I fulmini: conoscerli e saperli evitare

Lo scorso 3 luglio 2020, alle ore 20, sul Piemonte era appena transitata, come peraltro previsto da giorni, una linea temporalesca che aveva attivato al suo seguito una supercella che in poche ore aveva ricoperto gran parte
della pianura padana. Da almeno cinque ore si erano susseguiti tuoni e lampi senza sosta.

Già, i fulmini. E ne sono caduti parecchi a seguito di quella situazione…

Ma come mai si verificano questi fenomeni elettrici in una nube temporalesca, tanto che, in inglese, il temporale si chiama proprio thunderstorm, cioè letteralmente tempesta di tuoni? Quanto sono pericolosi, e come difendersi da questi fenomeni?

La mia pillola oggi parla proprio dei fulmini. Lo so che se ne parla spesso, ma purtroppo ogni anno muoiono ancora delle persone. In Italia, una ventina all’anno. Certo, per fortuna non sono tantissimi, ma in ogni caso sono casi che si potrebbero evitare. Per cui, a costo di essere ripetitivi, ho voluto raccontarvi come si originano i fulmini, di che tipo sono, dove cadono le scariche, la questione delle scariche secondarie, e un minimo di informazioni su come cercare di evitarli. Qualche chicca?

Il modo migliore per evitarli sarebbe di rimanere in casa quando c’è rischio di fulmini, ma ovviamente non sempre è possibile.

Si rischia a rimanere in mare, facendo il bagno? Assolutamente si, non è una buona idea.

E se mi sdraio per terra, posso essere tranquillo? No, neppure questa è una buona idea…

Queste e altre informazioni le trovate nel mio nuovo video, a questo link (oppure cliccare sulla figura)

che al solito è basato sul podcast audio di Radio Ros Brera ma arricchito con immagini e video.

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Gli anticicloni, questi oggetti misteriosi

Gli anticicloni, questi oggetti misteriosi

Dopo un mese di giugno nelle medie del trentennio 1981-2010, con spazio per instabilità, ed un inizio di luglio sulla stessa falsariga, ho deciso di parlare degli anticicloni, che ultimamente spesso sono chiamati per nome senza che in realtà si conosca per bene la loro dinamica e le loro caratteristiche. Per molti anticiclone è sinonimo di bel tempo e cielo sereno, ma vedremo che non sempre è così, D’inverno l’alta pressione porta inquinamento nei bassi strati e nebbie, e d’estate può portare l’afa, cioè il caldo umido. Inoltre, spesso si parla impropriamente di anticiclone quando in realtà c’è un promontorio.

Questo post è la trascrizione letterale del filmato presente sul mio canale You Tube (iscrivetevi sul mio canale!) e su IGTV (a cui rimando per una visione figurativa), a sua volta costruito su questo podcast apparso su Radio Ros Brera.

Buongiorno dal vostro meteoclimatologo Claudio Cassardo. Nella pillola di oggi voglio parlarvi degli anticicloni.

Come dice la parola stessa, un anticiclone, antonimo di ciclone, è una circolazione a grande scala attorno a una regione di alta pressione, in senso orario nel nostro emisfero e antiorario nell’emisfero australe. Per intenderci, in meteorologia con grande scala si intende la grandezza di un continente. A causa dell’alta pressione presente nel suo centro, l’aria tende a muoversi scorrendo verso l’esterno, spinta dal gradiente di pressione. Tuttavia, siccome La Terra ruota, questo moto viene complicato dalla presenza della forza di Coriolis, che tende – nel nostro emisfero – a deflettere verso destra le correnti. Il risultato è che si viene a formare una corona circolare di correnti uscenti dal massimo anticiclonico verso l’esterno a livello del suolo, mentre al suo centro l’aria viene richiamata dagli strati superiori verso il basso, generando così i cosiddetti moti verticali di subsidenza, cioè correnti di aria che scendono dalla tropopausa – che, ricordiamo, è lo stato stabile in cui la temperatura smette di diminuire con l’altezza, posto alle nostre latitudini tra circa 9 e 12-15 km, verso la superficie

Una corrente d’aria discendente è in genere secca; questo perché una massa d’aria che inizia a scendere ha un suo contenuto iniziale di vapore acqueo – e quindi una sua umidità relativa – che dipende dalla sua temperatura. Durante la discesa, tuttavia, la pressione atmosferica aumenta, e quindi aumenta anche la sua temperatura per la maggiore compressione. I fisici chiamano questo processo adiabatico. La legge di Clausius-Clapeyron ci dice che, all’aumentare della temperatura, aumenta anche il quantitativo di vapore acqueo alla saturazione, cioè il massimo contenuto di vapore acqueo che l’aria può contenere prima che esso debba condensare. L’umidità relativa – quella che è espressa in percentuale – ci dice proprio quale percentuale di vapore acqueo è presente rispetto alla saturazione. Ad esempio, quando si dice che l’umidità relativa è del 75%, vuol dire che – in quelle condizioni – ci sta ancora il 25% di vapore acqueo. Oltre tale valore, quello in eccesso condensa, formando nebbia o nubi. Se una massa d’aria scende e si scalda, questa percentuale tende a diminuire. Questo perché il numeratore di questa frazione, che rappresenta quanto vapore acqueo effettivamente è presente nella massa d’aria, non cambia; mentre il denominatore, che rappresenta quanto vapore acqueo può stare in atmosfera, aumenta. Quindi non dobbiamo stupirci se, normalmente, gli anticicloni sono associati a cieli sereni temperature alte, e ottima visibilità. Però più avanti vi dirò che non è sempre così: sarebbe troppo facile!

Ora però vorrei accennare alla differenza tra un anticiclone e un promontorio di alta pressione. Nel primo caso, cioè l’anticiclone, se noi producessimo un grafico tridimensionale della pressione, vedremo una sorta di collina il cui punto più alto rappresenterebbe – appunto – il massimo di pressione. Nel caso di un promontorio, invece, si parla di un prolungamento di un’area anticiclonica che, nella visione tridimensionale, assumerebbe l’aspetto di un crinale che dalla collina si protende verso una direzione, abbassandosi gradualmente di quota man mano che ci si allontana dall’area centrale. Molto spesso, quando si parla di anticiclone africano, in realtà si tratta di un promontorio che, dall’Africa, sconfina fin sul bacino del Mediterraneo.

Ora vediamo qualche numero che ci comprendere la questione del gradiente di temperatura. Prendiamo come esempio il radiosondaggio di Cuneo dello scorso 23 giugno, alle ore 12 UTC (ricordo che GMT o UTC sono la sigla del tempo universale, cioè quello riferito alle ore solari sul meridiano di Greenwich, d’estate; noi siamo due ore più avanti rispetto a quell’ora). In quel giorno il Piemonte era sotto l’influenza temporanea di un promontorio dell’anticiclone africano. Quel radiosondaggio lo potete trovare facilmente sul sito web dell’università del Wyoming impostando su Google la chiave di ricerca “Wyoming radiosounding” in inglese. Guardando il radiosondaggio, la tropopausa in quel giorno si collocava a circa 12 km di quota, e la temperatura a quella quota era di circa -60 °C. Più in basso, alla quota di circa 3 km, la temperatura era di circa 7 °C. 67 °C in 9 km significano un gradiente di temperatura effettivo di circa 7,4 °C al chilometro. Questo è un valore superiore al gradiente tipico della troposfera, che normalmente si assume essere di 6,5 °C al km. Notiamo che un processo adiabatico perfetto secco porterebbe a un gradiente di circa 10 °C al chilometro. Ma siccome il movimento verticale di discesa dell’aria degli anticicloni è lento e si produce un certo rimescolamento dell’aria, non si arriva mai a questi limiti su strati così spessi. Già il fatto che il gradiente verticale sia superiore a 6,5 °C al chilometro, che è il valore standard, denota la presenza della compressione adiabatica. Notiamo ancora come, in tale strato, l’umidità dell’aria diminuisca progressivamente man mano che dalla tropopausa scendiamo fino ai 3 km di quota: i meteorologi esperti lo capiscono guardando il profilo della temperatura di rugiada, che è una grandezza collegata all’umidità (un giorno vi spiegherò esattamente di che cosa si tratta). Quindi si può notare come i profili di temperatura e di temperatura di rugiada, cioè le due linee nere e spesse sul radiosondaggio, si allontanino progressivamente scendendo dai 12 ai 3 km.

Qualcuno si sarà chiesto perché io abbia fatto il calcolo fermandomi a 3 km invece che proseguire fino al suolo. Ovviamente c’è un motivo, ed è lo stesso motivo per il quale vi ho detto che non sempre negli anticicloni o nei promontori anticiclonici il tempo è sereno. Lo strato di atmosfera vicino al suolo è influenzata dal suolo stesso e risente quindi delle sue condizioni, e per questo ha un nome particolare: si chiama strato limite. Nei testi di fisica dell’atmosfera, lo stato limite è definito mediamente come spesso circa un chilometro e mezzo, ma in realtà lo spessore varia con le stagioni e il tipo di tempo. D’inverno, a causa della radiazione solare molto inclinata anche nelle ore più calde, lo spessore dello strato limite può limitarsi anche a qualche centinaio di metri, mentre d’estate tale spessore può arrivare anche a 2-3 km. In questo strato, nelle ore più calde c’è la convezione: è un fenomeno fisico identico a quello che fa bollire l’acqua del tè nella pentola sul gas, e aiuta a trasportare il calore dal suolo verso l’alto, in quel caso dalla pentola verso l’alto. Ovviamente, d’estate, questo fenomeno, almeno di giorno, è molto efficace. Quindi che cosa capita? Abbiamo due diversi tipi di movimenti verticali negli anticicloni: nello strato limite, più vicino al suolo, l’aria si solleva verticalmente (la convezione). Nella parte alta della troposfera, l’aria invece scende verticalmente (la subsidenza). Torniamo al radiosondaggio di Cuneo del 23 giugno alle 12 UTC, al suolo, che a Cuneo vuol dire circa 500 m, c’erano circa 27 °C, mentre a 3 km di quota, partendo dal basso stavolta, c’erano 5 °C: quindi un raffreddamento di 22 °C in due chilometri e mezzo, pari a un gradiente di 8,8 °C al chilometro, addirittura superiore a quello visto prima perché qui lo strato è più sottile e i moti sono più vigorosi.

Però, se vi ricordate, c’è un problema: a 3 km abbiamo 5 °C se saliamo dal basso, ma 7 °C se scendiamo dall’alto. Quindi sembra che lo strato limite sia più fresco di quanto non lo sia l’atmosfera soprastante. Ecco che quindi si crea un piccolo strato di inversione termica. Si chiama inversione perché, in questo strato sottile di atmosfera, che a Cuneo in quel giorno era spesso meno di 500 m, la temperatura aumenta da 5 a 7 °C salendo, invece di diminuire. Questa presenza di uno strato di inversione termica non è una stranezza di questa località o di questo giorno, ma una caratteristica tipica delle situazioni anticicloniche o di promontorio. Se l’anticiclone è ben strutturato e robusto, l’inversione può essere anche più marcata. Siccome uno strato di inversione termica è molto stabile (per capirlo servirebbe la fisica, ma si può intuire, pensando che, quando l’aria fredda – cioè più densa – sta più in basso dell’aria calda – cioè meno densa – la situazione è molto stabile), ne consegue che questo strato fa da barriera e non permette alle due circolazioni di frammischiarsi.

Come dicevo, d’inverno l’altezza dello strato limite è solo di qualche centinaio di metri e così, durante le giornate di alta pressione, anche nelle zone di bassa montagna – diciamo dai 1000 metri in su – le temperature sono insolitamente alte perché tali zone sono interessate direttamente da questi moti discendenti. Perché ho detto che non sempre il cielo è sereno? Perché in realtà dipende molto dal grado di umidità presente vicino al suolo. Abbiamo visto che nello strato limite l’area sale, e salendo si raffredda. Il raffreddamento aumenta l’umidità relativa portando il vapore acqueo più vicino alla saturazione. Se l’aria nello strato limite è molto umida, la condensazione può avvenire nello strato limite stesso, formando nubi stratificate, poco spesse – gneralmente stratocumuli – che non possono salire oltre l’inversione termica per via della sua stabilità, ma possono stazionare anche tutto il giorno. Questo tipo di nubi anticicloniche è abbastanza tipico delle condizioni anticicloniche autunnali e invernali in Valle Padana, quando l’inversione termica è così bassa da situarsi dentro il catino delle Alpi, e quindi è protetta da eventuali infiltrazioni di aria transalpina, e può perdonare per diversi giorni.

Tutto il discorso che vi ho fatto finora si riferisce principalmente alle ore diurne. Nelle ore notturne, se il cielo è sereno, vicino al suolo l’irraggiamento notturno, cioè l’emissione di radiazione infrarossa del terreno, tende a far diminuire rapidamente la temperatura del suolo, e a seguire quella dell’area immediatamente vicino al suolo stesso. Si forma così, anche in prossimità del suolo, un’altra inversione termica, di spessore tanto maggiore quanto più lunga e la notte, più sereno è il cielo, e quanto meno vento c’è. Di solito, dalle nostre parti, lo spessore tipico di questa inversione è di 100-200 metri a partire dal suolo. In questo strato l’aria è molto stabile. Il mattino successivo, in caso di cielo ancora sereno, questa inversione viene rimossa più o meno rapidamente dalla radiazione solare (ovviamente dipende dalla stagione: d’inverno è molto più lento questo processo), a meno che durante la notte non si sia formata della nebbia da irraggiamento: questo perché il vapore acqueo, per via del calo termico, può aver raggiunto il punto di saturazione e quindi essere condensato. In questo caso, la rimozione dello strato di inversione è molto più lenta in quanto la sommità della nebbia riflette la radiazione solare.

Concludo questo discorso ribadendo quanto avevo già detto e spiegato in una pillola precedente, a febbraio, quando avevo parlato dell’inquinamento. Le condizioni anticicloniche, come si è visto, tendono a impedire il rimescolamento dello strato limite col resto della troposfera, per via della barriera di stabilità dovuta all’inversione termica. Se d’estate questo non è un problema grave, dato che lo spessore dello strato limite frequentemente supera i 2-3 chilometri e quindi garantisce comunque il rimescolamento dell’aria nel sottilissimo strato di pochi metri dal suolo in cui noi viviamo (oggi comunque non vi parlo dello smog fotochimico, che è presente di più d’estate), d’inverno la situazione è diversa. Innanzitutto lo strato limite è molto più sottile, d’inverno. Inoltre la radiazione solare è molto debole. Si possono formare nebbie, cosicchè il profilo di temperatura può contenere diversi strati con piccoli inversioni termiche che sono magari residui di evoluzioni dei giorni precedenti, e queste agiscono da barriere e ostacolano il rimescolamento dell’aria. Il risultato è che spesso le emissioni tendono ad accumularsi in uno strato d’aria in cui noi passiamo la maggior parte della nostra vita, influenzando la nostra salute se le sostanze sono nocive (e purtroppo molte lo sono). Per contro, d’estate, può capitare che, in condizioni anticicloniche, lo strato limite, pur rimescolando l’atmosfera in uno strato molto più ampio, non riesca ad eliminare il vapore acqueo che continuamente è emesso in qualche modo dalla superficie terrestre. Questo contribuisce all’aumento progressivo dell’umidità e quindi all’aumento del disagio corporeo, quando alle alte temperature si uniscono alti valori di umidità.

Quindi, come si è visto, gli anticicloni spesso ci regalano il cielo sereno, ma non sempre. E inoltre sono anche associati a problematiche di inquinamento d’inverno e di afa d’estate. Insomma, l’anticiclone non porta sempre il bel tempo, e se contro l’umidità possiamo fare poco, ridurre le emissioni pericolose per la nostra salute dovrebbe essere un imperativo.

Con questo vi saluto e vi do appuntamento alla prossima pillola. Arrivederci.

La grandine e i temporali

La grandine e i temporali

Il 22 giugno scorso era appena iniziata l’estate astronomica con la prima ondata di caldo seria della stagione, dopo che i primi venti giorni di giugno ci avevano fatto assaporare temperature leggermente sotto le medie e molta instabilità, tanto che su molti giornali e media erano apparsi titoli dubitativi sull’estate e le grandinate (talora riferite addirittura come nevicate!) erano evidenziate come se fossero eventi inusuali. Ma è davvero inusuale veder grandinare a giugno? Come si forma la grandine? Come si differenzia da altri tipi di precipitazioni ghiacciate, tipo il graupel? A queste domande intende rispondere questo post, che è la trascrizione del filmato presente sul mio canale You Tube e su IGTV (a cui rimando per una visione figurativa), a sua volta costruito su questo podcast apparso su Radio Ros Brera che, neanche a farlo apposta, appare appropriato per la nuova ondata di temporali che proprio oggi abborderà il nordovest italiano per poi spazzare tutta la penisola.

Nei giorni scorsi la caratteristica del tempo meteorologico in molte regioni italiane è stata l’instabilità, che ha portato alla formazione di numerosi fenomeni precipitativi a carattere di rovescio o temporale, talora anche più volte nella stessa giornata e nella stessa località. Oltre alle precipitazioni localmente molto intense e tali da produrre allagamenti, e talora vere e proprie alluvioni (citiamo, tra gli altri, gli episodi avvenuti a Torino città e altri centri del torinese, nel vicentino e nel veronese fino alle Dolomiti, nel Varesotto, comasco e bergamasco, nell’udinese, nel bolognese, in Garfagnana e altre zone della Toscana, nel genovese e savonese, in Abruzzo, in Puglia, nel casertano, ed in altri luoghi ancora), sono state segnalate un po’ ovunque grandinate, talora anche copiose pur se nella maggior parte dei casi costituite da chicchi di dimensioni moderate, i cui danni maggiori sono consistiti nell’accumulo rilevante di certe località.

E quindi oggi parliamo delle precipitazioni e della grandine. Perché si formano le nubi, e perché nascono le precipitazioni?

C’è un detto che afferma che “le nuvole non nascono semplicemente per caso: c’è sempre una ragione”. E infatti sono necessari degli ingredienti, allo stesso modo di quando uno chef si accinge a preparare una torta. Nel caso delle nubi, tutti e tre gli ingredienti sono indispensabili, così come è necessario il lievito per fare il pane o la pizza. Siccome ne abbiamo già parlato in una pillola precedente, mi limito oggi a riassumerli. Il primo ingrediente fondamentale è il vapore acqueo. Questo c’è dappertutto nell’atmosfera del nostro pianeta, anche se noi – contrariamente a quanto qualcuno crede – non possiamo vederlo, perché non è visibile alle lunghezze d’onda dei nostri occhi (lo vedono però bene i satelliti che guardano in una particolare banda dell’infrarosso). Il secondo ingrediente fondamentale sono i nuclei di condensazione: si tratta di piccole particelle microscopiche che fluttuano in atmosfera, prodotte sia naturalmente che dalle attività umane (soprattutto la combustione). Anche di questi c’è abbondanza in natura, e ce ne sono in maniera sufficiente ovunque: dei tre, questo è probabilmente l’ingrediente meno problematico. Il terzo ingrediente è il raffreddamento, che favorisce la condensazione del vapore acqueo in acqua oppure direttamente in ghiaccio se la temperatura è inferiore a 0 °C. Il rateo di condensazione avviene fino alla saturazione, il cui valore è stabilito dalla legge fisica di Clausius-Clapeyron. In atmosfera il raffreddamento avviene comunemente quando ci sono dei movimenti verticali dell’aria verso l’alto. Una volta che si sono formate le goccioline di nube o i cristalli di ghiaccio, per diffusione e condensazione (si parla di dimensioni di decimi di micron o inferiori), questi corpuscoli possono accrescere le proprie dimensioni fino a divenire oggetti precipitanti (gocce di pioggia, fiocchi di neve, chicchi di grandine o palline di neve o ghiaccio) grazie alle collisioni tra di loro ed alla coalescenza, oppure grazie a un particolare meccanismo di interazione tra gocce di acqua e cristalli di ghiaccio, che favorisce la crescita di questi ultimi. Quando la crescita porta a oggetti il cui peso diventa insostenibile da parte delle correnti ascendenti, oppure quando tali corpuscoli vengono raccolti da una delle correnti discendenti presenti nelle nubi, ecco che cadono a terra.

Che cosa cambia in questo discorso quando l’atmosfera è caratterizzata da una consistente instabilità? Nei meccanismi che ho descritto prima, sostanzialmente niente. Il principale risultato dell’instabilità è di favorire l’insorgenza di movimenti verticali verso l’alto più vigorosi ed estesi, spesso fino a raggiungere la sommità della tropopausa. Se questo avviene d’estate, stiamo parlando di quote tra i 12 e i 15 km. Le velocità verticali che si vengono a creare in queste vere e proprie colonne ascendenti possono anche essere di qualche m/s, una velocità particolarmente alta lungo la verticale, e in grado di sorreggere gocce o particelle di ghiaccio molto più pesanti. Ecco quindi che gocce o cristalli di ghiaccio possono rimanere nella nube per molto più tempo e quindi aumentare le loro dimensioni fino a valori molto ragguardevoli, di qualche cm.

In questo percorso, la temperatura può variare in modo molto consistente. Immaginiamo di avere, a livello del suolo (zero m sul livello del mare), una temperatura di 30 °C. Il profilo medio verticale di temperatura dell’atmosfera prevede una diminuzione di circa 6,5 °C ogni m di quota. Ipotizzando che la tropopausa sia anche solo a 12 km di quota, questo significa che la temperatura alla sua sommità, a 12 km di quota, sarà di 78 °C inferiore, quindi di -48 °C. In realtà, essendo l’atmosfera instabile, è probabile che sia anche inferiore a tale valore. Questo è un semplice esercizio numerico, ma rende l’idea della forte variazione di temperatura lungo il percorso verticale. In questo esempio, lo zero termico potrebbe collocarsi intorno ai 4,6 km di quota.

E qui arriviamo al discorso sulla grandine, che è una forma di precipitazione solida che i meteorologi differenziano, per diametro e densità, dalle palline di ghiaccio (ice pellet o sleet in inglese), sebbene si faccia spesso confusione. La grandine è costituita da palline o grumi irregolari di ghiaccio, ognuno dei quali è chiamato chicco di grandine. Iniziamo col dire che si parla di grandine quando i suoi chicchi hanno un diametro di almeno 5 millimetri (sono anche stati osservati chicchi del peso di mezzo chilogrammo e 15 cm di diametro). Etimologicamente la parola grandine, di derivazione latina, viene da una parola antica sanscrita (GHRAD) il cui significato è di qualcosa che fa rumore o strepito. Il fenomeno della grandine meteorologicamente si differenzia dal graupel (costituito da ghiaccio tipo brina, cioé fibroso) e dalle palline di neve o ghiaccio (snow o ice pellet), rispettivamente formate da ghiaccio fibroso o traslucido) sia per le dimensioni notevolmente inferiori di questi ultimi, sia per la diversa densità e le velocità di caduta.

La grandine normalmente si verifica nella maggior parte dei temporali poiché è prodotta all’interno dei cumulonembi. La sua formazione richiede forti movimenti dell’aria verso l’alto e altezze ridotte del livello di congelamento. Ne deriva che, alle medie latitudini, la grandine si forma prevalentemente nelle zone interne continentali, mentre ai tropici tende ad essere limitata alle quote più alte.

A differenza delle palline di ghiaccio o neve (graupel), i chicchi di grandine sono stratificati e possono essere di forma irregolare oppure raggruppati insieme. La grandine è composta comunemente da strati alternati di ghiaccio trasparente e traslucido, spessi ciascuno almeno 1 millimetro. Questi strati si depositano mentre il chicco viaggia su e giù attraverso la nube, fino a quando il suo peso non può venire retto dalle correnti ascendenti e il chicco inizia a muoversi verso terra, accelerando progressivamente. Normalmente i danni principali si verificano con dimensioni dei chicchi uguali o superiori a 2 cm, anche se tale soglia è stabilita in modo diverso da nazione a nazione. Lo strato di ghiaccio fibroso tende a formarsi quando il vapore acqueo si trasforma direttamente in ghiaccio sulla superficie del chicco, quindi nelle porzioni più fredde e alte del cumulonembo, mentre lo strato traslucido si forma nelle zone più calde della nube, ma sempre sottozero, quando la pellicola di acqua che avvolge il chicco congela, e quando congelano anche le goccioline di acqua sopraffusa. Se il chicco oltrepassa il livello di zero termico (cioè la quota a cui ci sono 0 °C), invece, la superficie esterna dello stesso si bagna, ma questa fase è necessaria per la crescita del chicco in quanto la pellicola bagnata, congelando in occasione della salita succcessiva del chicco, contribuisce a farlo crescere. Proprio per questo motivo, se la temperatura superficiale è troppo bassa (prossima a 0 °C o di poco superiore), da un lato lo strato in cui il chicco si bagna è troppo sottile e la crescita del chicco è molto più lenta, e dall’altro i moti verticali sono meno vigorosi e non permettono il sostentamento di corpi troppo pesanti, col risultato che spesso i cristalli di ghiaccio rimangono allo stato di graupel o palline di ghiaccio. In tale caso si possono avere precipitazioni di tipo neveìoso, palline di neve o ghiaccio.

Nell’esempio numerico che ho fatto prima (30 °C al suolo, tropopausa a 12 km, zero termico a 4,6 km), un chicco che si muova su e giù dentro un cumulonembo potrebbe saltellare in continuo tra valori termici nettamente sopra zero e sottozero, accrescendosi ad ogni “viaggio” di un po’.

Una volta che inizia a cadere, la velocità di caduta dei chicchi di grandine aumenta man mano che crescono le loro dimensioni, in quanto l’accelerazione a cui è sottoposto il chicco stesso è proporzionale al peso (almeno inizialmente, finché la forza di attrito non riesce a controbilanciarlo). Proprio la dimensione dei chicchi e, conseguentemente, la loro velocità di caduta sono gli elementi che più influiscono sui danni provocati da questo fenomeno.

Notiamo che la genesi della grandine è completamente diversa da quella della neve, la quale richiede che sia la nube che gran parte dell’atmosfera siano con temperature sottozero, salvo al limite lo strato più superficiale vicino al suolo. Nel caso della neve la nube contiene soltanto cristalli di ghiaccio o goccioline di acqua allo stato sopraffuso, e la precipitazione inizia con soli fiocchi di neve, i quali durante la caduta al limite possono fondere in parte quando entrano in uno strato con temperature sopra zero, producendo la pioggia mista a neve. D’inverno, si possono avere nevicate sotto i cumulonembi se l’intera nube si trova al di sopra dello zero termico.

Come si è visto, pertanto, la grandine è un fenomeno relativamente comune nel semestre caldo, in quanto è associata alle nubi temporalesche a sviluppo verticale (cumuli imponenti o comulonembi), quindi non deve stupire se a giugno assistiamo a grandinate anche diffuse sul territorio nazionale. Possiamo però dire che la frequenza o l’intensità delle grandinate stia aumentando a seguito del riscaldamento globale? In linea di massima, dal momento che le grandinate sono favorite da un consistente gradiente termico nella troposfera tra le temperature alla superficie e quelle nei pressi della tropopausa, si può dire che ci aspettiamo un incremento sia nel numero delle grandinate, sia della loro intensità, su tempi scala però di tipo climatologico (quindi di almeno trent’anni). Nella fattispecie, tuttavia, le temperature registrate in questi giorni di giugno che hanno preceduto il solstizio estivo sono state inferiori rispetto alle medie del periodo, e quindi non si può parlare, almeno da noi in questo periodo, di effetto amplificatore da parte del riscaldamento globale. Si è trattato semplicemente di una fase fresca e instabile di stampo primaverile, provocata da incursioni fredde sfociate in una saccatura permanente sull’Europa occidentale, che si è propagata fino alla parte iniziale dell’estate meteorologica, rendendo il mese di giugno più piovoso (almeno per quanto riguarda il nordovest) dei due mesi che lo hanno preceduto (contraddicendo la climatologia, che mostra come mesi più piovosi dell’anno proprio aprile e maggio), e consentendo un parziale ma non ancora completo recupero (anche a causa della natura violenta delle precipitazioni) dalle condizioni di forte siccità che avevano caratterizzato il primo trimestre di quest’anno.

Con queste parole vi saluto e ci risentiremo alla prossima pillola meteoclimatica.

Filmati: su You Tube e su IGTV. Podcast: su Radio Ros Brera.

Inquinamento atmosferico e cambiamento climatico: c’è un legame?

Inquinamento atmosferico e cambiamento climatico: c’è un legame?

In questi giorni invernali la pianura padana è nuovamente alle prese con un’enorme problema di inquinamento atmosferico, e si attende con ansia l’ingresso di un sistema frontale perché si crei un ricambio di aria che spazzi via la cappa di smog che da troppo tempo ammorba l’aria che respiriamo (vedi qui e qui). Peraltro è da un po’ di tempo che problemi simili, anche se con valori inferiori, sono registrati in quasi tutte le città italiane (vedi qui e qui). E apparentemente negli ultimi anni, nonostante gli sforzi di ammodernamento degli impianti di riscaldamento e del parco macchine e mezzi di trasporto, il problema dell’inquinamento pare aggravarsi.

Un rapporto pubblicato nel 2019 dall’Agenzia europea dell’ambiente mostra che il Bacino Padano, cioè l’area compresa tra la catena alpina, l’Appennino settentrionale e il mare Adriatico, è il luogo in cui la concentrazione delle sostanze inquinanti. Questa situazione spiacevole è dovuta soprattutto alla conformazione orografica del Bacino Padano, chiuso da montagne da tre lati su quattro. Il problema non è che vengono emesse molte più sostanze inquinanti rispetto ad altri paesi industrializzati, ma che in un’area orograficamente chiusa come la Pianura Padana è più complesso “diluire” queste alte concentrazioni perché l’aria ristagna, soprattutto d’inverno. E così il particolato si concentra negli strati atmosferici più bassi, cioé quelli dove noi viviamo, a causa delle sostanze emesse principalmente dalla combustione dei motori a scoppio degli autoveicoli, dall’usura dei freni e pneumatici e dal riscaldamento domestico e industriale, centrali per la produzione di energia comprese.

Fig. 1 – struttura dell’inversione termica sopra un’area urbanizzata, che favorisce il ristagno degli inquinanti. Fonte: slideshow.

In condizioni di alta pressione (anticicloniche), di notte e nelle giornate invernali si tende a formare un’inversione termica in prossimità del suolo o qualche decina-centinaio di metri al di sopra di esso (vedi Fig. 1). Un’inversione termica è una porzione di profilo verticale dove la temperatura, anziché diminuire con la quota, aumenta con essa (si inverte la derivata del profilo, cioè cambia segno). Dal momento che, in un’inversione termica, l’aria più calda (quindi meno densa e più leggera) sovrasta l’aria più fredda (quindi più densa e più pesante), si forma una configurazione stabile che sopprime i movimenti verticali e racchiude l’atmosfera sottostante impedendo gli scambi con quella al di sopra dell’inversione. L’atmosfera nello strato al di sotto dell’inversione termica rimane quindi chiusa e al suo interno si accumulano le sostanze inquinanti. Questo effetto è tanto maggiore quanto più forte e strutturata è la conformazione anticiclonica, mentre la concentrazione degli inquinanti tende ad aumentare con il tempo per via delle continue immissioni di sostanze inquinanti.

In tutto questo, quale ruolo ha il cambiamento climatico? Per rispondere cominciamo a osservare che il bacino del Mediterraneo è geograficamente collocato in una zona di transizione tra due zone climatiche, quella temperata tipica dell’Europa centro-occidentale e dell’adiacente oceano Atlantico, e quella subtropicale, tipica del nord Africa e della porzione di oceano Atlantico che ospita le isole Azzorre, caratterizzata d’inverno da alte pressioni. Le caratteristiche climatiche di queste due zone sono molto differenti: la fascia temperata ospita i flussi perturbati delle medie latitudini, con correnti mediamente occidentali lungo le quali si muovono i sistemi frontali che portano aria più fresca e precipitazioni, mentre la fascia subtropicale è dominata dagli anticicloni dinamici con aria più calda e secca. L’Italia si trova in questa zona di transizione, e quindi è interessata a fasi alterne da entrambe le tipologie di tempo.

Fig. 2 – circolazione generale dell’atmosfera

Da tempo si sa che il bacino del Mediterraneo risente più di altre zone degli effetti del cambiamento climatico: del resto, ricordiamo che il rateo di riscaldamento sperimentato nel secolo scorso sul territorio italiano è stato quasi doppio rispetto a quello globale, con una variazione di quasi 2 °C in un secolo. Sappiamo anche che il cambiamento climatico modifica i pattern globali della circolazione atmosferica, e in questo caso specifico i modelli affermano che il confine tra la fascia temperata e quella subtropicale è previsto spostarsi verso nord, tanto da far aumentare frequenza e intensità delle condizioni siccitose tipiche dell’area subtropicale anche sul territorio italiano. La pianura padana, in questo senso, essendo protetta a nord dalle Alpi, è ancora più a rischio in quanto soltanto i flussi meridionali sono forieri di precipitazioni abbondanti, mentre tutti i flussi con componente settentrionale provocano venti favonici secchi di caduta, e i flussi orientali portano aria fredda e provocano scarse precipitazioni.

Vediamo però cosa ci dicono i dati in merito. Abbiamo pensato di confrontare il clima del vecchio trentennio di riferimento (il periodo 1961-1990, che per anni è stato il riferimento usato per tutti gli studi climatici) con il clima dell’ultimo trentennio (1990-2019) in modo da verificare se effettivamente il bacino occidentale del Mediterraneo e l’Italia d’inverno sperimentano più condizioni anticicloniche. Abbiamo scelto di guardare l’altezza di geopotenziale a 500 hPa, grossolanamente assimilabile alla quota alla quale la pressione assume il valore di 500 hPa. Ci aiuta, al solito, il database NCAR/NCEP, che mette a disposizione i suoi dati.

Le Figure 3-4 mostrano il confronto tra i due climi, mentre in Fig. 5 è mostrata la differenza.

Fig. 3 – altezza di geopotenziale media (in m) negli inverni del trentennio 1961-1990. Dati NCAR/NCEP.
Fig. 4 – altezza di geopotenziale media (in m) negli inverni del trentennio 1990-2019. Dati NCAR/NCEP.

Il confronto mostra l’aumento del geopotenziale con l’avvicinarsi all’Africa, e si evidenzia la curvatura anticiclonica del flusso su Spagna e Francia. Apparentemente tuttavia non si scorgono differenze di rilievo, ma se uno guarda la mappa delle differenze tra le due configurazioni, le cose cambiano (Fig. 5).

Fig. 5 – differenze tra le altezze di geopotenziale medie (in m) negli inverni del trentennio 1990-2019 rispetto agli inverni del trentennio 1961-1990. Dati NCAR/NCEP.

Inftti si nota come proprio il nord Italia, insieme ad una porzione di territorio che racchiude la Francia ed i Pirenei e scivola a nord delle Azzorre sull’oceano Atlantico, sia presente una fascia di valori nettamente positivi. In realtà, i valori sono aumentati ovunque, ma in quelle zone in modo particolare. Si conferma, pertanto, l’ipotesi che la nostra nazione risenta in modo particolare della variazione delle configurazioni bariche, e c’è un forte indizio che questa variazione sia da attribuire al cambiamento del clima.

La ricetta per non farci soffocare dall’inquinamento è quella di cercare di limitare le emissioni. Dal momento che i combustibili fossili ricoprono un ruolo basilare nelle emissioni delle sostanze inquinanti, la soluzione per limitare l’inquinamento atmosferico coincide con la soluzione per ridurre le emissioni di gas serra: diminuire il consumo di combustibili fossili. Insomma, ci viene offerto un “prendi due, paghi uno”… come al supermercato.

Il record clamoroso della lotteria di Nenana: i ghiacci artici diventano sempre più granita

Il record clamoroso della lotteria di Nenana: i ghiacci artici diventano sempre più granita

Il famoso climatologo Gavin Schmidt ci informa, sul blog real climate, che il record della Nenana Ice Classic (la scommessa sul giorno in cui il fiume Nenana, che scorre nell’omonima città dell’Alaska, si libera dai ghiacci invernali) è stato di nuovo battuto, quest’anno, dopo che già nel 2016 era stato aggiornato. Il nuovo record aggiorna di ben otto giorni il precedente, relativo al 2016 (essendo il 2016 bisestile, in realtà l’anticipo reale è di nove giorni), il che appare abbastanza clamoroso.

Fig. 1 – Date della rottura del ghiaccio sul fiume Nenana dal 1924 a oggi. Fonte: IARC.

Come viene evidenziato in Fig. 1, il nuovo record si colloca a circa un mese di distanza, in anticipo, rispetto alle medie del trentennio 1981-2010, con i valori più tardivi dal 2014 pari ai valori più precoci prima di tale anno (escludendo 1926 e 1940, quest’ultimo rappresentante la data più precoce prima del 2016).
Schmidt cita l’anomalia di caldo registratasi in Alaska nei primi due mesi dell’anno (Fig. 2) come possibile concausa del record. Il che ci stimola a osservare come sono andate le cose da quelle parti. Per farlo, usiamo – come al solito – le mappe facilmente creabili con i dati NCEP/NCAR.

Fig. 2 – Anomalie di temperatura media superficiale registrate nel Nord America durante i primi due mesi dell’anno 2019, raffrontati alle medie del periodo 1981-2010. Fonte: NCEP/NCAR.

La mappa (Fig. 2) evidenzia come il territorio alaskiano abbia risentito di un’anomalia termica positiva su gran parte del suo territorio, con valori che, nella parte occidentale, hanno superato i 4 °C. Al contrario, una buona metà degli Stati Uniti ha registrato anomalie termiche negative, che in certi punti (la fascia centrale verso il Canada) hanno raggiunto -4 °C.


Fig. 3 – Anomalie di altezza di geopotenziale a 500 hPa registrate nel Nord America durante i primi due mesi dell’anno 2019, raffrontati alle medie del periodo 1981-2010. Fonte:
NCEP/NCAR .

Guardando la mappa (Fig. 3) delle anomalie di altezza di geopotenziale (in parole semplici, la quota alla quale sono misurati 500 hPa di pressione), si notano i valori ampiamente positivi sull’Alaska e quelli negativi che hanno interessato la parte occidentale degli USA e il Canada. In particolare, il valore assoluto dei primi è molto alto e coinvolge tutto il territorio dell’Alaska. Il regime di tempo che ne è conseguito ha avuto caratteristiche più anticicloniche del solito proprio sull’Alaska, con correnti discendenti che hanno contribuito a mitigare le temperature e, quindi, l’anticipo nella fusione dei ghiacci fluviali del Nenana. Al contrario, la fascia centrale degli USA ha risentito di frequenti saccature che hanno apportato aria più fresca del solito, o per più tempo.


Fig. 4 – Anomalie di temperatura media superficiale registrate in Europa durante i primi due mesi dell’anno 2019, raffrontati alle medie del periodo 1981-2010. Fonte: NCEP/NCAR.

E da noi, come è andato il bimestre? La maggior parte dell’Europa ha registrato un’anomalia termica positiva nei primi due mesi dell’anno (Fig. 4), eccezion fatta per la penisola iberica, il bacino occidentale del Mediterraneo (incluso il sud Italia, con la Sicilia più fresca) e quello orientale, e l’estremo nord della Scandinavia. L’area alpina mostra un’anomalia positiva di circa 0.5 °C – non troppo elevata, ma pur sempre positiva – la quale, associata alla scarsa quantità di precipitazioni, ha prodotto una forte riduzione del manto nevoso alpino rispetto alla media.

In definitiva, è ormai da sei anni che il fiume Nenana non apre più i suoi ghiacci dopo metà maggio. Nella serie di misure che data dal 1924, questo non era mai successo. Il record di quest’anno è sicuramente frutto di una situazione meteorologica abbastanza particolare, così come particolare è stato l’inverno anormalmente secco nel nord Italia e, al contrario, è stato molto umido nella zona del Colorado americano (comunicazione personale). Tuttavia è anche vero che non si tratta di un caso unico: in passato, situazioni simili sono già accadute e non facevano anticipare così tanto la data del disgelo. Mentre invece è diventato ormai quasi normale osservare anomalie molto positive su aree prossime al circolo polare artico. Quest’anno è stata l’Alaska a “beneficiarne”.

Fig. 6. – estensione del ghiaccio marino artico: confronto tra i valori del 2019 e le statistiche relative agli altri anni.

Il global warming concorre a “dopare” il sistema climatico, rendendo più facile l’aggiornamento di nuovi record “di caldo” – anche se non necessariamente sempre nelle stesse località – e questo ne è un tipico esempio. Tuttavia, anche se è ancora troppo presto per poter affermare che si sia raggiunto un “tipping point” da quelle parti, la discontinuità nei dati di questa particolare lotteria appare abbastanza preoccupante. Così come appare altrettanto preoccupante la continua riduzione dell’estensione dei ghiacci marini artici, che quest’anno hanno stabilito il nuovo minimo (Fig. 6). Insomma, i ghiacci artici si stanno sempre più trasformando in granite sotto i nostri occhi…

La falsa petizione “contro le eco-bufale” del Prof. Zichichi e Il Giornale

La falsa petizione “contro le eco-bufale” del Prof. Zichichi e Il Giornale

Faccio uscire anche sul mio blog questo post uscito su Climalteranti sul tema del clima, e di come certi scienziati e giornali ne parlano in modo del tutto improprio e soprattutto costruendo un inesistente consenso alle loro posizioni. Il testo del post è opera collettiva e compare oggi su vari altri siti e blog.


Zichichi3Il 5 luglio è apparso su “Il Giornale” un articolo in cui il Prof. Antonino Zichichi ha ribadito le sue posizioni estreme sulla questione climatica, parlando di “eco-bufale”, di “terrorismo” e criticando in modo radicale la modellistica climatica; l’articolo è stato presentato da un titolo (si presume della redazione) in cui si definivano “ciarlatani” gli scienziati che ritengono che le attività umane stiano modificando il clima del pianeta.

Climalteranti ha già spiegato in un precedente post lo scarso spessore scientifico di questa ulteriore raffica di “zichicche”, nonché la stranezza della sezione intitolata “Appello della Scienza contro le eco-bufale” dove “La Scienza” sembrava rappresentata, oltre che dal prof. Zichichi in persona, dalle firme di venti scienziati.

Ora, questa cosa è parecchio strana per vari motivi. Il primo è che dei venti firmatari non ce n’è uno, che sia uno, che si occupi di clima. Sono quasi tutti fisici delle particelle o fisici teorici. La seconda stranezza è che non si capisce bene dall’articolo de “Il Giornale” che cosa queste persone abbiano firmato. Di quali “eco-bufale” si tratta, esattamente?

Così, abbiamo pensato di contattare direttamente i firmatari, chiedendo loro gentilmente se potevano darci qualche delucidazione su cosa avessero firmato e se fossero d’accordo con le idee di Zichichi. La lettera è stata firmata da 37 studiosi che in diverso modo lavorano nel settore dei cambiamenti climatici.

I risultati sono stati interessanti. Dei venti firmatari, cinque ci hanno risposto esplicitamente che non hanno firmato niente del genere e che NON sono assolutamente d’accordo con le opinioni di Zichichi e nemmeno con l’idea di chiamare “ciarlatani” e “terroristi” quelli che si occupano di clima. Degli altri 15, nessuno ha confermato che ha firmato sapendo cosa firmava e che è d’accordo con Zichichi.

Ad esempio:

– Isabell Melzer-Pellmann ci ha scritto: “sono molto dispiaciuta che il mio nome sia stato citato nel giornale con l’articolo del Prof. Zichichi, di cui non condivido le opinioni”;

– Michael Duff ci ha scritto: “potrei aver firmato una richiesta di sanzioni più dure contro l’inquinamento, ma è un peccato se la mia firma e l’articolo del professor Zichichi hanno creato l’impressione che io sia uno scettico sul clima, perché non lo sono”;

– Peter Jenni ci ha scritto: “è vero che ho firmato un testo in inglese con quattro punti, pensando (forse non abbastanza) che fossero ragionevoli. In nessun modo ho pensato che avrebbero implicato il contenuto o lo stile / le accuse riportato nell’articolo de Il Giornale firmato dal Prof. Zichichi”.

In sostanza, dalle risposte ricevute, ci sembra di capire che in una recente scuola di fisica tenuta a Erice sia circolata una breve petizione (“cinque righe in inglese”) in cui si parlava di agire con più forza contro l’inquinamento atmosferico, ma non si diceva niente delle particolari opinioni del Prof. Zichichi sulla scienza e sugli scienziati del clima.

Alla fine dei conti, sembra chiaro che qualcuno abbia sfruttato la buona fede di perlomeno alcuni (e forse molti) dei firmatari della “petizione” per una delle solite operazioni politiche dove si cerca di screditare la scienza del clima.

In conclusione, l’appello dei 20 scienziati contro le eco-bufale semplicemente non esiste: ci sono solo le tesi senza fondamento di un fisico delle particelle, a cui – e questa è la cosa più grave –, un quotidiano nazionale continua a dare credito. In spregio non tanto alle regole basilari della deontologia professionale che imporrebbero di controllare le fonti (su questo ci siamo abituati, non chiediamo tanto a Il Giornale), ma al buon senso.

Ecco il testo della lettera ai 20 scienziati presunti firmatari dell’appello pubblicato da “Il Giornale”:

Dear colleague,

You may be aware that your name and academic affiliation have been included in a list of signatories of an appeal related to climate change recently published in a National Italian newspaper (Il Giornale, 05-07-2017).

From the article as it has been published, it is difficult to understand what is exactly the text of the “appeal.” However, the title says that the signatories are against unspecified “climate hoaxes” and against “environmental terrorism.” The appeal seems to consist of (or at least to be in agreement with) a series of statements by Professor Antonino Zichichi which appear in the same pages. As scientists directly and indirectly involved in climate science, we find hard to follow the logic of Prof. Zichichi’s arguments and surely we don’t agree with his interpretation of climate science. We note also that the text includes branding as “charlatans” those who maintain that greenhouse gases can modify the earth’s climate.

We are, of course, open to discuss different interpretations of climate than the currently accepted ones. But we find hard to believe that a group of scientists who don’t seem to have qualifications and/or experience in climate science agreed to sign a document in which their colleagues engaged in climate science research are defined as charlatans and terrorists.

We therefore wonder whether you are aware of what exactly you signed and of how your signature has been presented and used in Italian media. On this point, we hope that you can provide us with a clarification.

For your information, we include a scan of the article that was published on “Il Giornale.” We also thought you might be interested in a list of the scientific organizations – which include many thousands of working scientists – which agree on the fact that climate change is the result of human activities. https://www.opr.ca.gov/s_listoforganizations.php.

Signed by the following scientists

Vincenzo Artale, ENEA, Roma

Carlo Barbante, Università di Venezia

Ugo Bardi, Università di Firenze

Alessio Bellucci, Centro EuroMediterraneo sui Cambiamenti Climatici, Bologna

Daniele Bocchiola, Politecnico di Milano

Giorgio Budillon, Università Parthenope, Naples

Carlo Cacciamani, Arpae-Simc, Bologna

Simone Casadei, Fuels Department, Innovhub-SSI

Stefano Caserini, Politecnico Milano

Claudio Cassardo, Università di Torino

Sergio Castellari, Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia

Claudio Della Volpe, Università di Trento

Sara Falsini, Università di Firenze

Davide Faranda, LSCE-IPSL, Université Paris-Saclay

Paolo Gabrielli, The Ohio State University

Antonio Garcia-Olivares, Institute of Marine Sciences, Barcelona

Emilio García-Ladona, Institute of Marine Sciences, Barcelona

Mario Grosso, Politecnico di Milano

Klaus Hubacek, University of Maryland

Christian Kerschner, Masaryk University, Brno, Czech Republiic

Piero Lionello , Università del Salento

Luca Lombroso, Università di Modena

Vittorio Marletto, ARPAE Emilia-Romagna

Simona Masina, Centro Euro-Mediterraneo sui Cambiamenti Climatici, CMCC

Maurizio Maugeri, Università di Milano

Luca Mercalli, The Italian Meteorological Society

Gabriele Messori, Stockholms Universitet

Daveide Natalini, Global Sustainability Institute, Anglia Ruskin University, Cambridge

Elisa Palazzi, Istituto di Scienze dell’Atmosfera e del Clima (ISAC-CNR)

Antonello Pasini, CNR, and Università di Roma 3.

Ilaria Perissi, INSTM, University of Florence

Lulin Radulov, BSERC, Technical University of Sofia

Jordi Sole Olle, Institute of Marine Science, Barcelona

Stefano Tibaldi, Centro Euro-Mediterraneo sui Cambiamenti Climatici

Antonio Turiel, Institute of Marine Sciences, Barcelona

Marina Vitullo. National Institute for Environmental Protection and Research, ISPRA

Dino Zardi, Università di Trento

 

Testo del Comitato Scientifico di Climalteranti e di Antonello Pasini

Global warming update

Global warming update

Il 2016 è ormai terminato, e ci sono già i dati del gennaio 2017, che secondo il database GISS si collocano a +1.175 °C rispetto alle medie del periodo 1880-1909, assunte a valori rappresentativi della media preindustriale. Tale valore è il secondo nella lista dei mesi di gennaio più caldi, dopo il gennaio 2016 (+1.385 °C) e il gennaio 2007 (+1.215 °C) e davanti al gennaio 2015 (+1.075 °C) e al gennaio 2002 (+1.005 °C), gli unici sopra la soglia di 1°C.

Abbiamo quindi deciso di ripresentare i grafici a spirale delle anomalie di temperatura (dati GISS) aggiornati al mese di gennaio 2017 incluso. Qui sotto vediamo la spirale dei soli dati.

spiral_only_data

Past (observed) global mean temperatures (GISS data), expressed as anomalies with respect to 1880-1909 period.

A seguire, i grafici che rappresentano i dati prima, e le simulazioni dei modelli dopo, con tre scenari prescelti, sempre espressi come anomalia termica rispetto al trentennio storico 1880-1909, estratti dai membri dell’esperimento CMIP. Il primo visualizza lo scenario con le emissioni più moderate (lo abbiamo definito “low emission”, e si riferisce al RCP 2.6 – ricordiamo che il numero indica la forzante radiativa, in W/m2).

spiral_data_rcp26

Past (observed – GISS data) and future (predicted – CMIP RCP 2.6 experiment member) global mean temperatures, expressed as anomalies with respect to 1880-1909 period, according to RCP 2.6 scenario.

Il secondo visualizza i dati e le simulazioni secondo lo scenario RCP 4.5, da noi definito “medium emission” in quanto si pone a metà, come forzante radiativa, tra i vari scenari possibili.

spiral_data_rcp45

Past (observed – GISS data) and future (predicted – CMIP RCP 4.5 experiment member) global mean temperatures, expressed as anomalies with respect to 1880-1909 period, according to RCP 4.5 scenario.

Il terzo, infine, visualizza dati e simulazioni secondo lo scenario RCP 8.5, da noi definito “high emission”, in quanto la forzante radiativa ad esso associata è la maggiore.

spiral_data_rcp85

Past (observed – GISS data) and future (predicted – CMIP RCP 8.5 experiment member) global mean temperatures, expressed as anomalies with respect to 1880-1909 period, according to RCP 8.5 scenario.

Gli stessi grafici sono qui di seguito visualizzati in modalità lineare. In questi ultimi non si vede ancora il dato relativo al gennaio 2017 in quanto rimarrà visibile sono dopo aver inserito anche il dato di febbraio.

linear_only_data

Past (observed – GISS data) global mean temperatures, expressed as anomalies with respect to 1880-1909 period.

linear_data_rcp26

Past (observed – GISS data) and future (predicted – CMIP RCP 2.6 experiment member) global mean temperatures, expressed as anomalies with respect to 1880-1909 period, according to RCP 2.6 scenario.

linear_data_rcp45

Past (observed – GISS data) and future (predicted – CMIP RCP 4.5 experiment member) global mean temperatures, expressed as anomalies with respect to 1880-1909 period, according to RCP 4.5 scenario.

linear_data_rcp85

Past (observed – GISS data) and future (predicted – CMIP RCP 8.5 experiment member) global mean temperatures, expressed as anomalies with respect to 1880-1909 period, according to RCP 8.5 scenario.

Ci sono pochi commenti da fare a questi grafici, ed ai dati a cui essi si appoggiano: i grafici “parlano da soli”. Il primo, e più banale, commento è che, guardando i grafici, si nota come l’accelerazione impressa negli ultimi anni ha portato i dati a sovrapporsi alle simulazioni dei modelli. Negli scenari che abbiamo definito come corrispondenti a livelli bassi e medi di emissioni, i dati si collocano su valori di anomalia molto elevati, e mostrano come, al momento, lo scenario di “concentration pathway” che più si avvicina ai dati è quello “high emission”, ovvero l’RCP 8.5.

Il secondo commento è che i primi valori disponibili per il 2017, quelli di gennaio, mostrano sì una lieve diminuzione, peraltro attesa (dal momento che l’episodio di El Niño è ormai terminato), ma non così significativa, dal momento che il valore rimane comunque sul podio.

Insomma, guardando all’accordo di Parigi, la strada per far rimanere le anomalie di temperatura entro i 2 °C rispetto ai valori preindustriali appare sempre di più in salita, soprattutto vista la notevole inerzia della politica, mentre l’opzione di rimanere entro 1.5 °C è di fatto ormai irrealizzabile, salvo cataclismi (come, ad esempio, l’arrivo di un grosso e imprevisto meteorite) che porrebbero comunque in secondo piano le questioni climatiche.

GW continues to break records, in the silence of media.

GW continues to break records, in the silence of media.

No news, no bad news, says a proverb. Since last October, 2015, the news is always the same: monthly global temperature anomaly has updated previous record of heat. At least, considering GISS database, that start from 1880. Ten consecutive months, including also the month of June 2016, in which the anomaly was equal to that of June 2015 (and higher than others). Never occurred before. With August well positioned for beating its warm record, the only hope fror avoiding a complete year of records is kept in the month of September. This when ENSO index has turned versus its negative phase, as this global SST animation shows. And this is not a good news.

Below, the update of the plots shown some months ago using linear and spiral visualization, and including the data until July. It is evident in both figures as the red line from October 2015 constitutes the upper border of the temperature ensemble.

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Anomaly of monthly global mean temperatures, according with GISS database. Linear visualization.

Both visualizations show the beginning of the actual warming phase, in late 1980’s, and the violent acceleration in last nine months, much larger than those observed in previous large El Niño (positive phase of ENSO) episodes.

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Anomaly of monthly global mean temperatures, according with GISS database. Spiral viualization.

Despite these alarming data, the news about the continuous records of global temperatures does not attract public opinion too much. A research of “global warming” keywords on google trends gives a signal slowly decreasing since the peak of 2007, perhaps due to the book and movie of Al Gore “An inconvenient truth”.

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“Global warming” key according with google trends.

Of course, soccer and olympic games, or actresses gossips, or Pokemons, are much more attractive news for common people. After all, global temperatures involve just the earth…

The insane temperature rise of our planet

The insane temperature rise of our planet

Climate change is an issue that is not yet capturing the public opinion as it should do. One of the reasons is that the year-be-year temperature variations, at global scale, are much smaller than day-by-day variations at local scale, or seasonal variations at global or local scale. However, there is a certain parallelism between the body temperature of a person and the climate. If one records its body temperature every minute of a day, he will discover some daily variations, which could vary little less than 1 °C. Also, different persons can have different mean body temperatures, with values spanned over 1 °C or sligthly more, depending on each personal condition. An athlete immediately after a competition, or a normal person after a stressing exercise, can have a body temperature even 1°c or more superior to its normal mean. Well, these normal variations represent the “weather” of the person, and do not indicate necessarily the presence of a pathology.

However, if the temperature of a certain person start rising, more or less regularly, in the time, this variation represents a sort of “climate” of the person, with is changing, and may be a symptom of something not necessarily good for the health of the person. This is true even if such “climate” variation could be smaller than those that we have previously called “weather” variations. The scientific problem is thus to distinguish normal variations from abnormal variations, differentiating the scales. While the communication problem is how to inform in a correct but clear way the people about such dynamics.

We have now the fortune of having available more than one century of meteorological observations, carried out in several meteorological stations displaced in various places in the Earth. Several climatic centers have collected a subset of these data and have performed some analyses on such data, in order to exclude anomalous trends or data. And have calculated an estimate of the global mean temperature. Since the choice of stations and the treatment of data has been different from centre to centre, there are some differences among the datasets, but the emerging signal is univoque and incontestable: global mean temperature is increasing.

Furthermore, several climatic models (that, more properly, are now called Earth System Models) have been run by different teams to simulate the future climate of the Earth. Despite each individual model tends to give a particular answer, the current method to consider such kind of projections is to consider the ensemble of the results of a wide set of models. This has been performed, for instance, during the experiment CMIP5, whose preliminary results have constituted the core of the findings of the last IPCC report.

With Stefano Caserini, coordinator of Italian blog climalteranti.it, we have had the idea of combining the two informations, data and models, in a visual way. We have chosen as dataset the GISS and as model the CMIP5 ensembles, by selecting three different scenarios adopted: the RCP 2.6, the RCP 4.5, and the most extreme RCP 8.5, respectively corresponding to low, medium, and high emissions. In particular, RCP 8.5 scenario outlines what we would expect if the emissions will continue to change as they did until now (i.e. with a continuous increment).

Monthly climate change - GISS + RCP 8.5

Evolution of monthly mean temperature anomalies from 1880 to 2100, referred to the period 1880-1909. the observations relative to the period January 1880 – April 2016 are extraxted from dataset GISS, while the simulation data, relative to the period 2017-2100, have been gathered from the ensemble values of experiment CMIP5, in this case selecting the extreme high-emissions scenario RCP 8.5.

This is instead the case of the milder scenario RCP 2.6:

GISS + RCP 2.6

Evolution of monthly mean temperature anomalies from 1880 to 2100, referred to the period 1880-1909. the observations relative to the period January 1880 – April 2016 are extraxted from dataset GISS, while the simulation data, relative to the period 2017-2100, have been gathered from the ensemble values of experiment CMIP5, in this case selecting the low-emissions scenario RCP 2.6.

while this is the animation of the intermediate scenario RCP 4.5:

GISS + RCP 4.5

Evolution of monthly mean temperature anomalies from 1880 to 2100, referred to the period 1880-1909. the observations relative to the period January 1880 – April 2016 are extraxted from dataset GISS, while the simulation data, relative to the period 2017-2100, have been gathered from the ensemble values of experiment CMIP5, in this case selecting one of the intermediate scenarios, i.e. the medium-emissions RCP 4.5 .

Model simulations data are available in the period 1860-2100, while GISS observations refer to the period 1880-2016 (last datum is April). I have merged those two datasets by evaluating in each case the respectively anomaly in the common period 1880-1909 (a 30-year period, as usually it is done in climate analyses).

I have visualized the result with two different methods. I have used the spiral method of monthly anomalies, originally developed by Ed Hawkins for HadCRUT data, and I have considered the linear plot of montly anomalies, as done by myself in a recent post with HadCRUT data.

The first method is discussed in detail in this post of climalteranti.it, thus here I will describe the second, adding some short general considerations (short because I believe that these plots can talk by themselves).

These are, in my opinion, two different but impactive ways to visualize the climate change which is going on. The animations start from 1880 and, month by month, show the temperature variations up to April 2016. It is evident the initial cooling in the first decade of 1900, the warming between 1920 and 1930, the stationariety in the decade of the WWII, another weak warming immediately after, then a stasis between 1960 and 1970, and then rapid increase of warming rate since 1980, with last fifteen years able to update at least one montly record almost every year. Until the anomalous period of last nine months, which places completely out of the above range.

Future climate simulations by CMIP5 scenarios show a continuous warming, almost similar for all three scenarios up to 2030, then rapidly differentiating. Note that warming rate of models is more regular, due to the fact that these data represent an ensemble and are not just the output of a single model. The anomalous warmest records established from January to April 2016 seems to be updated around 2025-2030, when those values would become the regular climate. Then, after 2030, different scenarios start to differentiate from each other, with just the common result to show a larger anomaly in winter. At the end of this century, even in the low emissions scenario (RCP 2.6), a season like the last one will be regarded as a cool period. But, if we look at the most extreme scenario (RCP 8.5, corresponding to high emissions), it will be regarded as a sort of mini-ice age…

The scenarios begin to differentiate from about 2030… there is still a few time for trying to make occurring the mild scenario RCP 2.6 instead of the extreme RCP 8.5 one… not too much time, because greenhouse gases increases inexorably, and consequent global warming too.

We can choose… we must choose!

Global temperature change, month by month

Global temperature change, month by month

Recently, several authors attempted to visualize the exceptionality of the global mean temperatures recorded in last months. Without pretending to be exhaustive, I would mention the very impressive spiralling of Ed Hawkins, or also the animation of monthly temperatures with annual records by Tom Randall & Blacki Migliozzi. I think that it is important to stress about the rapidity and intensity of actual global warming, underlining the word GLOBAL (eventual anomalies of few months in small areas of the planet do not have nothing to do with global warming!).

The following animation is my modest contribution. Starting dataset is still from the CRU, and in particular the dataset HadCRUT4 (filled-in by Cowtan and Way) on climexp website. Such data are already anomalies, but I have performed an additional montly detrending by substracting, month by month, the average of the period 1850-1879.

The animation updates, year by year, the coldest and warmer months.

linear