La Risonanza Stocastica e le glaciazioni

[francesco.nucera]

Rifacendomi ad un Topic simile e ad una vecchia discussione sull'argomento era glaciale, volevo illustrarvi il meccanismo della Risonanza Stocastica proposto nel 1981 dal prof. Roberto Benzi (ex mio docente di meteorologia dinamica Roma Tor Vergata), dai prof. Sutera e Vulpiani (Sapienza)per spiegare una ipotesi delle glaciazioni.
La domanda che uno si può porre è SE effettivamente basti una qualsiasi forzatura x fare avvenire una nuova glaciazione.
Come sappiamo, non si è ancora riusciti a capire cosa provocano queste glaciazioni. Ma il prof. Benzi dice questo. "Per mostrare una risonanza stocastica (scoperta molto importante ed utilizzata in molti contesti fisici), un sistema deve essere non-lineare".
Vediamo meglio. Le glaciazioni sono il risultato di oscillazioni climatiche tra stati di equilibrio, possiamo ipotizzare che il tutto si svolga come la pallina nella buca di potenziale.
Come facciamo a tirarla fuori? Prenderla direttamente con la mano, bè ci avevo pensato ma mi sa che è troppo semplice. Come faccio allora a tirare questa pallina dalla buca. Semplice!!! Fornendo energia. La pallina uscirebbe se avesse adeguata energia, ovvero SE l’ampiezza della forzante avesse una sufficiente energia a toglierla dalla buca… Che vuol dire?
Prendiamo un oscillatore non lineare. (consiglio di vedere qui http://it.wikipedia.org/wiki/Moto_armonico in basso la rappresentazione del “Moto armonico forzato con termine di smorzamento”.)
L'oscillatore contiene un termine forzante che sarebbe il pezzo a destra. Se la forzatura è debole, il sistema oscilla in una buca di potenziale e il salto avverrebbe a seconda dell’energia. Ma se nell’oscillatore (nella equazione che lo rappresenta) proviamo ad aggiungere a quel termine forzante, un termine di Forcing Stocastico (chiamato rumore bianco, in gergo) il sistema oscillerebbe. Ma quando il rumore sarebbe nel verso giusto allora il sistema potrebbe fare dei salti da uno stato all’altro. A patto però che la varianza sia alta. Ad esempio, una variazione dell’eccentricità o dell’inclinazione oppure la precessione degli equinozi porterebbe una minore costante solare, dunque fungerebbero da causa scatenante. Ma queste cause da sole non ce la farebbero a produrre le glaciazioni anche se il rumore potrebbe fornire energia per i salti. Ma, se le fluttuazioni fossero tutte nelle stessa direzione, ad esempio degli inverni particolarmente rigidi, questi potrebbero portare il clima verso un nuovo stato. Badate bene che la cosa è improbabile ma NON impossibile. Ed una volta che si è raggiunti questa una nuova condizione sarebbe più semplice da mantenere poiché varierebbe l’albedo data la maggior presenza.
In altre parole, se un segnale è troppo debole per attivare una reazione, una certa misura di “rumore” (acustico, elettronico o climatico che esso sia) può spingere l’effetto inizialmente modesto del segnale oltre la soglia che scatena la reazione. Ma deve trattarsi della giusta misura di rumore però: troppo rumore potrebbe fare “sparare” il sistema in continuità, senza alcun riguardo al segnale; troppo poco rumore può non creare nessuna differenza.