Weather Regimes in Europa

**burian br** · 13/01/2023, 20:22

Originariamente Scritto da Wolf359

Non so come fare a taggarti @burian br

ma spero che leggerai lo stesso: avevo intravisto la discussione ma devo ancora rinfletterci bene. Mi viene da pensare che con energie diverse in gioco, se prima si oscillava tra alcune configurazioni, una volta passato un "gradino" -non meglio definito- di riscaldamento globale, le oscillazioni possano diventare altre. La similitudine che più calza, da prendere giusto come una rappresentazione a spanne, è quella dell'equilibro metastabile: la pallina oscilla attorno alla buca nella posizione 1, ma se passa oltre la posizione 2 allora poi scenderà verso 3 dove ci saranno nuove oscillazioni attorno a un nuovo equilibrio, e via così.

Immagine

Come sempre ottimo lavoro, e grazie infinite di renderlo condivisibile nel forum!

E sei pure riuscito a taggarmi

L'idea dell'equilibrio metastabile è simile a quella che avevo io, che però la vedevo più come un grafico a gradini (simile a quello della temperatura quando viene fornito calore al ghiaccio per trasformarlo infine in vapore). La tua è sicuramente una rappresentazione più calzante.

Mi domando se magari, oltre un certo punto, alcune configurazioni tuttavia frequenti in passato possano magari, per motivi diversi, tornare ad essere paradossalmente frequenti. Questa è un'eventualità che non si può escludere.

**Wolf359** · 13/01/2023, 21:08

Originariamente Scritto da burian br

Come sempre ottimo lavoro, e grazie infinite di renderlo condivisibile nel forum!

E sei pure riuscito a taggarmi

L'idea dell'equilibrio metastabile è simile a quella che avevo io, che però la vedevo più come un grafico a gradini (simile a quello della temperatura quando viene fornito calore al ghiaccio per trasformarlo infine in vapore). La tua è sicuramente una rappresentazione più calzante.

Mi domando se magari, oltre un certo punto, alcune configurazioni tuttavia frequenti in passato possano magari, per motivi diversi, tornare ad essere paradossalmente frequenti. Questa è un'eventualità che non si può escludere.

Troppo gentile

Sì non si può escludere a priori, magari cause diverse convergono per dare risultati simili. Sarebbero ipotesi da testare, nel mio piccolo non ho i mezzi per farlo (a meno di non mandare in malora il percorso di dottorato e buttarmi su questo

), ma magari qualche statistica utile posso tirare fuori... visto che tempo fa avevo calcolato anche i WR a livello medio mensile usando reanalisi che vanno indietro fino a inizio XVII secolo e a livello stagionale fino a inizio XVI secolo

Cose che saranno ovviamente non da prendere con le pinze, di più: con le pinze e con maschera da saldatore anzi meglio ancora tuta hazmat

**Wolf359** · 16/01/2023, 07:43

Ciao

Ecco i dati promessi. Si tratta di una analisi a livello decadale mostrando separatamente i quattro dataset che ho usato finora, per mostrarne le differenze; essi sono:
- le reanalisi classiche del NOAA che tutti conosciamo bene (Monthly/Seasonal Composites: NOAA Physical Sciences Laboratory), usate dal decennio 1950/59 a quello 2010/19;
- le reanalisi 20CRv3, sempre del NOAA (: NOAA Physical Sciences Laboratory), dal 1810/19 al 2000/09;
- le ricostruzioni di Luterbacher et al. 2002 (https://www.ncei.noaa.gov/access/pal...rch/study/6366), dal 1500/1509 al 1990/99.
- le ricostruzioni EKF400 (Metadata for '''Ensemble Kalman Fitting Paleo-Reanalysis Version 2.0 (EKF400_v2.0)''') dal 1610/19 al 1990/99.

I primi due sono disponibili con passo sub-giornaliero, il terzo con passo stagionale nel periodo 1500-1658 e mensile dal 1659 in poi, il quarto con passo mensile. Per tutti mi riferisco sempre ai GPT a 500hPa. La griglia delle Luterbacher è leggermente meno espansa ad ovest, quindi la definizione dei WR ZON e BLN è leggermente 'mozzata' di alcuni pixel ma non ne cambia molto la sostanza.

Com'è possibile definire una frequenza (%) di presenza per ogni decennio avendo a dispozione, alla peggio, solo dati stagionali? Bisogna accontentarsi di definire un indicatore; immaginiamo di avere i seguenti inverni con certi WR medi:
...
1502: ATH
1503: ZON-ATH
1504: ATH-EUL
1505: EUL
...
eccetera (li ho inventati sul momento, non sono veri). A livello decadale sarebbe troppo chiedersi la frequenza di ciascuno dei 32 WR possibili, dato il campione molto ridotto, quindi userò le definizioni "allargate" dei WR, riducendoli a 8: ATH, ATL, EUH, EUL, SCH, SCL, BLN, ZON.
Qual è ad esempio la frequenza nel decennio 1500-1509 del regime ATH? si assegna un valore 3 se la sigla in un certo anno è presente da solo, 2 se in competizione con un altro WR ma è comunque la prima citata, 1 se in competizione con un altro WR ed è la seconda citata, 0 altrimenti. Così in questo esempio per ATH avremmo:
...
1502: 3
1503: 1
1504: 2
1505: 0
...
Per avere la frequenza nel decennio 1500/09 si fa dunque la somma ...+3+1+2+0+... e la si divide per 30. Ecco il valore % che vedrete espresso nei grafici seguenti. E via così per tutti i WR. Per coerenza ho usato lo stesso metodo per tutti i dataset, anche quelli recenti.

Vi mostrerò i dettagli per l'inverno e l'estate, ma prima i valori valutati sull'intero anno.
Questo è l'ATH. In ascissa gli anni che vedete si riferiscono in realtà al decennio corrispondente, così 1620 vuol dire ad esempio il decennio 1620/29.

ATH_Year.jpg

C'è una buona concordanza tra i dataset andando indietro fino all'inizio del '600. In sostanza, il recente decennio 2000/10 ha avuto un piccolo picco di attività dell'ATH, il record di presenza però dovrebbe appartenere al 1940/49 o forse agli anni 1740/49, il record di assenza alla prima metà del XVII secolo. L'indice non ha comunque forti variazioni, a differenza dei successivi.

Questo è l'ATL:

ATL_Year.jpg

Gli anni 1990/99 sono stati molto deboli, prima di allora il pattern era molto più presente fino a inizio '800 e prima di allora non è ben chiaro cosa sia successo, vista la divergenza tra i due dataset disponibili, fino a inizio XVI secolo.

BLN:

BLN_Year.jpg

Siamo in anni di magra dopo il picco di 60 anni fa. A inizio '800 le 20CR vanno un po' per conto loro.

ZON:

ZON_Year.jpg

Picco negli anni 1990/99 poi tracollo. Prima ancora il pattern è stato debole, con un altro picco negli anni 1920/29 e prima debole o anche molto debole, ad eccezione forse del 1790/99.

EUH:

EUH_Year.jpg

Eh... gli ultimi 30 anni sono unici per questo WR nell'ultimo mezzo millennio: c'è una salita galoppante dagli anni '90. La speranza è che la crescita si sia perlomeno quasi interrotta visto che il 2010/19 è cresciuto solo di poco rispetto al precedente. Spiccano anche gli anni '40.

EUL:

EUL_Year.jpg

Fa da contraltare l'EUL che è crollato dagli anni '80. Ma di nuovo, un lumicino di speranza vista la lieve risalita recente. Nel lontano passato il EUL dovrebbe essere stato molto presente in tutto il '600, soprattutto la prima metà e verso la fine (nella mia zona il 1690/1699 è stato gelido, con una anomalia di quasi -3° rispetto alla media 1991/2010).

SCH:

SCH_Year.jpg

C'è stato un picco negli anni '30, e dopo una fase di stanca siamo ora di nuovo su valori abbastanza alti. Nel passato il WR non è stato molto presente, o forse anche del tutto assente nella prima metà del '600, con forse un picco di attività tra il 1730 e il 1749.

SCL:

SCL_Year.jpg

Siamo oggi ridotti al minimo, dopo un picco negli anni '60, e prima ancora è stato poco mosso.

Spero di non avervi annoiato con troppi dettagli, come dicevo prossimamente vorrei mostrarvi il dettaglio per le stagioni invernale ed estiva, che forse interessano di più

**Wolf359** · 17/01/2023, 10:30

Vediamo quindi l'inverno.

Partiamo dal ATH:

ATH_Winter.jpg

Negli inverni 2000-2009 è stato abbastanza presente, ora è sceso. Ben presente anche tra fine '800 e inizio '900. Prima ancora situazione non chiara ma forse è stato abbastanza frequente tra fine '600 e inizio '700.

ATL

ATL_Winter.jpg

Valori recenti bassi, dopo il picco degli anni '70. Prima ancora c'è stata una robusta presenza nel 1910/19 e in misura minore anche nel 1860/69. Forse inaspettatamente anche nel 1700/09, nonostante la presenza del gelido 1709, ci sono stati inverni molto caldi in quel decennio.

BLN

BLN_Winter.jpg

NAO- ben presente negli anni '60, molto meno nei decenni recenti; una buona presenza nella parte centrale dell'800 e soprattutto nel 1780/89, forse anche nella metà del '600.

ZON

ZON_Winter.jpg

Alti valori nel decennio scorso 2010/19, nel 1990/99, 1920/29, 1860/69. Nel '600 e '700 scarso o assente.

EUH

EUH_Winter.jpg

Picco recente negli anni '90, ora siamo in calo. Valori alti anche nel 1790/99, che ha visto alcuni inverni tiepidi.

EUL

EUL_Winter.jpg

Leggera risalita dopo i minimi degli ultimi decenni, ma nel lontano passato il pattern era molto più presente.

SCH

SCH_Winter.jpg

Massimo recente nel 2000/09 e prima negli anni '30, a fine '800 e probabilmente nella prima metà dell'800, in passato più scarso o forse del tutto assente.

SCL

SCL_Winter.jpg

Picco negli anni '50, e in misura minore negli anni '80. Alti valori a cavallo dell'800 e '900 e nella prima metà dell'800.

Non ho estratto tutti i dati a scala continentale o nazionale, ma a titolo di esempio questi sono stati per la mia zona i 10 inverni più freddi e più caldi dal 1500 al 2022 (ricostruzioni da prendere con cautela, le misurazioni sono disponibili solo dal 1774).

1	1653	1607
2	1695	1617
3	1608	1625
4	1614	1661
5	1709	1609
6	1784	2014
7	1929	1764
8	1685	1613
9	1858	1719
10	1880	1707

Insomma nel XVII secolo c'è stata una forte variabilità, con inverni gelidi e altri molto caldi: il 1653 è stato qualcosa come -6.0° rispetto alla media 1991-2020 e il 1607 +4.9°C. A volte anche da un anno all'altro ci sono state forti variazioni, caso emblematico la tripletta di inverni consecutivi 1607, 1608, 1609 che sono stati caldissimo, freddissimo, caldissimo; oppure il 1616, 1617, 1618: freddissimo, caldissimo, freddissimo. Il gennaio 1618 potrebbe essere stato il mese più freddo in assoluto, come media mensile, anche più del 1709. Difficile dire ovviamente se i picchi di gelo siano stati più estremi. Ad ogni modo, facendo una rapida ricerca non ho trovato in giro notizie particolari sul freddo del 1618, se qualcuno ne fosse a conoscenza sarei curioso

**bunicorn** · 17/01/2023, 13:45

Davvero interessante il tutto, anche se la serie storica dei dati si spinge davvero lontano nel passato e quindi la qualità dei dati avrà probabilmente una forchetta d'errore significativa.
Una cosa mi interssa chiederti a proposito di quanto scrivi nel pezzo che riporto:

"Insomma nel XVII secolo c'è stata una forte variabilità, con inverni gelidi e altri molto caldi: il 1653 è stato qualcosa come -6.0° rispetto alla media 1991-2020 e il 1607 +4.9°C. A volte anche da un anno all'altro ci sono state forti variazioni, caso emblematico la tripletta di inverni consecutivi 1607, 1608, 1609 che sono stati caldissimo, freddissimo, caldissimo; oppure il 1616, 1617, 1618: freddissimo, caldissimo, freddissimo. Il gennaio 1618 potrebbe essere stato il mese più freddo in assoluto, come media mensile, anche più del 1709. Difficile dire ovviamente se i picchi di gelo siano stati più estremi. Ad ogni modo, facendo una rapida ricerca non ho trovato in giro notizie particolari sul freddo del 1618, se qualcuno ne fosse a conoscenza sarei curioso "

In particolare mi pare di ricordare d'aver letto su un libro di H. Lamb (purtroppo troppo tempo fa), di un'analisi fatta in Germania su alcuni proxy direi nel periodo da te indicato, dai quali si desumeva chiaramente che all'ingresso nel vivo della LIA, vi fu un ventennio in cui si alternarono inverni assai differenti in termini di temperatura media. Tanto evidente che fu coniato il termine "Firma a dente di sega".

Dunque la domnda; ciò che hai messo in luce, potrebbe essere un'espressione di quel fenomeno?

**burian br** · 17/01/2023, 15:59

Originariamente Scritto da bunicorn

Davvero interessante il tutto, anche se la serie storica dei dati si spinge davvero lontano nel passato e quindi la qualità dei dati avrà probabilmente una forchetta d'errore significativa.
Una cosa mi interssa chiederti a proposito di quanto scrivi nel pezzo che riporto:

"Insomma nel XVII secolo c'è stata una forte variabilità, con inverni gelidi e altri molto caldi: il 1653 è stato qualcosa come -6.0° rispetto alla media 1991-2020 e il 1607 +4.9°C. A volte anche da un anno all'altro ci sono state forti variazioni, caso emblematico la tripletta di inverni consecutivi 1607, 1608, 1609 che sono stati caldissimo, freddissimo, caldissimo; oppure il 1616, 1617, 1618: freddissimo, caldissimo, freddissimo. Il gennaio 1618 potrebbe essere stato il mese più freddo in assoluto, come media mensile, anche più del 1709. Difficile dire ovviamente se i picchi di gelo siano stati più estremi. Ad ogni modo, facendo una rapida ricerca non ho trovato in giro notizie particolari sul freddo del 1618, se qualcuno ne fosse a conoscenza sarei curioso "

In particolare mi pare di ricordare d'aver letto su un libro di H. Lamb (purtroppo troppo tempo fa), di un'analisi fatta in Germania su alcuni proxy direi nel periodo da te indicato, dai quali si desumeva chiaramente che all'ingresso nel vivo della LIA, vi fu un ventennio in cui si alternarono inverni assai differenti in termini di temperatura media. Tanto evidente che fu coniato il termine "Firma a dente di sega".

Dunque la domnda; ciò che hai messo in luce, potrebbe essere un'espressione di quel fenomeno?

Non sono Wolf ma azzardo la risposta: sì, è proprio così.

In generale, in periodi più freddi, tende ad aumentare la varianza climatica di un luogo, cioè l'escursione, diciamo così, tra gli scenari rispetto alla media. Viceversa nei periodi più caldi la media si alza ma la varianza si abbassa, per cui abbiamo più anni con anomalie vicine alla media e con escursioni rispetto ad essa poco accentuate, sia in un senso sia nell'altro.
D'altro canto è ciò che accade in posti molto più freddi, come l'Artico: escursioni pazzesche tra due condizioni sinottiche. Nei Tropici, invece, le temperature non si discostano di molto dalla media del posto.

Tuttavia non mi fiderei molto del dato degli inverni più caldi, ho dubbi a pensare che dal 1500 9 inverni su 10 tra i più caldi siano tutti concentrati tra 1600 e 1800.

**Wolf359** · 17/01/2023, 17:47

Sicuramente c'entra il discorso fatto da @burian br , tuttavia c'è una considerazione ulteriore da fare. Secondo uno studio molto recente di Hu et al. 2022 (Split westerlies over Europe in the early Little Ice Age | Nature Communications), nelle prime fasi della LIA è plausibile che il pattern SCAND+ sia stato molto frequente durante gli inverni (per i motivi e i dettagli rimando al paper) e facendo un rapido confronto risulta che lo SCH è il WR invernale che influisce maggiormente sulla variabilità delle temperature nella mia zona (ma immagino che il discorso si possa ampliare): se si prendono tutti gli inverni con un SCH dominante, risulta un valor medio di temperatura molto prossimo alla media climatologica, ma la variabilità è alta visto che sono compresi inverni molto freddi e molto caldi; con gli altri WR questo capita in misura minore. Quindi se attorno alla fine del XVI - inizio del XVII secolo lo SCAND+/SCH è stato prevalente, ecco una possibile spiegazione del "see-saw" di quegli inverni.

Non solo: un altro studio indipendente conferma la possibilità di alcuni inverni molto caldi all'inizio del '600. Secondo Wanner et al. 2022 (Just a moment...) "[...] nel 12° secolo sono documentati 3 inverni eccezionalmente caldi. Nel 13° e 15° ce ne sono stati 6, nel 16° 8 e nel 17° 7. Nel periodo successivo, documentato anche dalle osservazioni strumentali, tali inverni estremi sono capitati solo 1 o 2 volte per secolo fino alla rapida transizione al riscaldamente iniziata negli anni '80. Il più caldo degli inverni miti documentati è il 1290. Un monaco anonimo, utilizzando osservazioni meteorologiche e della vegetazione, scrisse che gli alberi in Colmar (Francia) non avevano ancora perso le foglie all'inizio di gennaio (secondo il calendario gregoriano) e stavano già nascendo nuovi germogli. In Inghilterra non ci fu nessuna nevicata e a metà febbraio gli alberi da frutto a Vienna erano in piena fioritura come fosse maggio [...]"

A corredo, un grafico del loro studio con l'andamento di un indicatore che mostra quali inverni sono stati freddi (negativo) o molto caldi (positivo):

CapturFiles.png

Notare all'inizio del '600 un "grappolo" di inverni sia molto freddi che molto caldi.
Qui sono riportati i soli inverni che hanno raggiunto un -3 o +3 in quella scala:

CapturFiles_1.png

Insomma per avere una densità di inverni così caldi, a livello europeo, come nel '600, bisogna aspettare la fine del '900.

**TreborSnow** · 17/01/2023, 18:17

Originariamente Scritto da burian br

Non sono Wolf ma azzardo la risposta: sì, è proprio così.

In generale, in periodi più freddi, tende ad aumentare la varianza climatica di un luogo, cioè l'escursione, diciamo così, tra gli scenari rispetto alla media. Viceversa nei periodi più caldi la media si alza ma la varianza si abbassa, per cui abbiamo più anni con anomalie vicine alla media e con escursioni rispetto ad essa poco accentuate, sia in un senso sia nell'altro.
D'altro canto è ciò che accade in posti molto più freddi, come l'Artico: escursioni pazzesche tra due condizioni sinottiche. Nei Tropici, invece, le temperature non si discostano di molto dalla media del posto.

Tuttavia non mi fiderei molto del dato degli inverni più caldi, ho dubbi a pensare che dal 1500 9 inverni su 10 tra i più caldi siano tutti concentrati tra 1600 e 1800.

Non riesco francamente a capire una teoria del genere, semplicemente perchè il concetto di più caldo o più freddo è assolutamente relativo.

**bunicorn** · 17/01/2023, 18:52

Anche il MWP (faccio riferimento agli inverni miti citati) è un periodo assai interessante, perché non fu un evento globale, bensi sostanzialmente dell'Area Atlantica.
In Cina e Giappone fece freddo e ciò lo si vede bene (tra le altre cose) attaverso i proxy relativi all fioritura dei ciliegi e delle fasce di produzione dei mandarini.
È come se in quell'epoca nella fase invernale il core del vp sia sprofondato nel far east.
Le cause di questo disassamento non le ho mai trovate soiegate, ma sarebbe davvero interessante capirle, perché dal 2016 in poi, negli inverni boreali si nota una certa predilezione del core del vp a ficcarsi (grossolanamente parlando) nella lontana kamtchatka.
Tu hai da suggerirmi qualche paper su quella dinamica?

**burian br** · 17/01/2023, 20:45

Originariamente Scritto da TreborSnow

Non riesco francamente a capire una teoria del genere, semplicemente perchè il concetto di più caldo o più freddo è assolutamente relativo.

Non è una teoria, è un fatto. Nell'era glaciale la varianza infatti è maggiore, viceversa negli interglaciali. Ciò persino a livello globale, immaginiamoci su scala continentale.
Lo stesso vale per i posti più freddi del pianeta: la varianza cui sono soggetti è superiore, pensa all'Artico ad esempio, a come nello stesso mese possa passare dai -50° a 0°, mentre nelle zone a clima mediterraneo è tanto se si va dai -10° ai +20°, e ancor meno ai Tropici (da 5° a 25°).

La spiegazione è molto banale in realtà: posti con clima molto freddo sono tendenzialmente più vicini al polo, dove avvengono i movimenti sinottici (e dunque gli spostamenti di masse d'aria) più imponenti. Viceversa ai tropici. La motivazione a sua volta è da ricercare nella latitudine e infine nella forza di Coriolis (non sono esperto, quindi mi fermo qui) che fa sì che i movimenti meridiani (quelli che trasportano queste masse d'aria in luoghi molto lontani) siano nettamente maggiori verso i poli e molto meno fino a tendere a zero, all'equatore.

Quando si verifica un periodo climatico più freddo va da sè che si ha uno spostamento della corrente a getto più a sud, estendendo così "l'areale" dove la varianza è maggiore, anche se sempre non oltre un certo limite fisico dato sempre dalla Coriolis.