ENSO 2016 e sbilancio radiativo "monstre"

[steph]

Mi sembra allora ci sia qualcosa che mi sfugge. Come fa l'heat content, se si riferisce alla massa oceanica ad essere un istantanea del bilancio radiativo?

Tutti conosciamo l'enorme inerzia termica degli oceani, quindi a me questa cosa sembra paradossale. Posso capire tirare in ballo l'heat content per valutare il trend al riscaldamento globale (il surplus energetico viene incamerato dagli oceani che via via lo rilasciano in momenti successivi) ma sinceramente affermare l'esatto contrario, come se l'oceano fosse una lastra di alluminio, mi sembra poco comprensibile. Forse allora ci si riferisce all'heat content in superficie? (pochi cm di spessore?). Ma se è così allora dovrebbe tanto aumentare quanto diminuire in tempi brevi, così come lo fa la T oceanica di superficie.

Lo è se si considera l'heat content per quello che in realtà rappresenta e non per quello che si pensa potrebbe essere: una misura del contenuto di energia del sistema. Per cui è una spia del budget radiativo globale. Se - come sta succedendo - al toa l'energia che entra nel sistema supera quella che esce, significa che siamo di fronte ad uno sbilancio che nella stragrande maggioranza (circa il 90%) si accumula negli oceani, perché l'acqua ricopre la maggior parte della superficie del pianeta, ha un'enorme capacità termica (circa 1000 volte superiore a quella dell'aria), ha una forte abilità ad irradiare a sua volta energia ed ha un albedo nettamente più basso rispetto a quello del pianeta e perciò una forte propensione ad assorbire larga parte dell'energia che entra nel sistema. Gli oceani sono come un serbatoio, in tal senso.
Si stima che oltre i 3/5 dell'energia accumulata sia finita nella parte più superficiale dell'oceano (circa i primi 700 m), circa 1/3 nella parte più profonda (al di sotto dei 700 m) e il rimanente decimo circa dello sbilancio radiativo abbia contribuito a riscaldare atmosfera e terraferma e a fondere ghiacci continentali e marini.

FigBox3.1-1.jpg

[Copernicus64]

Lo è se si considera l'heat content per quello che in realtà rappresenta e non per quello che si pensa potrebbe essere: una misura del contenuto di energia del sistema. Per cui è una spia del budget radiativo globale. Se - come sta succedendo - al toa l'energia che entra nel sistema supera quella che esce, significa che siamo di fronte ad uno sbilancio che nella stragrande maggioranza (circa il 90%) si accumula negli oceani, perché l'acqua ricopre la maggior parte della superficie del pianeta, ha un'enorme capacità termica (circa 1000 volte superiore a quella dell'aria), ha una forte abilità ad irradiare a sua volta energia ed ha un albedo nettamente più basso rispetto a quello del pianeta e perciò una forte propensione ad assorbire larga parte dell'energia che entra nel sistema. Gli oceani sono come un serbatoio, in tal senso.
Si stima che oltre i 3/5 dell'energia accumulata sia finita nella parte più superficiale dell'oceano (circa i primi 700 m), circa 1/3 nella parte più profonda (al di sotto dei 700 m) e il rimanente decimo circa dello sbilancio radiativo abbia contribuito a riscaldare atmosfera e terraferma e a fondere ghiacci continentali e marini.

FigBox3.1-1.jpg

su questo siamo d'accordo (anche se lo sbilancio radiativo rilevato dal TOA presenta enormi margini di incertezza a fronte del valore di sbilancio molto basso registrato di circa 0.6 W/m2).

Il punto è che non sempre interessa il trend. Proprio le forti oscillazioni del bilancio radiativo in entrata e in uscita sul breve termine non sono spiegabili attraverso l'heat content ma per esempio (ed è questo il senso del thread) dalle variazioni della copertura nuvolosa.

Ricapitolando:

1) Se, come sembra, la copertura nuovolosa (rilevata come cloud water anomaly) è fortemente aumentata a seguito di questo Nino (e questa come abbiamo visto è ben anticorrelata con i valori short wave radiation in entrata) quali saranno le ripercussioni?

2) se come sembra, il comportamento della copertura nuvolosa è stato assai differente rispetto alle oscillazioni ENSO precedenti, ciò da cosa potrebbe essere determinato?

Il punto è che secondo me ci troviamo di fronte a un cambiamento che potrebbe essere legato ai processi di evaporazione e condensazione delle nubi probabilmente condizionato dall'attività solare. Quando questa è bassa il fenomeno ENSO produce un risultato che è opposto a quando l'attività solare è alta. Ripeto, è solo una mia ipotesi.

Non sono domande di poco conto perchè secondo me il fenomeno ENSO è uno degli snodi centrali quando si parla di variazioni climatiche ed è un rilevatore di come l'atmosfera reagisce ai forcing radiativi e oceanici.

Giusto per riportare l'attenzione sull'argomento del thread.

[steph]

Spiegazione bella ed elegante che, però, temo, non spieghi tutto.

Solito grafichetto. Una è la serie ONI, indicatore di Niño: a valori positivi e alti corrisponde Niño. L'altra indica la differenza di concentrazione di CO2 tra un mese e l'anno prima. Il valore a marzo 1970, per esempio, è dato dalla differenza tra la concentrazione a marzo 1970 e marzo 1969. E' vero che, in certi momenti (in particolare nel 1998) si vede la serie CO2 che tocca un picco poco dopo l'episodio di Niño. Lo stesso, presumibilmente, sta accadendo per i mesi che vivivamo ora.
Ciò detto, però, alcune cose vanno notate. Il Niño del 1982 è stato "bucato" dalla CO2 che non mi pare che abbia risposto in maniera analoga a quanto fatto nel '98. Nel periodo successivo al '98, poi, la CO2 è rimasta abbastanza ferma, senza le variazioni che aveva nei decenni precedenti.

Allegato 431610

La spiegazione potrebbe essere da ricondurre nelle "perturbazioni" radiative apportate nel 1982 e pure nel 1991. Quegli anni sono stati connotati dalle eruzioni vulcaniche di El Chicon (1982) e del Pinatubo (1991). La prima, più debole, si è sovrapposta all'azione del terzo più intenso Nino del periodo di riferimento (dopo quello attuale e del 1997/98). La seconda, decisamente l'eruzione più intensa del XX secolo, si è sovrapposta ad un evento di Nino di moderata intensità (quello del 1991/92). La conseguenza è stata una mancata "risposta" della CO2 nel 1982/83 e addirittura di un comportamento opposto (rateo di crescita negativo) nel 1991/92.

Le eruzioni vulcaniche di una certa intensità (soprattutto quelle tropicali) perturbano massicciamente il geosistema e lo fanno in modo assai più invasivo di quanto si potrebbe supporre: per es. incidono sui flussi di radiazione in entrata, diminuendo la radiazione diretta ma aumentando quella diffusa in modo tale da indurre un aumento della fotosintesi e dell'associata efficacia nell'assorbimento naturale di CO2 da parte della biosfera. Perciò, si nota un aumento del rateo di stoccaggio del carbonio.

Dopo il 98, io noto a grandi linee il consueto comportamento, in associazione agli eventi di Nino e di Nina. Gli unici casi un po' anomali (a parte quelli citati sopra), sono quelli attorno al 1980 e al 2012.

Il primo grafico sotto è preso da un lavoro di Sarmiento e Gruber, con inseriti simboli miei.
Il secondo è il tuo con le frecce nere all'insù in corrispondenza degli eventi di Nino (lunghezza freccia più o meno correlata all'intensità dei vari eventi), quelle grigie all'ingiù in corrispondenza delle eruzioni del Chicon e del Pinatubo.

Schermata 2016-04-01 a 17.53.17.png Schermata 2016-04-01 a 18.01.56.png

[steph]

su questo siamo d'accordo (anche se lo sbilancio radiativo rilevato dal TOA presenta enormi margini di incertezza a fronte del valore di sbilancio molto basso registrato di circa 0.6 W/m2).

Il punto è che non sempre interessa il trend. Proprio le forti oscillazioni del bilancio radiativo in entrata e in uscita sul breve termine non sono spiegabili attraverso l'heat content ma per esempio (ed è questo il senso del thread) dalle variazioni della copertura nuvolosa.

Ricapitolando:

1) Se, come sembra, la copertura nuovolosa (rilevata come cloud water anomaly) è fortemente aumentata a seguito di questo Nino (e questa come abbiamo visto è ben anticorrelata con i valori short wave radiation in entrata) quali saranno le ripercussioni?

2) se come sembra, il comportamento della copertura nuvolosa è stato assai differente rispetto alle oscillazioni ENSO precedenti, ciò da cosa potrebbe essere determinato?

Il punto è che secondo me ci troviamo di fronte a un cambiamento che potrebbe essere legato ai processi di evaporazione e condensazione delle nubi probabilmente condizionato dall'attività solare. Quando questa è bassa il fenomeno ENSO produce un risultato che è opposto a quando l'attività solare è alta. Ripeto, è solo una mia ipotesi.

Non sono domande di poco conto perchè secondo me il fenomeno ENSO è uno degli snodi centrali quando si parla di variazioni climatiche ed è un rilevatore di come l'atmosfera reagisce ai forcing radiativi e oceanici.

Giusto per riportare l'attenzione sull'argomento del thread.

Hai ragione, ho divagato, ma trovo comunque interessanti gli argomenti sollevati.

Tornando quindi on topic: due cosa mi lasciano un po' perplesso.

1) perché ipotizzi che la presunta "anomalia" sia da ricondurre a fattori forzanti esterni al sistema? Non potrebbe essere spiegabile solo con il comportamento stocastico delle fluttuazioni ENSO (o dell'eventuale ruolo giocato dalle oscillazioni oceaniche più lente come la PDO)?
2) se ipotizziamo una qualche influenza forzante, perché pensare solo al sole? Parlavi del 2010: proprio in quel periodo (±1-2 anni) si colloca il picco della maggior immissione di SO2 nella bassa stratosfera dalla grande eruzione vulcanica del Pinatubo del 1991.

Schermata 2016-03-27 a 21.51.18.png

[Copernicus64]

Steph, infatti il bello è discuterne in modo da confrontare varie ipotesi. Magari viene fuori qualcosa che uno all'inizio non aveva neppure preso in considerazione...

Quella delle eruzioni vulcaniche mi sembra in prima istanza valida, anche se tralasciando un attimo il discorso CO2, abbiamo un comportamento che è proprio differente per la risposta specifica della nuvolosità. Questo comportamento già avvenuto nel 2010 e ora ripetutosi in modo anche più enfatizzato, non lo abbiamo prima del 2010 in nessuno dei casi precedenti di Nino.

Semmai, anzi, le eruzioni vulcaniche potrebbero aver avuto un ruolo nel successivo income radiativo dovuto agli episodi di Nina. Infatti il raffreddamento degli oceani tropicali, avrebbe impedito ancor più la risposta di feedback negativo operata dalle nubi dovuta ai fenomeni convettivi in seguito al Nino. In effetti se è vero che al momento il Pinatubo ha avuto un effetto generalizzato di cooling sugli oceani, sul più lungo termine potrebbe aver influito positivamente sul bilancio energetico a causa della minore copertura nuvolosa sugli oceani dopo l'episodio di Nino del 93 e forse in parte dopo quello del '98. Tutto questo in corrispondenza di un attività solare molto elevata. Il livello di SO2 nel periodo attuale (2010) credo abbia interessato anche e soprattutto le alte e medie latitudini, meno i tropici e come ben sai gli effetti sono diversi a seconda della latitudine interessata...e in ogni caso non è paragonabile agli eventi del Chicon e del Pinatubo...

ps. non riesco a vedere l'allegato...

[Copernicus64]

Ora lo vedo, ma mi permetto di dire che quel grafico è proprio una novità... sembrerebbe addirittura maggiore l'immissione di SO2 nel periodo intorno al 2010 rispetto al Pinatubo o al Chicon, che sinceramente è poco credibile per usare un eufemismo.

[Climavariante]

Beh, allora chiudiamo l'argomento perchè è già tutto spiegato e catalogato!

Scherzi a parte, ogni fenomeno ciclico è fatto di feedback interni...durante in Nino si ha una perdita di calore da parte degli oceani in media di 2,86 W/m2 o sbaglio? ...

Questa volta (questa è la mia ipotesi, suffragata dai dati del Cloud water anomaly) pare che questo tipo di risposta sia più robusta, tutto qui. A me sembrava interessante.

Francamente è curioso poi che a Marzo le sst siano in aumento. Quindi mi par di capire che anche il plot che ho postato sia frutto di qualche bias o errore...

durante in Nino si ha una perdita di calore da parte degli oceani in media di 2,86 W/m2 o sbaglio? ...

Che fonte scientifica hai per questo dato?

Questa volta (questa è la mia ipotesi, suffragata dai dati del Cloud water anomaly) pare che questo tipo di risposta sia più robusta, tutto qui

Ti ripeto la domanda che fonte hai anche per questo dato?

sono aspetti cruciali nel ragionamento che stai portando avanti..

ed in tutto questo la capacità termica atmosferica..nei decenni e decenni di successione dei cicli ENSO, non è rimasta la stessa,
e quindi mi aspetto dinamiche di trasferimento energetico nell'interfaccia oceani-troposfera....un po' mutati.

Considerare la troposfera e le sua inerzia termica una qualità costante è un errore.

[steph]

Ora lo vedo, ma mi permetto di dire che quel grafico è proprio una novità... sembrerebbe addirittura maggiore l'immissione di SO2 nel periodo intorno al 2010 rispetto al Pinatubo o al Chicon, che sinceramente è poco credibile per usare un eufemismo.

Sì, è una novità nel senso che è nuovo di pacca. Me lo ha mandato (via tweet) Simon Carn che ho conosciuto durante un seminario sul bicentenario del Tambora l'anno scorso all'Uni di Berna.
Quello che dici è vero solo a metà: è vero che la novità sta nel fatto che - grazie ad un monitoraggio assai più preciso e comparato di prima (serie TOMS, OMI, OMPS così come dati da HIRS, MODIS e AIRS) e soprattutto grazie allo sviluppo della missione CALIPSO dell'ultimo decennio - negli ultimi anni è stato possibile "scandagliare" in modo più efficace la sensibile quota che sta fra i 10 e i 15 km (alta troposfera-bassa stratosfera, UTLS). Quel che emerge è che, sebbene il periodo post-Pinatubo sia spesso definito come un lasso di tempo piuttosto quiescente dal punto di vista delle immissioni di solfato di origine vulcanica in stratosfera, molte piccole e medie eruzioni (VEI 3-4) negli ultimi 15 anni hanno immesso quantitativi significativi di SO2 nell'UTLS, raggiungendo un picco fra il 2008 e il 2011. Il Pinatubo è stata una forte eruzione (VEI 6) piuttosto puntuale (rapida e breve nel tempo) con grossa immissione di SO2 (∼15-20 Tg). Le più piccole eruzioni del XXI secolo sono state tutte più deboli (VEI 2-4, la più potente è stata quella del Nabro del 2011, VEI 3-4, ∼2 Tg di SO2 immessi) ma piuttosto frequenti e continue cumulando valori di SO2 nell'UTLS, modulando così il background dello spessore ottico degli aerosol stratosferici e perturbando il flusso di radiazione solare entrante.

Però e perciò no, non è stato superiore l'immissione di SO2 nel 2010 rispetto al 1991, ma va tenuto conto di quel che è stato rilevato.

Schermata 2016-03-27 a 21.54.28.jpg

http://www.sciencedirect.com/science...77027316000032
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/1...61541/abstract

[Billystrom]

durante in Nino si ha una perdita di calore da parte degli oceani in media di 2,86 W/m2 o sbaglio? ...

Che fonte scientifica hai per questo dato?

Questa volta (questa è la mia ipotesi, suffragata dai dati del Cloud water anomaly) pare che questo tipo di risposta sia più robusta, tutto qui

Ti ripeto la domanda che fonte hai anche per questo dato?

sono aspetti cruciali nel ragionamento che stai portando avanti..

ed in tutto questo la capacità termica atmosferica..nei decenni e decenni di successione dei cicli ENSO, non è rimasta la stessa,
e quindi mi aspetto dinamiche di trasferimento energetico nell'interfaccia oceani-troposfera....un po' mutati.

Considerare la troposfera e le sua inerzia termica una qualità costante è un errore.

Leggevo....,perdonate l'inserimentoma, la perdita di calore non s'avrebbe solo sul Pacifico e quindi nel o in un bilancio eventuale di "perdita"globale, non s'ha conto pero' delle correnti degli altri oceani che possono contribuire nella fase ENSO, a sbilanciare il/un transfert energetico mari-atmosfera, di scala globale?

[Copernicus64]

durante in Nino si ha una perdita di calore da parte degli oceani in media di 2,86 W/m2 o sbaglio? ...

Che fonte scientifica hai per questo dato?

Questa volta (questa è la mia ipotesi, suffragata dai dati del Cloud water anomaly) pare che questo tipo di risposta sia più robusta, tutto qui

Ti ripeto la domanda che fonte hai anche per questo dato?

sono aspetti cruciali nel ragionamento che stai portando avanti..

ed in tutto questo la capacità termica atmosferica..nei decenni e decenni di successione dei cicli ENSO, non è rimasta la stessa,
e quindi mi aspetto dinamiche di trasferimento energetico nell'interfaccia oceani-troposfera....un po' mutati.

Considerare la troposfera e le sua inerzia termica una qualità costante è un errore.

Lo dovresti chiedere a elz non a me. Infatti mi riferivo a un suo intervento. Quindi personalmente non ho dati precisi.

Si sa comunque che la fase di Nino produce uno sbilancio radiativo negativo, non positivo. Il contrario avviene durante la Nina, perchè l'oceano tropicale raffreddandosi fa decrescere i fenomeni convettivi e quindi aumenta la superficie esposta all'irradianza solare. Quindi meno albedo e incameramento del surplus radiativo negli oceani. Ovviamente il tutto si traduce in condizioni "standard" ad un bilancio più o meno neutrale dopo ogni oscillazione.

Probabilmente l'aumento di Co2 favorisce il riscaldamento e quindi di i fenomeni convettivi. Il fatto è che fino ai primi anni 2000 ha prevalso un surplus radiativo positivo dopo ogni fenomeno ENSO. Ora questo sbilancio sembra avere cambiato di segno. Mi riferisco in particolare alla Short Wave Radiation, quella condizionata soprattutto dalla copertura nuvolosa.

Se fosse la Co2 (ma dubito vista la rapidità del cambiamento) potrebbe trattarsi comunque un tipo di feedback negativo, quindi "benvenuto" per lo stato di salute del pianeta. Siccome invece questo cambiamento avviene dopo un cambio di regime dell'attività solare da alta a bassa, questo mi fa pensare ad un qualche effetto legato ai vari meccanismi legati all'influenza solare sul clima. Il risultato finale non lo sappiamo, nel senso che io stesso dubito (qualora fosse questo il caso) che questa influenza possa essere decisiva per un cambio di rotta del GW. Magari per un pò rimaniamo sugli stessi valori di anomalia, almeno è quello che spero...