Cambiamenti climatici a scala regionale, nuovo studio di Pasini e Modugno

Cambiamenti climatici a scala regionale, nuovo studio di Pasini e Modugno.

In questo editoriale illustreremo a grandi linee le tematiche e i risultati ottenuti attraverso un  innovativo sistema modellistico. Pubblicato di recente, questo studio condotto da due ricercatori Italiani, il Dr. Antonello Pasini del CNR e il Dr. Giancarlo Modugno del Servizio Meteo Nazionale, indaga sull’influenza dei pattern circolatori e di forzanti esterne sul sistema considerato, provando l’importanza dell’aumento delle forzanti antropogeniche (come la CO2) anche sui cambiamenti climatici a scala locale.

Cambiamenti climatici: Struttura e metodologia della ricerca

In particolare con questo studio si può affermare che un comportamento coerente dell’andamento della temperatura a scala regionale nell’area considerata può essere ottenuto se si considerano i principali pattern di circolazione atmosferica come linee guida e l’andamento dei gas serra. I risultati vengono ottenuti verificando quale combinazione di forzanti esterne e pattern circolatorio da come  risultato il miglior tasso di correlazione. Questi sono stati ottenuti costruendo e utilizzando un sistema di reti neurali. Le reti neurali artificiali sono state sviluppate per riprodurre attività tipiche del cervello umano come la percezione di immagini, il riconoscimento di forme, la comprensione del linguaggio, coordinamento senso-motorio, ecc. Quindi queste possono essere considerate come dei modelli statistici che rappresentano l’interconnessione tra elementi, definiti neuroni artificiali, i quali, imitano le proprietà dei neuroni “reali”.  Così, attraverso l’utilizzo di questo metodo è stato possibile  indagare approfonditamente su queste tematiche.

Cambiamenti climatici: forzanti naturali e forzanti antropiche, quanto influiscono sul clima regionale?

Questo studio è stato sviluppato a partire da un documento precedente (Corti et al. 1999) nel quale si ipotizza che le forzanti antropiche agiscono come modulatori delle frequenze con cui si verificano determinati regimi circolatori e non come fattori che influenzano direttamente le variabili climatiche. Se quest’ipotesi è vera il problema dell’attribuzione dei cambiamenti climatici a scala regionale può essere ridotto a due fasi.

  1. Individuazione delle forzanti esterne sui modelli di circolazione e valutazione delle loro influenze.
  2. Individuazione del legame tra i modelli di circolazione presi in considerazione e le principali variabili a scala regionale.
Great Alpine Region (GAR)

Great Alpine Region (GAR)

Le serie di dati utilizzati per validare queste ipotesi attraverso l’utilizzo delle reti neurali vanno dalla seconda metà del ventesimo secolo fino al 1999 e interessano un estesa regione Alpina chiamata, Great Alpine Region (GAR) e in particolar modo nelle sue zone di Nord Ovest. La zona di interesse è riportata nella figura di fianco. Mentre gli indici presi in considerazione per valutare l’influenza dei pattern circolatori sui dati di temperatura sono:

 

  1. Est Atlantic (EA)
  2. Artic Oscillation (AO)
  3. European Blocking (EB)
  4. El Nino Sothern Oscillation (ENSO)

Infine per quanto riguarda le forzanti esterne sono state considerate:

  1. Total solar irradiance (TSI)
  2. Stratospheric aerosol optical thickness (SAOT)
  3.  Concentrazione dei Green house gasses (GHG)
  4. Emissioni globali di solfuri (GSE)

Dove le prime due forzanti sono considerate forzanti naturali e le seconde due forzanti antropiche. I risultati vengono ottenuti confrontando la ricostruzione delle temperature effettuata attraverso l’ausilio delle reti neurali e le temperature realmente osservate. La bontà del risultato ottenuto viene espresso attraverso un indice di correlazione (R), l’errore quadratico medio (MSE) e l’andamento lineare della ricostruzione.

Conclusioni: 

Questa analisi mostra chiaramente che i pattern di circolazione risultano necessari per ricostruire la variabilità inter-annuale in maniera soddisfacente, come fu già  illustrato in precedenza da Pasini e Langone (2012). L’introduzione di forzanti naturali non porta a miglioramento della  ricostruzione. Al contrario, l’inclusione di forzanti antropogeniche come input del modello porta a miglioramenti sostanziali nella stima delle temperature regionali: questo dà prova di un ruolo diretto di queste forzanti come “guide” non solo a livello globale, ma anche a  scala regionale delle temperature. Nel dettaglio, pare che l’inserimento delle forzanti antropogeniche permetta di ricostruire il trend termico in maniera soddisfacente, dimostrandone l’importanza negli attuali cambiamenti climatici, mentre i pattern legati alla circolazione permettono di ricostruire la variabilità interannuale. Di sotto sono riportate le combinazioni che hanno fornito i risultati più significativi, in ordine vi sono: il pattern e la forzante esterna e il coefficiente di Pearson.

  1. TSI, SAOT, GSE, GHG-RF 0.576
  2. EA, AO, GSE, GHG-RF 0.823
  3. EA, AO, ENSO, TSI 0.666
  4. EEA, AO, ENSO, GHG-RF 0.794

 


Articolo di Luca Mennella

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