Metodo di Previsione del Massimo Solare e sua Applicazione al Solar Cycle 24

[4ecast]

Come ben sapete, il minimo del ciclo undecennale che si stia spingendo molto più in là delle previsioni ufficiali (lo vedevano cadere durante il 2007), sta inducendo molti scienziati ad esporsi per una previsione dell’intensità del prossimo massimo ben al di sotto dei precedenti.
Anche il nostro gruppo non poteva esimersi da questo tipo di attività e lo ha fatto con la collaborazione del Climate Prediction Staff di M3V che vorrei quì ringraziare. L'articolo completo è uscito sulla rivista InMeteo, numero di aprile.


In questo topic anticipiamo solo alcuni contenuti e terremo aggiornato il td perchè, come vedrete, lo strumento fornisce una previsione in progress che diventa via via più accurata man mano che arrivano i dati sul minimo solare precedente.


Quello proposto è un metodo di previsione e dunque va al di là della singola previsione e dunque anche del singolo ciclo 24. Ovviamente il prossimo ciclo permetterà una prima validazione del metodo.
Lo strumento tecnico su cui si basa è il ciclo “smoothed” delle macchie solari (Smoothed Sunspot Cycle, SSC). E' stato osservato che a seconda della curva di discesa del ciclo precedente, la rampa di salita del ciclo da stimare fa si che il massimo sia più alto di quello precedente se la discesa è più ripida e la valle è più stretta. Analogamente, è stato osservato come il massimo sia più basso di quello che lo precede se la discesa è più dolce e la valle è più ampia.





Questo ha un preciso significato nello spazio delle derivate (derivata prima e seconda). Lascio gli ulteriori approfondimenti a Giacomo dell'Università di Reading, coautore dell'articolo, mentre tutti gli interessati sono invitati alla lettura dell'articolo.

[terence88z]

Veramente interessante!
Sarà messo subito alla prova con il nostro ciclo!

Secondo il modello il prossimo massino dovrebbe risultare abbastanza basso, visto che la pendenza dell'SSM è stata molto dolce!

[terence88z]

E credo anche che se verrà confermata questa dipendenza matematica, sarà possibile prevedere con questo modello quasi con esattezza il periodo in cui cade il massimo solare.

[giacomo]

E credo anche che se verrà confermata questa dipendenza matematica, sarà possibile prevedere con questo modello quasi con esattezza il periodo in cui cade il massimo solare.

Sì indubbiamente! Era più appealing lo studio dell'intensità, ma nel futuro si potrà calcolare anche una proiezione sulla durata.

[Marco.Iannucci]

Ma perchè non si stimavano già così i cicli solari?

[giacomo]

Prima di dare la previsione per il prossimo massimo solare volevo postare qualche esempio per far capire ai fini pratici di cosa stiamo parlando.

Qui di seguito il primo: è il ciclo 11, il quinto dopo il minimo di Dalton (cicli 5 e 6). Come si vede, tenendo presente l'introduzione al lavoro fatta da Andrea, le due derivate sono state graficate (in basso in figura) in modo da vedere più facilmente come la pendenza e la valle del ciclo possono produrre una previsione del massimo successivo.



Il percorso è segnato dagli anni e si vede come, all'avvicinarsi del minimo (1878), l'orbita tracciata tenda a convergere verso il centro.
Si trasforma tale semplice osservazione in formula e si ottiene, per il ciclo successivo, un massimo di 66+/-25 sunspots.

Si va a vedere come il ciclo 12 si comporta e si ottiene una ottima previsione.

[giacomo]

Altro esempio (da notare che nell'articolo di InMeteo ne sono presenti altri direttamente legati al ciclo di Dalton).

Questo è il ciclo 16, è l'ultimo relativamente debole prima della lunga serie di cicli solari intensi che ci accompagneranno fino ad oggi...



Questa volta l'orbita diverge, segno di un massimo successivo sicuramente più intenso. La previsione è di 136+/-11 sunspots (da ricordare, il dato è mensile). Previsione azzeccata anche stavolta.



Tutti i massimi (su 23) sono esattamente previsti, 2 esclusi (ma anche per questi la previsione non si discosta poi molto considerando la banda di errore).

[giacomo]

Ma perchè non si stimavano già così i cicli solari?

Se vuoi un grosso limite di tale metodologia è che bisogna aspettare fino al raggiungimento del minimo per fare una previsione completa del massimo successivo. Ciò però non vieta di fare stime già prima (diciamo, per una certa affidabilità, dalla seconda parte della discesa dal massimo precedente: lo si può verificare negli esempi che ho postato).

Poi c'è da dire che è stato fatto solo una sorta di hindcast, mai nessuna previsione real time. E' ora che il metodo è messo alla prova!

[Marco.Iannucci]

Se vuoi un grosso limite di tale metodologia è che bisogna aspettare fino al raggiungimento del minimo per fare una previsione completa del massimo successivo. Ciò però non vieta di fare stime già prima (diciamo, per una certa affidabilità, dalla seconda parte della discesa dal massimo precedente: lo si può verificare negli esempi che ho postato).

Poi c'è da dire che è stato fatto solo una sorta di hindcast, mai nessuna previsione real time. E' ora che il metodo è messo alla prova!

Speriamo si riveli efficace.

[giacomo]

Questo è invece il ciclo (n 7) che di fatto decreta la fine del minimo di Dalton. Si viene da 2 cicli di fila estremamente bassi (il 5 e il 6), con SS minori di 50 (sul ciclo smoothed) nel punto di massima attività.
Il ciclo 7 (in figura) dà timidi segnali di vita, attestandosi sui 60 SS, ma non è questa la peculiarità di tale ciclo. Ciò che lo contraddistingue nettamente dai 2 precedenti è proprio il comportamento della sua discesa dal massimo. In basso in figura si può notare la fortissima divergenza verso un'orbita molto più grande a partire dal 1832 (quindi poco dopo metà discesa).



La previsione del massimo successivo risulta quindi molto diversa dal trend degli ultimi cicli: 122+/-11. Praticamente il doppio del ciclo appena concluso.
Anche questa volta andiamo a verificare la previsione, sul ciclo 8, che risulta corretta.