La piccola era glaciale é un periodo della storia climatica della Terra che, pur senza una totale convergenza degli studi, va dalla metà del XIV alla metà del XIX secolo in cui si registrò un brusco abbassamento della temperatura media terrestre. Per l’entità dell’intervallo temporale interessato non può dunque essere propriamente assimilata ad un’era geologica (ossia centinaia di milioni di anni). La PEG, climatologicamente parlando, è considerata una fase stadiale dell’attuale periodo interglaciale.
wikipedia
del Dr. Theodor Landscheidt
Istituto Schroeter per la ricerca sui cicli di attività solare
Klammerfelsweg 5, 93449 Waldmuenchen, Germania
Prima pubblicazione: 2003
Utilizzo dell’articolo: dicembre 2016
Astratto:
L’analisi dell’attività variabile del sole negli ultimi due millenni indica che, contrariamente alle speculazioni dell’IPCC sul riscaldamento globale causato dall’uomo fino a 5,8° C entro i prossimi cento anni, un lungo periodo di clima fresco con la sua fase più fredda intorno al 2030 essere atteso. È dimostrato che i minimi nel ciclo di Gleissberg di 80-90 anni di attività solare, in coincidenza con periodi di clima freddo sulla Terra, sono costantemente collegati a un ciclo di 83 anni nel cambiamento della forza rotatoria che guida il movimento oscillatorio del sole intorno al centro di massa del sistema solare. Poiché è possibile calcolare il corso futuro di questo ciclo e le sue ampiezze, si può vedere che il minimo di Gleissberg intorno al 2030 e un altro intorno al 2200 sarà del tipo di minimo di Maunder accompagnato da un forte raffreddamento sulla Terra. Questa previsione dovrebbe dimostrarsi abile in quanto altre previsioni a lungo termine dei fenomeni climatici, basate sui cicli del moto orbitale del sole, si sono rivelate corrette, come ad esempio la previsione degli ultimi tre anni di El Niños prima del rispettivo evento.
Introduzione
Il continuo dibattito sul riscaldamento globale causato dall’uomo ha raggiunto una fase cruciale. Il Gruppo intergovernativo di esperti sui cambiamenti climatici (IPCC), istituito dalle Nazioni Unite e dall’Organizzazione meteorologica mondiale (OMM), non pubblica più “proiezioni migliori” ben definite dell’aumento della temperatura globale fino al 2100 causato dall’aumento degli accumuli di gas serra in l’atmosfera, ma pubblicizza “trame” per ipotizzare un riscaldamento fino a 5,8° C fino al 2100. Gli editori della rivista Science (2002), tuttavia, commentano il numero crescente di pubblicazioni che indicano la variazione dell’attività solare come un fattore forte nel cambiamento climatico: “Poiché sempre più oscillazioni che corrispondono alla crescita e al calare del sole si manifestano nelle registrazioni del clima passato, i ricercatori stanno prendendo a malincuore il sole sul serio come un fattore del cambiamento climatico. Hanno incluso la variabilità solare nelle loro simulazioni del riscaldamento del secolo scorso. E il sole sembra aver giocato un ruolo fondamentale nell’innescare siccità e ondate di freddo».
Quegli scienziati che stanno “a malincuore” cominciando a riconoscere il ruolo fondamentale del sole nel cambiamento climatico sono convertiti che avevano creduto nel detto dell’IPCC che “la forzatura solare è considerevolmente più piccola delle forze radiative antropogeniche” e il suo “livello di comprensione scientifica è molto basso” , mentre la forzatura da parte di gas serra ben miscelati “continua a godere dei più alti livelli di confidenza” per quanto riguarda la sua comprensione scientifica, cosicché è “improbabile che la forzatura naturale possa spiegare il riscaldamento nella seconda metà del XX secolo”. In realtà, c’è stata una serie di pubblicazioni fin dal 19° secolo e specialmente negli ultimi decenni che hanno fornito prove di forti relazioni solare-terrestre nella meteorologia e nel clima ignorate dai sostenitori del riscaldamento globale causato dall’uomo (Koppen, 1873; Clough, 1905; Brooks; 1926; Scherhag, 1952; Bossolasco et al., 1973; Reiter, 1983; Eddy, 1976; Hoyt, 1979; Markson, 1980; Schuurmans, 1979; Landscheidt, 1981-2001; Bucha 1983; Herman e Goldberg, 1983; Neubauer 1983; Prohaska e Willett, 1983; Fairbridge e Shirley, 1987; Friis-Christensen e Lassen, 1991; Labitzke e van Loon, 1993; Haigh, 1996; Baliunas e Soon, 1995; Lassen e Friis-Christensen, 1995); Lau e Weng, 1995; Lean et al, 1995; Hoyt e Schatten, 1997; Reid, 1997; Presto et al. 1996; Svensmark e Friis-Christensen, 1997; Bianco et al. 1997; Cliver et al., 1998; Balachandran et al., 1999; Shindell et al., 1999; van Geel et al., 1999; Berner, 2000; Egorova et al., 2000; Palle Bago e Butler, 2000; Tinsley, 2000; Hodell et al., 2001; Neff et al., 2001; Rozelot, 2001; Udelhofen e Cess, 2001; Pang e Yau, 2002; Yu, 2002).
Il giudizio dell’IPCC che il fattore solare è trascurabile si basa su osservazioni satellitari disponibili dal 1978 che mostrano che l’irradiamento totale del Sole, pur non essendo costante, cambia solo di circa lo 0,1 percento nel corso del ciclo di 11 anni delle macchie solari. Questo argomento, tuttavia, non tiene conto del fatto che l’attività eruttiva del Sole (brillamenti energetici, espulsioni di massa coronale, protuberanze eruttive), che influenzano pesantemente il vento solare, così come i contributi del vento solare più deboli da parte dei buchi coronali hanno un effetto molto più forte del totale irraggiamento. Il flusso magnetico totale in uscita dal Sole, trascinato dal vento solare, è aumentato di un fattore 2,3 dal 1901 (Lockwood et al., 1999), mentre la temperatura globale sulla terra è aumentata di circa 0,6°C. L’energia nel flusso solare viene trasferita all’ambiente vicino alla Terra per riconnessione magnetica e direttamente nell’atmosfera da particelle cariche. I brillamenti energetici aumentano la radiazione ultravioletta del Sole di almeno il 16%. L’ozono nella stratosfera assorbe questa energia in eccesso che provoca il riscaldamento locale e disturbi della circolazione. Modelli di circolazione generale sviluppati da Haigh (1996), Shindell et al. (1999) e Balachandran et al. (1999) confermano che i cambiamenti di circolazione, inizialmente indotti nella stratosfera, possono penetrare nella troposfera e influenzare la temperatura, la pressione dell’aria, la circolazione di Hadley e le tracce delle tempeste modificando la distribuzione di grandi quantità di energia già presenti nell’atmosfera.
Impatto delle eruzioni solari sul tempo e sul clima
I maggiori contributori all’intensità del vento solare sono le eruzioni solari che creano le velocità più elevate nel vento solare e le onde d’urto che comprimono e intensificano i campi magnetici nel plasma del vento solare. Fig. 1 dopo Egorova et al. (2000) dimostra l’effetto delle eruzioni solari sulla temperatura e sulla pressione atmosferica.
Dal 1981 al 1991 Egorova, Vovk e Troshichev hanno osservato la temperatura superficiale (pannello inferiore) e la pressione atmosferica a 10 km di altitudine (pannello superiore) presso la stazione antartica Vostok. Piccoli cerchi aperti indicano osservazioni quotidiane sovrapposte durante la stagione invernale. La linea continua descrive la media di 10 inverni. Grandi cerchi contrassegnano gli eventi di Forbush.
Si tratta di forti diminuzioni dell’intensità dei raggi cosmici galattici causati da eruzioni solari energetiche che indicano che il rispettivo evento ha fortemente influenzato l’ambiente terrestre. Come si può vedere dalla Figura 1, dopo gli eventi di Forbush la temperatura è quasi sempre salita al di sopra della media, raggiungendo spesso partenze intorno ai 20° C, mentre la pressione dell’aria era solo in 8 casi su 52 al di sopra della media. Questi 52 esperimenti eseguiti dalla Natura e osservati dall’uomo mostrano una chiara connessione tra le eruzioni solari e un forte aumento della temperatura, per non parlare della forte diminuzione della pressione dell’aria. Sarebbe un esercizio ridondante valutare la significatività statistica di questo risultato distinto.
Ci sono prove convincenti che anche l’attività eruttiva del Sole ha un forte effetto ai tropici. Fig. 2 dopo Neff et al. (2001) mostra una forte correlazione tra le eruzioni solari, la spinta del vento solare, la circolazione e le precipitazioni tropicali. Il profilo scuro rappresenta le variazioni dell’isotopo dell’ossigeno (ä18O) in una stalagmite datata dell’Oman. Il record ä18O, che copre più di 3000 anni (da 9,6 a 6,1 mila anni fa), funge da proxy per il cambiamento della circolazione tropicale e delle piogge monsoniche. Il profilo luminoso Ä14C mostra le deviazioni del radiocarbonio derivate dall’analisi degli anelli degli alberi datati. Il livello di produzione di radiocarbonio nell’atmosfera dipende dalla variazione dell’intensità dei raggi cosmici. A causa della relazione inversa dei raggi cosmici con l’attività solare – il forte vento solare forma un forte scudo magnetico contro i raggi cosmici mentre uno scudo solare debole riflette meno raggi cosmici – la registrazione del radiocarbonio funge da proxy dell’attività del Sole. La maggior parte degli scienziati pensa che questi dati proxy siano correlati all’attività delle macchie solari e delle facole legate a variazioni relativamente deboli dell’irradiamento. In realtà, i dati del radiocarbonio sono un proxy dell’attività eruttiva del Sole che guida il vento solare. Le eruzioni solari energetiche non si accumulano intorno al massimo delle macchie solari. Nella maggior parte dei cicli evitano la fase massima e possono anche verificarsi vicino a un minimo di macchie solari. Il pannello superiore in Fig. 2 copre l’intero intervallo indagato, mentre il pannello inferiore mostra in dettaglio la sincronicità quasi perfetta tra l’attività eruttiva del sole e la circolazione tropicale.
I nuclei del fondo del lago della penisola dello Yukatan mostrano una correlazione simile, che copre più di 2000 anni, tra siccità ricorrenti e il record di radiocarbonio legato all’attività eruttiva del Sole (Hodell et al., 2001). Questi risultati recenti e molti precedenti (Landscheidt, 1981-2001) documentano l’importanza dell’attività eruttiva del Sole per il clima.
Durata del ciclo di 11 anni e temperatura nell’emisfero settentrionale
In effetti, è abbastanza naturale chiedersi se il sole stia giocando un ruolo fondamentale nel cambiamento climatico perché il clima sulla terra deve la sua esistenza al sole, così come al carbone, al petrolio e all’energia del vento e dell’acqua in movimento. Se il gas serra biossido di carbonio (CO2) fosse la causa dominante dell’aumento osservato della temperatura globale, la tendenza di questo aumento sarebbe simile alla tendenza in continuo aumento della CO2 mostrata in Fig. 3 dopo Peixoto e Oort (1992). L’andamento della temperatura dell’aria terrestre nell’emisfero settentrionale, tuttavia, rappresentato dalla linea spessa in Fig. 4, non segue l’andamento della CO2. L’aumento della temperatura superficiale dal 1890 al 1940 è stato più ripido e graduale rispetto all’attuale fase di riscaldamento dall’inizio degli anni ’80, sebbene il tasso di emissioni antropiche a quel tempo fosse solo il 10% del tasso attuale. Dal 1940 fino alla fine degli anni ’60 le temperature sono diminuite nonostante il rapido aumento delle emissioni di CO2 di origine antropica.
Contrariamente alla curva della CO2 in Fig. 3, la curva sottile in Fig. 4 dopo Friis-Christensen e Lassen (1991), che rappresenta la lunghezza livellata del ciclo di macchie solari di 11 anni, segue le ondulazioni della temperatura osservata. La durata del ciclo delle macchie solari (LSC) è un indicatore dell’attività eruttiva del sole. Quando Gleissberg (1958) ha studiato per la prima volta l’LSC, ha basato la sua serie temporale originale dell’LSC, risalente al 300 d.C., sul numero di aurore osservate che sono note per essere collegate a forti eruzioni solari. Ha scoperto che i cicli brevi vanno di pari passo con alti massimi di macchie solari e una forte attività eruttiva, mentre i cicli lunghi sono caratterizzati da massimi bassi e meno eruzioni solari. Quando Gleissberg ha smussato la sua serie temporale di LSC, è emerso un ciclo secolare di 80-90 anni che modula le ampiezze del ciclo delle macchie solari di 11 anni. Questo ciclo secolare, chiamato da Gleissberg, è indicato dalla linea sottile in Fig. 4.
Uno sguardo più attento mostra che quasi tutti i minimi di Gleissberg risalenti al 300 d.C., come ad esempio intorno al 1670 (minimo di Maunder), 1810 (minimo di Dalton) e 1895, coincidevano con il clima fresco nell’emisfero settentrionale, mentre i massimi di Gleissberg andavano di pari passo con il clima caldo come per esempio intorno al 1130 (ottimo climatico medievale). Il grado di variazione della temperatura era proporzionale alle rispettive ampiezze nel ciclo di Gleissberg. Durante il periodo di Maunder l’attività solare minima era minima e durante il clima ottimale medievale molto elevata, probabilmente anche superiore a quella dei sei decenni di intensa attività solare prima del 1996. Di conseguenza, Friis-Christensen e Lassen (1995) hanno dimostrato che la connessione tra il Nord La temperatura dell’aria terrestre dell’emisfero e la variazione di LSC risalgono al XVI secolo. Butler (1996) ha confermato questo risultato negli ultimi due secoli in Irlanda del Nord.
Relazione prevedibile tra eruzioni solari e temperatura globale
La Fig. 5 di Adler ed Elías (2000) presenta una replica estesa del risultato in Fig. 4. LSC (cerchi pieni), massima densità di elettroni ionosferici nel rispettivo ciclo di 11 anni (segno più), anomalie della temperatura dell’emisfero settentrionale (vuoto triangoli) e le anomalie di temperatura misurate a San Miguel de Tucuman, in Argentina, (cerchi vuoti) mostrano una covarianza statisticamente significativa. L’ultimo valore della serie storica LSC sembra indicare un movimento al ribasso, un passaggio da cicli brevi a cicli più lunghi, mentre le altre tre curve seguono la loro tendenza al rialzo. Da questa divergenza, Thejll e Lassen (2000) traggono la conclusione che l’impatto dell’attività solare sul clima, prevalente da secoli, improvvisamente non è più valido. Saltare a tale conclusione non è giustificato. Thejll e Lassen non tengono conto del fatto che la temperatura ritarda l’attività solare di diversi anni. Questo può essere visto in Fig. 5 intorno al 1930.
LSC è un indicatore grossolano dell’attività eruttiva del Sole. Gli indici dei disturbi geomagnetici sono indicatori più precisi, soprattutto perché misurano la risposta a quelle eruzioni solari che effettivamente colpiscono la terra. L’indice aa dell’attività geomagnetica di Mayaud è omogeneo e copre il lungo periodo dal 1868 ad oggi. La Fig. 6 di Landscheidt (2000), che riporta questo indice, mostra chiaramente che la temperatura globale della superficie terrestre e marina è in ritardo rispetto alle tempeste geomagnetiche, causate da eruzioni solari energetiche. La curva continua mostra l’indice aa, la curva tratteggiata una combinazione di anomalie globali della temperatura terrestre, dell’aria e della superficie del mare. I dati annuali sono stati sottoposti a ripetuti livellamenti a tre punti.
La temperatura è in ritardo da aa da 4 a 8 anni, ma segue le ondulazioni della curva aa. La connessione tra l’aa-extrema principale e la successiva extrema di temperatura è evidenziata da numeri identici. Un disturbo della correlazione intorno al 1940 indica forzature interne eccezionali. Tra il 1942 e il 1952 è stato osservato il più forte aumento dell’attività vulcanica dal 1860 (Simkin et al., 1981). Il ritardo dei dati sulla temperatura suggerisce che parte dell’energia in eccesso legata all’attività solare viene immagazzinata e accumulata nel sistema climatico da processi che richiedono anni. Gli oceani sono un candidato a causa della loro inerzia termica (Hoyt, 1979; Wigley, 1988; White et al., 1997)
La Fig. 7 di Landscheidt (2000) è un’estensione dei dati in Fig. 6. Si può vedere che la curva aa raggiunge il suo massimo più alto, contrassegnato dal numero 7, intorno al 1990 e mostra un forte declino in seguito. Tenendo conto di un ritardo di 8 anni, il massimo più alto nella curva della temperatura globale dovrebbe essersi verificato intorno al 1998. Questo è stato l’anno con la temperatura superficiale più alta osservata dall’istituzione dei servizi meteorologici internazionali. La relazione in Fig. 7 indica il raffreddamento globale negli anni successivi al 1998 con l’eccezione del periodo intorno a El Niño che inizia nel 2002, previsto più di 3 anni prima dell’evento (Landscheidt, 1998, 2000, 2002).
Significativamente, questa previsione e la corretta previsione a lungo termine dei due precedenti El Niños si basavano su fasi speciali dei cicli solari che accompagnano accumuli di eruzioni solari (Landscheidt, 1995).
Previsione dei cicli di Gleissberg basata sulle oscillazioni baricentriche del sole
La variabilità solare è registrata nelle carote perforate dalle calotte glaciali. Il flusso dei raggi cosmici è modulato dal vento solare, la cui intensità è legata alle eruzioni solari. Durante i periodi di elevata attività eruttiva, il flusso di raggi cosmici nell’atmosfera si riduce così che il tasso di produzione di radionuclidi come 14C e 10Be è diminuito e viceversa. La maggior parte dei radionuclidi viene rimossa dall’atmosfera dalle precipitazioni umide e immagazzinata quasi permanentemente in calotte glaciali, principalmente nelle regioni polari. L’analisi di tali archivi di carote di ghiaccio rivela periodi estesi di attività solare eccezionalmente alta o bassa che coincidono con fasi di rapido cambiamento climatico (Beer, 2000). Il record annuale di 10Be “Dye 3” che risale al 1423 è di particolare interesse a questo proposito in quanto riflette il ciclo di Gleissberg di 80-90 anni e la sua relazione con il clima (Beer et al., 1994).
Le previsioni dei fenomeni naturali sono uno degli obiettivi più importanti delle scienze naturali. Poiché ci sono forti indicazioni di una connessione affidabile tra minimi e massimi nel ciclo di Gleissberg e periodi freddi e caldi nel clima, ci troviamo di fronte al problema di come fare previsioni a lungo termine degli estremi nel ciclo di Gleissberg. La conoscenza della sua lunghezza media non è di alcun aiuto in questo senso poiché il ciclo varia da 40 a 120 anni. Fortunatamente, ho dimostrato per decenni che l’attività variabile del sole è legata ai cicli nella sua oscillazione irregolare attorno al centro di massa del sistema solare. Poiché questi cicli sono collegati ai fenomeni climatici e possono essere calcolati per secoli, offrono un mezzo per prevedere minimi e massimi consecutivi nel ciclo di Gleissberg e fasi covarianti di clima fresco e caldo.
La teoria della dinamo solare sviluppata da Babcock, la prima teoria ancora rudimentale dell’attività solare, parte dalla premessa che la dinamica del ciclo delle macchie solari magnetiche è guidata dalla rotazione del sole. Eppure questa teoria tiene conto solo del momento di spin del sole, legato alla sua rotazione sul proprio asse, ma non del suo momento angolare orbitale legato alla sua oscillazione molto irregolare attorno al centro di massa del sistema solare (CM).
La figura 8 mostra questo movimento fondamentale, descritto da Newton tre secoli fa. È regolato dalla distribuzione delle masse dei pianeti giganti Giove, Saturno, Urano e Nettuno nello spazio. Il grafico mostra le posizioni relative dell’eclittica del centro di massa (cerchi piccoli) e del centro del sole (croce) per gli anni dal 1945 al 1995 in un sistema di coordinate eliocentrico.
Il grande cerchio solido segna la superficie del sole. Il più delle volte, il CM si trova al di fuori del corpo del sole. Ampie oscillazioni con distanze fino a 2,2 raggi solari tra i due centri sono seguite da orbite strette che possono provocare incontri ravvicinati dei centri come nel 1951 e nel 1990. Il contributo del momento angolare orbitale del sole al suo momento angolare totale non è trascurabile. Può raggiungere il 25% del momento di rotazione. Il momento angolare orbitale varia da -0,1·1047 a 4,3·1047 g cm2 s-1, o viceversa, che è un aumento o una diminuzione di oltre quaranta volte (Landscheidt, 1988).
Quindi è ipotizzabile che queste variazioni siano legate a fenomeni variabili nell’attività del sole, specialmente se si considera che il momento angolare del sole gioca un ruolo importante nella teoria della dinamo dell’attività magnetica del sole.
Variazioni superiori al 7% nella velocità di rotazione equatoriale del sole, insieme alle variazioni dell’attività solare, sono state osservate a intervalli irregolari (Landscheidt, 1976, 1984). Questo potrebbe essere spiegato se ci fosse un trasferimento di momento angolare dall’orbita del sole allo spin sul suo asse. Propongo questo tipo di accoppiamento spin-orbita da decenni (Landscheidt, 1984, 1986). Parte dell’accoppiamento potrebbe derivare dal moto del sole attraverso i suoi stessi campi magnetici. Come ha mostrato Dicke (1964), la corona bassa può agire da freno sulla superficie del sole. I pianeti giganti, che regolano il moto del sole attorno al CM, trasportano più del 99 percento del momento angolare nel sistema solare, mentre il sole è limitato a meno dell’1 percento. Quindi c’è un alto potenziale di momento angolare che può essere trasferito dai pianeti esterni al sole rotante e infine al sole rotante.
Juckett (2000) ha sviluppato un modello di scambio di momento spin-orbita che spiega fenomeni asimmetrici ben consolidati nell’emisfero settentrionale e meridionale del sole e identifica i cambiamenti nei raggi di spin solare nei diversi emisferi come un meccanismo di trasferimento del momento. Un’accelerazione di Coriolis centrata sul sole potrebbe avere un ulteriore effetto perturbante sul flusso di plasma nel sole, soprattutto perché sviluppa grandi discontinuità quando il centro del sole si avvicina al CM come nel 1951 e nel 1990 (Blizard, 1987).
Le previsioni dell’attività solare e del clima confermano la validità dei cicli di moto solare
Queste considerazioni teoriche sono state corroborate da risultati pratici. Le previsioni basate sui cicli del moto del sole si sono rivelate corrette. Le mie previsioni a lungo termine di classi ben definite di brillamenti energetici di raggi X e forti tempeste geomagnetiche, che coprono il periodo 1979-1985, hanno raggiunto un tasso di successo complessivo del 90 percento, sebbene tali eventi mostrino una distribuzione molto irregolare. Queste previsioni sono state verificate dallo Space Environment Center, Boulder, e dagli astronomi Gleissberg, Wöhl e Pfleiderer (Landscheidt, 1986; Landscheidt e Wöhl, 1986). Anche gli accumuli di forti tempeste geomagnetiche intorno al 1982 e al 1990 sono stati correttamente previsti diversi anni prima degli eventi. Anch’io avevo previsto nel 1984 (Landscheidt, 1986, 1987) che l’attività del sole sarebbe diminuita oltre il 1990. Proprio questo è successo. Sebbene un gruppo di esperti (Joselyn, 1997) avesse previsto nel 1996 e anche due anni dopo che il ciclo di macchie solari 23 avrebbe avuto una grande ampiezza simile ai cicli precedenti (numero massimo di macchie solari levigato mensile R = 160), l’attività osservata era molto più debole (R = 120).
Anche le mie previsioni climatiche basate sui cicli del movimento solare hanno superato la prova. Prevedo correttamente la fine della siccità del Sahel tre anni prima dell’evento, gli ultimi quattro estremi di anomalie della temperatura globale, il massimo dell’indice di siccità di Palmer per gli USA intorno al 1999, gli scarichi estremi del fiume Po intorno all’inizio del 2001 e gli ultimi tre El Niños così come il corso dell’ultima La Niña (Landscheidt, 1983-2002).
Questa capacità di previsione, basata esclusivamente sui cicli di attività solare, è inconciliabile con l’affermazione dell’IPCC secondo cui è improbabile che la forzatura naturale possa spiegare il riscaldamento nella seconda metà del XX secolo.
Ciclo di 166 anni nelle variazioni della forza rotatoria che guida il moto orbitale del sole
La dinamica del moto del sole attorno al centro di massa può essere definita quantitativamente dalla variazione del suo momento angolare orbitale L. La velocità di variazione nel tempo di L è misurata dalla sua derivata prima dL/dt. Definisce la forza rotatoria, la coppia T che guida il moto del sole attorno al CM. Le variazioni della forza rotatoria definita dalla derivata dT/dt sono una grandezza chiave in questo contesto in quanto consentono di prevedere Gleissberg extrema per centinaia di anni e persino millenni.
Un ciclo di 166 anni e la sua seconda armonica di 83 anni emergono quando la velocità di variazione della coppia dT/dt viene sottoposta ad analisi di frequenza (Landscheidt, 1983).
Cicli di questa lunghezza, sebbene non molto conosciuti, sono stati menzionati in precedenza in letteratura.
Brier (1979) ha trovato un periodo di soli 83 anni nella trasformata del coseno non livellata di 2148 autocorrelazioni di 2628 numeri mensili di macchie solari. Cole (1973) ha confermato questo risultato quando ha studiato lo spettro di potenza dei dati sulle macchie solari che coprono il 1626 – 1968. Ha trovato un picco dominante a 84 anni. Juckett (2000) ha derivato periodi di 165 e 84 anni dal suo modello di scambio di momento spin-orbita nel moto del sole. Poiché la lunghezza d’onda del ciclo di Gleissberg non è lontana dalla seconda armonica del ciclo di 166 anni, si suggerisce di vedere se il ciclo di Gleissberg e il ciclo dT/dt hanno minimi e massimi sincronizzati. Questo è in realtà il caso.
Gleissberg (1958) ha trovato il ciclo che porta il suo nome attenuando la lunghezza del ciclo delle macchie solari di 11 anni, un parametro che è solo indirettamente correlato al numero di macchie solari R che misura l’intensità dell’attività delle macchie solari. Poiché potrebbe essere che i valori più piccoli o più grandi degli estremi positivi e negativi del ciclo dT/dt abbiano una funzione parametrica simile, le ampiezze di questi massimi e minimi sono prese per costituire una serie temporale livellata che copre 2000 anni. L’intervallo va dal 300 d.C. al 2300. I dati sono stati sottoposti a levigatura del kernel gaussiano a finestra mobile (Lorczak) con una larghezza di banda di 60.
La figura 9 mostra il risultato per il sottoperiodo 300 – 1200. Fino all’inversione di fase intorno al 1120, indicata da una freccia, le fasi zero del ciclo di 166 anni, contrassegnate da cerchi vuoti, coincidono entro un margine relativamente stretto con massimi nel Ciclo di Gleissberg, indicato da triangoli pieni. Solo vicino all’inversione di fase la deviazione del massimo secolare dalla fase zero è più ampia. Le epoche dei minimi di Gleissberg sono indicate da triangoli vuoti. Fino all’inversione di fase, seguono costantemente gli estremi nel ciclo di 166 anni. Non fa differenza se gli estremi sono positivi o negativi.
Questo ricorda il ciclo delle macchie solari di 11 anni con le sue ampiezze esclusivamente positive, sebbene il ciclo magnetico completo di Hale di 22 anni mostri ampiezze positive e negative che indicano polarità magnetiche diverse in cicli consecutivi di 11 anni.
La valutazione delle epoche dei minimi e dei massimi di Gleissberg (1958) si basa sui dati dell’attività aurorale di Schove (1955). Hartmann (1972) ha derivato i valori medi delle epoche dai dati elaborati da Gleissberg, Schove, Link e Henkel. Queste date sono state utilizzate nelle Figure 9 e 10. Un’analisi che copre 7000 anni di dati conferma non solo la durata media del ciclo di 166 anni, ma anche un intervallo medio di 83 anni tra estremi positivi e negativi consecutivi. L’inversione di fase di ð/2 radianti intorno al 1120 ha avuto l’effetto che un massimo di Gleissberg intorno al 1100 è stato seguito da un altro massimo intorno al 1130 senza un minimo secolare intermittente. Questo spiega il massimo delle macchie solari medievali indirettamente confermato da prove al radiocarbonio (Siscoe, 1978).
La Figura 10 mostra il ciclo di 166 anni nel periodo 900 – 2300. Dopo l’inversione di fase intorno al 1120 tutti i massimi di Gleissberg, contrassegnati da triangoli pieni, coincidono piuttosto strettamente con gli estremi della curva per centinaia di anni, ma intorno al 1976 il modello è cambiato di nuovo a causa di una nuova inversione di fase di ð/2 radianti. Dopo un massimo di Gleissberg intorno al 1952, un secondo massimo di Gleissberg si è verificato intorno al 1984 senza un minimo secolare intermittente. Solo il singolo ciclo 20 di macchie solari di 11 anni nel mezzo tra i massimi secolari ha mostrato un’attività delle macchie solari inferiore, mentre i cicli 18, 19, 21 e 22 hanno raggiunto livelli di attività molto elevati. La media dei massimi dei cinque cicli 18 – 22 è R = 156, un valore non direttamente osservato prima. Dobbiamo tornare al massimo medievale, basato sui dati proxy, per trovare uno schema simile. Le inversioni di fase, indicate nella Figura 10 dalle frecce, spiegano euristicamente queste caratteristiche speciali che si verificano solo due volte in quasi 17 secoli. Il recente massimo di Gleissberg intorno al 1984 è il primo di una lunga sequenza di massimi connessi con fasi zero nel ciclo di 166 anni, quattro dei quali sono contrassegnati da cerchi vuoti in Fig. 10. I seguenti massimi di Gleissberg dovrebbero verificarsi intorno al 2069, 2159, e 2235.
Dopo l’inversione di fase intorno al 1976, si prevede che i minimi secolari coincidano con gli estremi nel ciclo di 166 anni. Quindi il prossimo minimo di Gleissberg dovrebbe verificarsi intorno al 2030, come indicato da un triangolo vuoto. I seguenti minimi sono attesi intorno al 2122 e al 2201. La previsione di un minimo secolare intorno al 2030 è corroborata da un diverso approccio. Sýkora et al. (2000) hanno scoperto che le variazioni nella luminosità della linea verde coronale sono un indicatore a lungo raggio dell’attività solare. Sostengono che “siamo alla vigilia di un minimo profondo di attività solare simile a quello del 19° secolo”.
Previsione di inversioni di fase nel ciclo di 166 anni
I risultati presentati indicano che il ciclo di Gleissberg è un oscillatore bistabile in grado di assumere uno dei due stati. La transizione tra questi stati sembra essere innescata da fasi speciali nel ciclo di 166 anni che inducono inversioni di fase. Attira l’attenzione che le inversioni di fase mostrate nella Figura 10 si verificano appena prima degli estremi negativi più profondi rispetto al rispettivo ambiente. Ciò indica soglie quantitative che sono confermate da un caso aggiuntivo. L’estremo negativo eccezionale che precede il massimo medievale cade al 50 d.C. Significativamente, questo periodo coincide con l’optimum del clima romano, caldo o addirittura più caldo dell’optimum medievale (Schönwiese, 1979). Ci sono ulteriori argomenti di natura più tecnica su come prevedere le inversioni di fase nel ciclo dT/dt (Landscheidt, 1983). Tutti gli indicatori mostrano che la prossima inversione di fase non si verificherà prima del 2500. Quindi il modello attuale dovrebbe continuare per centinaia di anni e il prossimo minimo di Gleissberg dovrebbe essere collegato alla prossima fase zero nel ciclo dT/dt nel 2030.
Previsione dei minimi profondi di Gleissberg e del clima freddo intorno al 2030 e al 2200
Una domanda ancora più difficile è se i futuri minimi di Gleissberg saranno del tipo regolare con attività solare moderatamente ridotta intorno al 1895, del tipo di attività molto debole come il minimo di Dalton intorno al 1810, o del tipo grande minimo con attività quasi estinta come il nadir del minimo di Maunder intorno al 1670, il minimo di Spoerer intorno al 1490, il minimo di Wolf intorno al 1320 e il minimo normanno intorno al 1010 (Stuiver e Quay, 1981). La Fig. 11 offre una soluzione euristica. Mostra la serie temporale di dT/dt-extrema non livellati per l’intervallo 1000 – 2250. Una regolarità coerente attira l’attenzione. Ogni volta che l’ampiezza di un estremo negativo scende al di sotto di una soglia bassa, indicata da una linea orizzontale tratteggiata, questo coincide con un periodo di attività solare eccezionalmente debole.
Due estremi negativi consecutivi che trasgrediscono la soglia indicano grandi minimi di tipo minimo di Maunder, mentre un singolo estremo al di sotto della soglia accompagna un evento di tipo minimo di Dalton. I grandi minimi in Fig. 11 sono indicati dai loro nomi. Il singolo estremo negativo intorno al 1170 è di tipo Dalton. In quel momento l’attività solare crollò, ma questa tregua non durò a lungo. Secondo Lamb (1977), che ha esaminato il record di isotopi di ossigeno dal nord della Groenlandia fornito da Dansgaard, alla fine del XII secolo si verificò un periodo di raffreddamento improvviso. Quindi chiamo questo minimo profondo di Gleissberg come lui.
La Fig. 11 mostra che anche l’attività solare di eccezionale intensità e i corrispondenti periodi caldi sulla Terra sono indicati dagli estremi di dT/dt. Ad esempio, l’Optimum Medievale è contrassegnato da una freccia. Va notato che l’ampiezza positiva eccezionale intorno al 1120 è maggiore delle ampiezze intorno al 1952 e 1984 che indicano i moderni massimi di Gleissberg legati al riscaldamento non così alto intorno al 1120 (Schönwiese, 1979). Maggiori dettagli su questa relazione verranno presentati altrove.
Senza eccezione, gli estremi negativi eccezionali coincidono con periodi di attività solare eccezionalmente debole e viceversa. Quindi ci sono buone ragioni per aspettarsi che il prossimo minimo di Gleissberg intorno al 2030 sarà profondo. Poiché ci sono tre estremi consecutivi al di sotto della soglia quantitativa, c’è un’alta probabilità che l’evento sia del tipo minimo di Maunder. Questo vale anche per il minimo intorno al 2201, mentre il minimo intorno al 2122 dovrebbe essere di tipo regolare, come si vede in Fig. 11.
È stato dimostrato che esiste una stretta relazione tra i minimi profondi di Gleissberg e il clima freddo. Quindi è alta la probabilità che i minimi eccezionali di Gleissberg intorno al 2030 e al 2201 accompagnino periodi di clima freddo paragonabili al nadir della Piccola Era Glaciale. Per quanto riguarda il minimo intorno al 2030, ci sono ulteriori indicazioni che ci si aspetta un raffreddamento globale invece del riscaldamento globale. La Pacific Decadal Oscillation (PDO) mostrerà valori negativi almeno fino al 2016 (Landscheidt, 2001), e La Niñas sarà più frequente e più forte di El Niños fino al 2018 (Landscheidt, 2000).
I risultati euristici derivati dal ciclo di 166 anni non sono ancora corroborati da una catena dettagliata di causa ed effetto. I progressi in questo senso saranno difficili poiché le teorie dell’attività solare e del cambiamento climatico sono ancora in uno stadio rudimentale di sviluppo, sebbene ci siano progressi per quanto riguarda la spiegazione fisica delle speciali relazioni solare-terrestre (Haigh, 1996; Tinsley e Yu, 2002 ). Eppure la connessione con la dinamica del sistema solare, la lunghezza delle serie di dati coinvolte che coprono i millenni e le abili previsioni dell’attività solare e degli eventi climatici basate sullo stesso fondamento parlano per l’affidabilità della previsione dei prossimi minimi di Gleissberg e dei loro impatto.
L’ipotesi dell’IPCC sul riscaldamento causato dall’uomo non ostacola il raffreddamento globale
Non mi aspetto che gli effetti dei gas serra prodotti dall’uomo eliminino la predominanza del sole. Se questi effetti fossero stati così forti come pretende l’IPCC, le mie diverse previsioni climatiche, basate esclusivamente sull’attività solare, non avrebbero avuto alcuna possibilità di rivelarsi corrette. Ciò tanto più che coprono gli ultimi anni e decenni il cui riscaldamento, secondo le dichiarazioni dell’IPCC, non può essere spiegato con forzature naturali.
Le “trame della storia” dell’IPCC, lontane dalle previsioni praticate in altri campi della scienza, sono quasi esclusivamente supportate da modelli di circolazione generale (GCM). Questi modelli si basano sullo stesso tipo di equazioni differenziali non lineari che indussero Lorenz nel 1961 a riconoscere che le previsioni meteorologiche a lungo termine sono impossibili a causa dell’estrema sensibilità dell’atmosfera alle condizioni iniziali. Non è concepibile che l’“Effetto Farfalla” scompaia quando l’intervallo di previsione di pochi giorni viene esteso a decenni e secoli.
Alcuni climatologi ammettono che c’è un problema. Schönwiese (1994) osserva: “Di conseguenza dovremmo concludere che il cambiamento climatico non può essere previsto (dai GCM). È vero che i vari e complessi processi nell’atmosfera non possono essere previsti oltre il limite teorico di un mese tramite calcoli passo passo nei modelli di circolazione, né oggi, né in futuro. Eppure c’è la possibilità di una previsione condizionata. La condizione è che un fattore speciale all’interno della complessa relazione di causa ed effetto sia così forte da dominare chiaramente tutti gli altri fattori. Inoltre, il comportamento di quel singolo fattore causale dominante deve essere prevedibile con certezza o con un alto grado di probabilità”. Uno sguardo alla letteratura mostra che queste condizioni non sono soddisfatte. Inoltre, ci sono difficoltà tecniche e matematiche. Peixoto e Oort (1992) commentano appropriatamente: “L’integrazione di un modello completamente accoppiato che includa l’atmosfera, l’oceano, la terra e la criosfera con scale temporali interne molto diverse pone difficoltà quasi insormontabili nel raggiungere una soluzione finale, anche se tutti i processi interagenti erano completamente inteso.”
Quindi non c’è da meravigliarsi che le previsioni GCM convalidate siano una specie rara. L’ipotesi IPCC del riscaldamento globale richiede che le radiazioni a onde lunghe nello spazio siano ridotte a causa dell’accumulo di gas serra antropogenici. In realtà, i satelliti hanno osservato una tendenza all’aumento della radiazione tropicale a onde lunghe verso lo spazio negli ultimi due decenni (Wielicki et al., 2002). I GCM prevedono un maggiore aumento della temperatura con l’aumentare della distanza dall’equatore, ma le osservazioni non mostrano alcun cambiamento netto nelle regioni polari negli ultimi quattro decenni (Comiso, 2000; Przybylak, 2000; Venegas e Mysak, 2000). Secondo i dati più recenti, l’Antartide si è notevolmente raffreddata (Doran et al., 2002) invece di riscaldarsi.
La cosa più importante è una discrepanza tra la previsione GMC e l’osservazione per quanto riguarda l’evaporazione. Anche se le considerazioni teoriche dell’IPCC fossero corrette, la CO2 da sola potrebbe gestire solo circa 0,8°C di riscaldamento in più di un secolo. Questa piccola quantità di riscaldamento, tuttavia, aumenterebbe l’evaporazione in superficie e aumenterebbe la concentrazione di vapore acqueo, di gran lunga il gas serra più forte nell’atmosfera. Secondo i modelli climatici, questo feedback positivo causerebbe un riscaldamento molto maggiore rispetto alla CO2 e ad altri deboli gas serra da soli. Quindi è cruciale per l’ipotesi IPCC del riscaldamento globale che l’osservazione mostri una diminuzione dell’evaporazione nell’emisfero settentrionale negli ultimi 50 anni invece dell’aumento previsto (Roderick e Farquhar (2002).
Ci sono molti altri punti, ma andrebbero oltre la cornice di questo documento.
Veduta
Non abbiamo bisogno di aspettare fino al 2030 per vedere se la previsione del prossimo minimo profondo di Gleissberg è corretta. Una tendenza al calo dell’attività solare e della temperatura globale dovrebbe manifestarsi molto prima del punto più profondo dello sviluppo. L’attuale ciclo 23 delle macchie solari di 11 anni con la sua attività considerevolmente più debole sembra essere una prima indicazione della nuova tendenza, soprattutto perché è stato previsto sulla base dei cicli di movimento solare di due decenni fa. Per quanto riguarda la temperatura, solo i periodi di El Niño dovrebbero interrompere la tendenza al ribasso, ma anche El Niños dovrebbe diventare meno frequente e forte. Il risultato di questa ulteriore previsione climatica a lungo termine basata esclusivamente sull’attività solare può essere considerata una pietra di paragone dell’ipotesi dell’IPCC del riscaldamento globale causato dall’uomo.
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Grand Solar Minimum + Pole Shift
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2 pensieri riguardo “E se fosse una nuova piccola era glaciale invece del riscaldamento globale?”