ISOTOPI DELL’OSSIGENO E VARIAZIONI CLIMATICHE Fig.1 caso A)Durante fasi calde il ciclo idrogeologico è completo anche ai poli; Fig.2: foraminiferi con guscio Fig.3 Curva delta O18 dell’ultimo milione di anni
In atmosfera, così come nelle acque oceaniche del nostro pianeta si trovano principalmente due tipi di isotopi dell’ossigeno, O16(99,8%) e O18(0,2%).
Senza addentrarci in disquisizioni puramente tecniche, ciò che intuitivamente si capisce è che l’O18 avendo più “massa” dell’O16 abbia anche un peso maggiore.
Questo fa si che a parità di calore(“energia”) sia più facile far evaporare le molecole di O16più leggere rispetto a quelle di O18 più pesanti.
Durante i periodi caldi del nostro pianeta il bilancio idrologico è tale da mantenere invariato il rapporto tra O18 e O16 in quanto tanta acqua evapora dagli oceani, tanta ne ritorna sotto forma di precipitazioni(Fig1.A)
caso B)Durante fasi fredde, la neve che si accumula ai poli si è impoverita di O18
Diversa è la situazione nei periodi freddi(fasi glaciali), poiché una considerevole frazione di acqua evaporata a basse latitudini(ricca di O16)raggiunge i poli dove si accumula sotto forma di precipitazione nevosa creando delle calotte polari sempre più voluminose e in continua espansione(Fig 1.B)
A causa di questo accumulo di acqua ricca di O16intrappolata ai poli, la sua concentrazione negli oceani diminuisce progressivamente durante tutto il periodo glaciale per poi risalire durante una fase interglaciale che permette la fusione delle calotte e il ritorno e rimescolamento di quest’acqua ricca di O16 con quella oceanica facendo ritornare la concentrazione dell’isotopo leggero ai livelli pre-glaciali.
Grazie alla variazione di questo rapporto isotopico siamo quindi in grado di risalire e ricostruire per milioni di anni il clima terrestre e le varie fasi glaciali-interglaciali che si sono susseguite nel tempo compreso la loro intensità.
Rimane ancora un problema: dove possiamo ricavare queste informazioni e i rapporti isotopici del passato?
Ebbene esiste una classe di protozoi eucarioti ameboidi che prendono il nome di foraminiferi che fin dal tempo della loro comparsa sulla terra circa 500 milioni di anni fa invasero e invadono tutt’oggi l’ambiente marino ed oceanico adattandosi a diverse condizioni ambientali.
Durante il loro breve ciclo vitale essi sono in grado di costruirsi un guscio di carbonato di calcio(CaCO₃)utilizzando gli elementi presenti nell’ambiente in cui vivono, tra cui anche l’ossigeno marino(Fig.2). Giunti alla morte i loro gusci si depositano sui fondali andando a formare spessi strati sedimentari di calcite(calcare).
Partendo dal presupposto che la composizione isotopica dell’ossigeno nel carbonato di calcio (CaCO₃) del guscio o dello scheletro di foraminifero è controllata essenzialmente dalla composizione isotopica dell’acqua oceanica del momento in cui si è formato, ecco quindi che andando a perforare ed estraendo carote di tali sedimenti dai fondali oceanici è possibile avere un elevato numero di strati calcarei che conservano al loro interno il rapporto isotopico dell’ossigeno marino del periodo nei quali si sono formati.
Tenendo presente che la variazione nella concentrazione isotopica dell’ossigeno è dell’ordine del (0/00) e che gli scienziati preferiscono comparare il rapporto presente nei campioni con il rapporto di una campione standard ben preciso e conosciuto come SMOW(standard mean ocean water) ecco che si giunge a questa formula da cui ricavano un valore in parti per mille detto δO18 così ricavato:
Delta può essere positivo o negativo e rappresenta la variazione in parti per mille del campione rispetto allo standard.
Grazie a questo metodo si è riusciti a ricostruire e confrontare una notevole serie storica della variazione marina del rapporto tra O18 e O16 .
Sono stati riconosciuti e classificati finora 103 stadi isotopici marini(MIS) di oscillazione delle temperature, indicati a partire dall’attuale stadio MIS_1.
Dando uno sguardo alla curva(fig.3) che rappresenta l’andamento δO18 nei sedimenti marini dell’ultimo milione di anni:
e tenendo presente tutto il ragionamento fatto si giunge alla conclusione che a valori alti di δO18 corrispondono periodi freddi(glaciali), viceversa valori bassi corrispondono a periodi più caldi(interglaciali).
Grazie all’utilizzo di questa tecnica isotopica gli scienziati sono riusciti a dimostrare che tutto il recente passato geologico del nostro pianeta è stato caratterizzato da una ciclica e consistente variabilità climatica dovuta a innumerevoli cause naturali.
clima
CO2 ad oltre 400 parti per milione…mai così alta da 3 Milioni di anni
Gia dai mesi di aprile e maggio 2013 nella stazione meteorologica di Mauna Loa(lontana da qualsiasi perturbazione locale umana e non) è stata osservata e superata la soglia di 400 parti per milione di anidride carbonica nell’atmosfera terrestre.
Tale dato è molto importante e significativo dal momento che era da più di 3 milioni di anni che nell’atmosfera terrestre non si raggiungeva tale valore.
Secondo le indagini geochimiche l’ultima volta che si erano toccati livelli comparabili di CO2 simili a quelli attuali è stato durante il Pliocene,circa 5 milioni di anni fa, quando la nostra specie non era ancora comparsa, la Terra era più calda di 2-3 gradi rispetto a oggi e i livelli marini più
elevati di 25 metri.
Se noi proviamo dare uno sguardo all’andamento della CO2 negli ultimi 65 milioni di anni proveniente dai gusci di foraminiferi oceanici ci accorgiamo che vi sono stati periodi come per esempio tra paleocene ed eocene dove le concentrazioni di questo gas erano enormemente superiori rispetto quella attuale e del pliocene.
Mentre possiamo notare come il valore di 400ppm raggiunto pochi mesi fa si avvicini al massimo valore toccato durante il periodo pliocenico.
Fonte: http://www.alpineanalytics.com/Climate/DeepTime/WebDownloadImages/CenozoicCO2-7.5w.600ppi.png
Di seguito vorrei riportare un’immagine che rappresenta la differenza di temperatura tra il clima pre-industriale e quello pliocenico.Noteremo come una maggiore presenza di CO2 ben si correli con temperature più elevate del pianeta durante il periodo del medio pliocene.
Ecco quindi che possono cominciare a sorgere timori riguardanti il cambiamento climatico nei prossimi decenni visto che la concentrazione di CO2 si sta avvicinando sempre più verso il massimo pliocenico.
Può tale immagine riguardante le temperature superficiali plioceniche suggerire come potrebbe diventare il clima terrestre in un futuro forse non troppo lontano?
Purtroppo vi sono solo molte teorie e poche certezze;attendiamo dalla scienza del clima nuove importante scoperte e risposte che possano rendere più chiara la comprensione e la previsione del clima futuro.
LUCA MAFFEZZONI
L’incredibile inverno Europeo del 1709.
PREMESSA:tale articolo è ben lungi dall’essere un’articolo scientifico in quanto si basa solo su di un’ipotesi possibile presa in considerazione dall’autore.
Per essere definito scientifico necessiterebbe di dati sperimentali e una grande ricerca di archivi storici nonchè dal punto di vista matematico andrebbero considerate le cosidette “condizioni al contorno”di cui l’autore non possiede alcun dato.
LA PEG
La piccola era glaciale(PEG) è un periodo che va dalla metà del 1400 fino alla metà del 1800 in cui ci fu un brusco abbassamento della temperatura che coinvolse l’intero emisfero boreale.
In questo periodo molti ghiacciai si espansero fino a raggiungere i fondi valle e ne nacquero di nuovi la cui estensione raggiunse il culmine intorno alla metà del XIX secolo.
Le cause predominanti di tale era glaciale sono probabilmente da ricercarsi nella diminuzione dell’attività solare e nell’aumento della attività vulcanica che caratterizzò tale periodo.
Inoltre vari indizi confermerebbero che un’ulteriore causa di tale raffreddamento sia da attribuire ad un rallentamento nella circolazione termoalina che avrebbe influenzato in maniera sensibile la Corrente del Golfo.
Tale corrente potrebbe essere stata rallentata dall’immissione di un grande quantitativo di acqua fredda nell’oceano Atlantico settentrionale a causa dello scioglimento dei ghiacci provocato dal rialzo termico verificatosi nel precedente periodo noto come Periodo caldo medievale(Optimum medievale), durante il quale una considerevole parte dei ghiacciai artici e alpini subirono una brusca ritirata.
MINIMO DI MAUNDER
Quest’era glaciale fu caratterizzata da numerosi inverni rigidi ed estati molto più fresche delle attuali raggiungendo il suo culmine durante il MINIMO DI MAUNDER.
Tale è il nome che viene dato al periodo che va dal 1645 al 1715 nel corso del quale si verificarono gli inverni Europei più rigidi degli ultimi 1000 anni.
L’attività solare di cui conosciamo solo gli ultimi 400 anni fece registrare i suoi valori più bassi durante il MINIMO Dì MAUNDER con un numero di macchie solari che andò azzerandosi proprio in quegli anni per poi risalire intorno al 1700.
Un basso numero di macchie solari indica una bassa attività da parte della nostra stella che sicuramente durante tale epoca visse un periodo di spiccata quiescenza inviando meno calore al nostro pianeta.
INVERNO 1709
Fu proprio durante il minimo di Maunder e in particolar modo nei mesi di gennaio e febbraio del 1709 che sull’Europa si abbatte l’inverno più gelido degli ultimi 500 o forse 1000 anni.
Tutto ebbe inizio nel dicembre 1708 quando il freddo si impadronì della Russia portando un gelo inusuale anche per tali regioni. Durante tale periodo iniziò a formarsi sulle pianure della Jacuzia e sulle lande desolate dell’estrema Russia nord orientale un anticiclone siberiano robusto e ben strutturato.
Tale anticiclone insieme al suo mare di aria densa,pellicolare e gelida nella notte del 5 gennaio 1709 irruppe in Europa.
Seguirono circa 60 giorni glaciali e terribili per la maggior parte dell’Europa centrale e mediterranea.
Per circa un mese,dopo tale ondata di gelo la temperatura rimase anche a quote basse,costantemente sotto zero con punte sino oltre i -20°C in molte città Europee.
Restarono escluse da questa incredibile ondata di gelo Islanda e la Groenlandia dell’ovest assieme alla parte orientale della Turchia.
Laddove però questa sfuriata colpi lasciò profonda impressione nei contemporanei e moltissimi sono gli indizi e ricordi presenti in letteratura che si rifanno a tale evento.
In poche ore in tutta Europa gelarono pozzi,fiumi e laghi e le navi rimasero intrappolate nei porti circondate dai ghiacci e persino in Portogallo, a Lisbona ghiacciò la foce del fiume Tago.
Peggio andò alle città del centro Europa dove per oltre un mese le vie di comunicazione rimasero chiuse e le temperature notturne oscillavano tra i -30 e -40°C
A fine mese vi fu una timida risalita delle temperature,ma ad inizio Febbraio il gelo ritornò anche se non ai livelli precedenti .Continuò anche a marzo e ad aprile nelle regioni del nord dove si registrarono gelate sino nel mese di luglio.
IN ITALIA
Nel nostro Paese il vento polare arrivò sotto forma di bora e tramontana a spazzare le coste orientali italiane nella notte dell’Epifania facendo crollare le temperature e congelando in poche ore tutti i canali della laguna Veneta.
Nei tre giorni successivi su tutto il Nord e parte del centro nevicò incessantemente e le strade nonché altre vie di comunicazione si resero impercorribili e i trasporti furono costretti a fermarsi.
A Roma tra il 6 e 24 gennaio nevicò 10 volte e in pianura Padana si raggiunse il metro e mezzo di neve.
Molti fiumi come l’Adige e il Po’ gelarono a tal punto che potevano essere utilizzati come vie di comunicazione per cavalli e carri.
Nelle campagne le piante vennero letteralmente seccate dal gelo e furono danneggiati irrimediabilmente interi ettari di Ulivi e piante da frutto che perirono di fronte a temperature che in certi casi si portarono vicino ai -40°C portando persino il Lago di Garda a ghiacciarsi ed essere percorribile da carri e cavalli.
Tale morsa del gelo proveniente da Est strinse l’intera penisola sotto una vera cupola di ghiaccio dove persino i porti come Genova e Livorno furono bloccati a causa del ghiaccio e delle forti mareggiate.
La durata dell’evento non fu meno della sua intensità e per oltre un mese quasi ogni via di comunicazione rimase impraticabile ed insieme agli scarsi raccolti dell’estate precedente e ai prezzi dei generi alimentari che schizzarono alle stelle cominciò ad affacciarsi l’incubo della carestia e le morti furono a migliaia nel paese.
CONSEGUENZE E BILANCI DI TALE EVENTO
L’inverno del 1709 si abbatté come un flagello sulle popolazioni dell’Europa Occidentale;un’ondata di freddo mai vista a memoria d’uomo e mai più ripetutasi in quelle proporzioni nei successivi tre secoli.
Il prezzo da pagare fu altissimo; la maggior parte delle riserve alimentari andò consumata e ben presto ne seguì una forte carestia che assieme alle malattie bronco-polmonari dovute al gelo che si trasformarono in epidemie portò ad un bilancio di morti finale spaventoso.
Alla fine si contarono più di un milione di morti in tutta Europa e una drastica diminuzione nel numero delle nascite che furono causa della lenta ripresa demografica dei decenni successivi.
CAUSE E DESCRIZIONE DEL FENOMENO DAL PUNTO DI VISTA METEO-CLIMATICO
Pare ovvio che durante l’epoca in cui avvenne l’evento non si avessero ne strumenti in grado di prevedere o riprodurre tramite carte meteorologiche topografie assolute di isobare o isoipse e ne si fosse a conoscenza degli importanti indici teleconnettivi che influenzano il clima a livello planetario.
Gli unici dati che ci provengono da quel periodo sono le temperature registrate nelle varie città Europee durante tutte le giornate in cui perdurò l’ondata di gelo.
Cerchiamo dunque eventi più recenti e scientificamente meglio documentati in cui le temperature sull’Europa centrale siano paragonabili a quelle di quell’epoca e in tal modo saremo in grado tramite il confronto di ricostruire il possibile quadro barico sull’Europa durante il periodo in cui si manifestò tale evento.
Ciò che balza subito all’occhio sono in particolare 3 inverni del secolo scorso durante i quali su gran parte dell’Europa si scagliarono 3 ondate di gelo di notevole intensità che sono rispettivamente quella del febbraio 1929,febbraio 1956 e gennaio 1985 che fu la più intensa per quanto riguarda l’Italia dove si raggiunsero temperature simili (ma comunque distanti) rispetto al gennaio 1709.
Possiamo notare come durante tutti e 3 gli eventi la figura barica che ha portato il gelo sull’Europa occidentale sia stato l’arrivo dell’Anticiclone Russo Siberiano;un centro di alta pressione di origine termica che si forma per irraggiamento e staziona durante i mesi invernali sulle sconfinate pianure della Russia nord Orientale ove le temperature possono scendere ben oltre i 60°C al di sotto dello zero e il cui bordo occidentale grazie ad alcune particolari situazioni sinottiche può come nei tre casi citati distendersi e fluire insieme alle sue gelide correnti fin sull’Europa centrale e meridionale.
Siccome i tre eventi hanno cause simili e quindi dinamiche simili basterà prenderne uno in esame e in particolare il più recente per poter capire e risalire ad una carta dei geopotenziali che mi descriva il quadro barico presente sull’Europa durante il gennaio del 1709.
Cosa accadde dunque durante il gennaio del 1985 di simile a ciò che avvenne nello stesso mese nel 1709?
In prima battuta possiamo affermare con estrema certezza che nei giorni precedenti alle ondate di gelo delle 2 annate l’Anticiclone delle Azzorre si sia spinto tramite moto meridiano verso più alte latitudini fino a raggiungere il territorio Islandese facendo scorrere sul proprio bordo più orientale masse artico-russe molto fredde che si diressero e colpirono prima l’Europa centrale e poi l’Italia.
Mappa geopotenziale riassuntiva a 850hPa dei giorni 7-8-9 gennaio 1985 sull’Europa
Nei giorni successivi durante l’evento del 1985 il centro di alta pressione si espanse fino a raggiungere i paesi scandinavi ed in particolare la Norvegia e la Svezia andando cosi a dare vita alla configurazione cosiddetta SCAND + che fu foriera di correnti gelide continentali prelevate direttamente dal continente russo che attratte appunto dall’alta pressione Scandinava si riversarono su tutto il continente centro Europeo facendo crollare le temperature.
Mappa geopotenziale riassuntiva dei giorni 11-12-13-14 Gennaio 1985. Si può osservare l’Anticiclone Scandinavo che risucchia masse di aria fredda continentale direttamente dalla russia convogliandole verso il centro Europa
I dati riguardanti le temperature minime e massime giornaliere delle principali città scandinave durante la seconda parte dell’evento del 1709 fanno presupporre che anche in quel caso molto probabilmente si verificò la stessa configurazione barica in quanto le temperature registrate nelle città nordiche erano di gran lunga maggiori rispetto alle gelide punte che si toccarono nel resto dell’Europa centrale e Meridionale.
Ecco quindi che masse d’aria fredde da Est e la formazione concomitante di minimi barici sul mare di Corsica furono il mix letale che in tutti e due gli eventi considerati portò copiose nevicate su quasi tutto il territorio Italiano.
L’unica differenza che caratterizzò l’evento del 1709 rispetto a quello dell’inverno del 1985 fu probabilmente una maggiore pervasività dell’Anticiclone Delle Azzorre alle alte latitudini che convogliò masse d’aria ancora più gelide provenienti dalle steppe russe sull’intero vecchio continente escluso Islanda,scozia e comparto Scandinavo.
BIBLIOGRAFIA:
http://www.wikipedia.it
http://www.meteogiornale.it
http://www.eventiestremiedisastri.it
http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/composites/day/
http://www.meteogiuliacci.it
R.Finzi :Le meteore ed il frumento. Clima agricoltura meteorologia a Bologna nel 700,Milano(1986)
Luca.M:Che tempo che farà. Breve storia del clima con uno sguardo al futuro,Milano(2009)
Meteo Calcinato per il fine settimana
In generale per il fine settimana ci aspettiamo un tipo di tempo stabile con clima gradevole.le massime si aggireranno intorno ai 30 gradi mentre le minime intorno ai 20°C.
VENERDì:
Condizioni di cielo sereno o poco nuvoloso.temperature massime intorno ai 30 gradi e minime sotto i 20°C.
SABATO:
Condizioni di altapressione con tempo bello e stabile.temperature invariate rispetto al giorno precedente.
Promontorio anticiclonico africano che ricopre interamente la nostra penisola
DOMENICA:
Giorno fotocopia rispetto a quello precedente con minime che si aggireranno intorno ai 20 °C.
Clima,secondo NOAA il sesto più caldo dal 1880
Emisfero nord molto caldo
Luglio 2013 secondo il dati di temperatura combinata dell’agenzia statunitense NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) è stato il sesto più caldo di sempre da quando esistono le registrazioni e cioè dal 1880 con un valore che si attesta intorno ai 16.5°C, 0,61° al di sopra della media mensile dell’ultimo secolo.
Record no,ma la terra è molto calda!
Oltre a ciò è stato il 341/o mese consecutivo con temperatura globale al di sopra della media del ventesimo secolo.
Come possiamo vedere dall’immagine NOAA i luoghi maggiormente interessati da anomalie positive di temperatura nell’emisfero boreale sono stati il giappone l’europa centrale la russia più settentrionale i territorii dell’est e ovest degli stati uniti e parte dell’alaska occidentale.
E l’emisfero australe?
Per quanto riguarda l’emisfero australe si può notare come luglio si stato sopra media anche su tutta l’australia classificandosi come il quarto più caldo dall’inizio delle registrazioni dopo aver vissuto nei mesi precedenti l’estate meteorologica più calda che il paese ricordi.
Anche in nuova zelanda il mese si è posizionato al quarto posto tra quelli più caldi.
CLIMATE, GIS AND DATA SCIENCE 
