fonti
Prima immagine :NOAA
Seconda immagine: Grafico sugli sun-spot numbers annuali tratto da uno studio del Dott. Angelico Brugnoli. Università di Milano. Centro di ricerche in Bioclimatologia Medica, Biotecnologie e Medicine Naturali, diretto dal Prof. Umberto Solimene.