I Grandi Laghi del Nord America e il loro livello

Postato da Franco Zavatti il Gen 3, 2021

I grandi Laghi americani, anche se contengono circa il 20% di tutta l’acqua dolce del pianeta, sono soggetti a fluttuazioni di livello, come tutti i laghi, e allo stesso modo sono accuratamente regolati da sistemi di dighe che hanno lo scopo di evitare inondazioni, erosioni e qualunque accidente che possa danneggiare la qualità di vita delle città rivierasche.

Attualmente la regolazione è in grado di scaricare 333 mila cfs (cubic feet per second) o ~9400 mc/s dal lago Ontario al fiume San Lorenzo ma simili sistemi sono disponibili per tutti i laghi. Bisogna anche dire che se si volesse abbassare di 2.5 cm (1 pollice) il livello dei laghi per contrastarne la crescita, sarebbe necessario scaricare (ma dove?) quantità incredibili di acqua, trascurando il fatto che esistono leggi (USA e Canada) che impediscono di trasferire ad altri stati l’acqua dei laghi e in ogni caso forti resistenze si contrappongono ad ogni richiesta di trasferimento (https://www.watershedcouncil.org/great-lakes-water-use-and-diversions.html#). L’unico importante trasferimento fuori dalla regione dei Grandi Laghi è la Chicago Diversion che porta acqua verso il sistema fluviale del Missisipi.

Qui non tratto la temperatura superficiale dei laghi, ma i dati e i grafici relativi sono disponibili nel sito NOAA. Nei grafici della figura successiva, si osserva però una salita del livello a partire dal 2012-2014, comune a tutti i laghi. Questo aumento ha allarmato le popolazioni (ad esempio qui) a causa delle tempeste in aumento per numero e intensità, attribuito all’AGW. Il livello maggiore, sommato all’aumento di intensità delle precipitazioni e dei venti, porta all’inondazione di zone finora immuni da questi fenomeni.

Fig.1: Livello dei Grandi Laghi dal 1917 al 2019 (103 anni). La riga rossa è un filtro passa basso di finestra 2 anni e la riga celeste è il fit lineare i cui parametri sono raccolti in questo file. Notare l’aumento di livello, costante dal 2012-2014.

La misura del livello è gestita dal U.S. Army Corps of Engineers che mette a disposizione i valori misurati per i 5 laghi dal 1917 al 2019. Da questo corpo viene anche l’affermazione: “We’re seeing significant waves and extreme erosion along the lakeshore” della quale non possiamo dubitare. L’aumento delle tempeste è come sempre attribuito all’aumento di calore in atmosfera e nelle acque e dal conseguente aumento delle piogge causato dalle attività umane.
E’ fin troppo facile notare che la crescita del livello è iniziata tra il 2012 e il 2014 e che l’AGW parte convenzionalmente dal 1850, per cui questo “studio di attribuzione” mostra, come minimo, qualche falla.

Se si osservano i grafici di figura 1, l’attuale crescita non sembra molto diversa da quella avvenuta nei 10 anni tra il 1964 e il 1974, anzi da un’analisi visuale le due crescite sembrano avere quasi la stessa pendenza per ogni lago (St. Clair e Ontario, ad esempio, hanno pendenze diverse tra loro ma quasi uguali tra i due periodi dello stesso lago). Credo che si possa ragionevolmente pensare a normali fluttuazioni del livello lacustre; e poi, certo, le temperature in aumento per l’uscita dalla PEG fanno la loro parte. Il lago Superiore si distingue dagli altri quattro perché l’aumento attuale non trova un corrispettivo nel ’64-’74, quando la crescita è stata molto più lenta (la rapida salita 1926-1930, anch’essa comune a tutti i laghi, è l’unica assimilabile al 2012-2019 in questa serie di dati).
Con l’eccezione del lago Ontario, il periodo di crescita attuale è stato preceduto da un perido di 10-11 anni (2000-2011) in cui il livello dei laghi è stato di 1-1.3 metri più basso del massimo relativo del 1998 e il valore di questo massimo è stato raggiunto nuovamente solo nel 2018 o inizio 2019.
Nel complesso, quindi, siamo di fronte a normale variazione di livello, probabilmente dovuta a più concause che hanno agito su (quasi) tutti i laghi, senza alcuna necessità di tirare in ballo una sola causa che, tra l’altro, avrebbe provocato un forte diminuzione di livello nel 1998 e un forte aumento nel 2012.

E’ interessante la circolare 1311 del 2007 (U.S. Department of the Interior e U.S. Geological Survey) dove la figura 8 a pag.10 mostra la ricostruzione del livello del Michigan-Huron da 4.5 Ka (forse la fase finale dell’uscita dalla glaciazione), che da circa il 3000 BCE presenta una sostanziale stabilità di livello non dissimile da quella odierna.

Gli spettri
La stessa circolare 1311 riporta, nella stessa figura 8, un riquadro in cui si mette in evidenza la presenza di una oscillazione a 30 anni. Dell’altra oscillazione, di 160 anni non parlo, avendo una serie lunga solo 103 anni, anche se osservo un massimo secondario a 163 anni come si vede dati dati numerici).
Il periodo di 30 anni compare spesso nelle serie climatiche per cui ho voluto verificare se nello spettro dei 5 laghi si osserva un massimo di questo periodo.

Fig.2: Spettro MEM del livello dei Grandi Laghi. I massimi spettrali sono indicati con il periodo in anni quando sono presenti in tutti i laghi e con una riga tratteggiata viola quando è presente un solo massimo (eventualmente forte) mentre le altre serie non mostrano lo stesso massimo o lo mostrano debole. I valori medi dei periodi (sui 5 laghi) e la rispettiva deviazione standard (entrambi in anni) sono: 98.8±1.1; 90.28±1.61; 74.26±0.58; 68.80±0.44; 54.52±0.50; 12 che è presente in tutte le serie; cambia solo la potenza.

Come si vede nella figura 2, il picco spettrale di periodo 30 anni non c’è, in particolare nello spettro del lago Michigan-Huron (oggetto della figura 8 nella circolare 1311), se non in forma molto debole attorno a 31 anni. L’unico segnale forte si ha per il solo lago Ontario, con periodo di poco inferiore a 33 anni.
Si osservano diversi massimi spettrali comuni alle cinque serie, alcuni dei quali confrontabili con i massimi, presenti in figura 3, degli indici PDO (Pacific Decadal Oscillation), AMO (Atlantic Multidecadal Oscillation) e NAO (North Atlantic Oscillation); i primi due misurati come temperature marine superficiali e il terzo come differenza di pressione attraverso l’Atlantico.

Fig.3: Mem and Lomb spectra of the Ocean and Atmosphere indices PDO, AMO and NAO for a comparison to the spectra of the Great Lakes. It appears contributions by AMO (~67 vs 69 yr peak) and NAO (76 vs 74 peak) exist and, with minor importance, by PDO (faint 66 vs 69 yr peak). None of the other Great Lakes spectral maxima can be found in the spectra of these indices.

Sembra che possa esserci un contributo di AMO (67 anni contro 68-69 nei laghi) e di NAO (76 anni contro 74) e forse un minore contributo di PDO (un debole 66 anni contro, ancora, 68-69 anni), e influenze locali che si manifestano come massimi a circa 45 e 33 anni, forti per il lago Ontario e molto deboli per gli altri laghi.
Da notare la mancanza di un massimo a 18.6 anni (18-20 anni), il ciclo dei nodi lunari che, ad esempio, si vede nello spettro di PDO ma non in quello di AMO. La presenza di un picco a 54 anni (forse la terza armonica del ciclo di Saros di 18 anni), ben visibile per un paio di laghi e di bassa potenza per gli altri tre non fa supporre l’influenza lunare (un’influenza esterna) ma ancora, come per 45 e 33 anni, l’esistenza di qualche forzante locale.

Conclusioni
Credo che dall’analisi del livello dei Grandi Laghi si possano trarre alcune conclusioni generali:

  1. Escluso il lago Superiore il cui livello sembra essere rimasto costante (dai numeri, in leggerissima diminuzione), tutti gli altri quattro laghi mostrano il livello in (debole ma certa) crescita, con ritmi che variano dai (1.3±0.4)mm/anno del Michigan-Huron ai (5.9±0.3)mm/anno dell’Eire.
  2. Le fluttuazioni di livello sono normali fluttuazioni del livello dei laghi in tutto il mondo, legati alle situazioni meteo locali e allo sfruttamento idrico da parte delle attività umane (edilizia, agricoltura, industria).
  3. Gli spettri ci dicono di una possibile influenza di AMO e NAO (cioè dell’Atlantico) e di PDO (del Pacifico) in misura minore. Si possono ipotizzare anche influenze non meglio definite, ma locali.

ClimateMonitor

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