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Early Warning of Climate Tipping Points

Traduzione in italiano, per gli utenti italiani non dotati di skills linguistici in inglese, della conferenza online di YouTube denominata: Early Warning of Climate Tipping Points

Early Warning of Climate Tipping Points / PDF / Free Download

Lettura del 9 settembre 2017 in Liverpool del prof. Tim Lenton dell'università di Exeter. la possibilità di un brutale cambiamento climatico, quali sono i tipping point climatici?! In special modo il ruolo dell'oceano e nella possibilità che ci stiamo avvicinando a dei Tipping Point nell'Oceano Atlantico con impatti sulla AMOC.

La Circolazione TermoAlina è fondata sulla temperatura fredda dall'acqua e sulla forte salinità i due fattori permettono lo sprofondamento della AMOC, è questo il motore termoalino che poi scorre l'acqua fredda e salata sul fondo dell'Oceano Atlantico e raggiunge il Golfo del Messico e l'Equatore riscaldandosi quindi la corrente con acqua calda e salata risale verso Nord. Un cambiamento della AMOC implicherebbe anche un cambiamento climatico in atmosfera in particolare ci sarebbe una severa mutazione della distribuzione delle piogge nei tropici. Tendenzialmente si pensava che la AMOC fosse perennemente stabile, ma non è stato affatto così in un lontano passato ebbe a spengersi per poi riattivarsi dopo molti secoli. Il processo TermoAlino è quindi molto delicato e molto sensitivo ai cambiamenti ambientali.

Un esempio di Tipping Point è proprio quello sulla AMOC in cui esistono due punti stabili: AMOC attiva che trasporta calore, AMOC spenta che non trasporta più calore.

Ad esempio un modo per forzare il sistema da AMOC attiva ad AMOC spenta, potrebbe essere quello d'inserire grandi quantità d'acqua dolce o meno fredda nel sistema. La riduzione della salinità rallenterebbe lo sprofondamento, la crescita della temperatura (Mar Polare meno freddo in estate-autunno per cambio di albedo con polo Nord ICE FREE) causerebbe impatti al sistema della Circolazione TermoAlina. Le simulazioni fatte al computer proprio su questo hanno evidenziato dei TREND non lineari, ossia l'esistenza di punti critici, una volta passati i quali si ha un cambiamento di stato ed il raggiungimento di un diverso e nuovo punto di equilibrio che è altrettanto stabile quanto quello precedente e quindi la situazione non sarebbe reversibile, se non dopo qualche secolo.

Ed è proprio quello che emerge guardando indietro nelle serie storiche nei periodi delle glaciazioni. Sono stati ricostruiti i trend climatici metereologici, della AMOC e della circolazione Monsonica, la quale ebbe a risentire del cambiamento di stato della AMOC.

La ricerca svolta dal prof. Tim Lenton è stata quella di creare una mappa con tutti i cambiamenti planetari indotti da un cambiamento di stato:
  • I cambiamenti in rosso sono cambiamenti di stato causati direttamente da un cambiamento di stato della AMOC.
  • I cambiamenti in blu sono altri cambiamenti di stato causati da processi sempre inerenti la Circolazione Termoalina (ma non inerenti alla AMOC) influenzati dal melting del ghiaccio.
  • I cambiamenti in verde, sono altri cambiamenti di stato che potrebbero avvenire per ragioni interne proprie ai processi.
Il grafico successivo mostra i Tipping Point un funzione dell'innalzamento delle temperature.

Da notare che ormai +2°C con la massa di anidride carbonica giù emessa e presente in atmosfera sono giù stati raggiunti, per cui è imminente per gli scienziati la presa d'atto di misurare il polo Nord ICE free in Estate-Autunno. In zona critica e contestualmente il processo di scioglimento della Groenlandia, la quale potrebbe anche innestare cambiamenti di stato più repentini. In passato la previsione del blocco della AMOC era data come un evento lontano oltre il 2100 ma i modelli climatici erano inesatti e non tenevano conto di altre variabili. Riconsiderando i nuovi fattori, cambi di stato in alcuni tipping point, potrebbero accellerare l'avvio di altri tipping point per i quali invece servirebbero temperature più alte di climate change.

Infatti creando 3 scenari: riscaldamento controllato entro +2°C, riscaldamento moderato +4°C, business as usual ossia non far niente e continuare a fare come stiamo facendo sino a +8°C di temperatura, i tipping point diventano cosa normale e molti vicini tra loro, a differenza delle stime che davamo con altri modelli climatici parziali nel loro funzionamento. Ragione per cui mentre sino a pochi anni fa lo spengimento della AMOC era dato come un evento poco probabile ad alto impatto ma lontano nel tempo, oggi le cose sono cambiate: continuando con il business as usual l'evento dello spengimento della AMOC è dato come un evento molto probabile, ad alto impatto e vicino nel tempo rispetto all'oggi.

L'idea quindi, è di creare una serie di dati numerici da confrontare con le rilevazioni dei dati, per valutare l'approssimarsi ad un cambiamento di stato, stimandone  la sua imminenza: Early Warning Signals. Questo per comprendere se il cambiamento di stato è repentino e veloce, oppure se il sistema pur nella sua variabilità, stia scivolando inesorabilmente verso il suo cambiamento di stato. La statistica non è un mezzo perfetto, ma ci aiuta sicuramente effettuando test, su serie di rilevazioni per vedere quanto è significativo un dato cambiamento che è stato rilevato nei dati.
Un altro sistema per creare dei segnali di Early Warning è guardare alle serie storiche climatiche del passato, in particolare nel Dryas recente ci fu un blocco della AMOC, quali furono i segnali che preconizzarono tale cambiamento?! Ci fu un aumento della variabilità poco prima del cambiamento oppure un'assenza di variabilità?! Sui dati sono stati costruiti due modelli di Early Warning sul processo TermoAlinico: assenza di variabilità con un brusco trend istantaneo e non lineare, il secondo con un tipping point, che registra un rallentamento e poi emerge all'improvviso un bruso trend istantaneo non lineare.

Ora il problema è che è già stato misurato un calo del -30% della AMOC ma la salinità è rimasta costante, oggi stiamo quindi cercando di capire con serie autocorrelanti, quale potrebbe essere il modello più opportuno, tenendo presente che il rumore inserito dentro ai segnali di Tipping Point è causato essenzialmente dal mutare dell'atmosfera.

C'è poi un modello matematico sulla AMOC che non è recente, ma è in alta definizione e pur essendo datato funziona ancora bene, per cui ci serve per sapere dove piazzare i rilevatori ed a che profondità nell'oceano Atlantico per sapere in quale zona geografica compariranno le prime anomalie, prima del collasso della AMOC.

In teoria si potrebbe mettere rilevatori un po' ovunque a diverse latitudini avendo molti dati, tantissimi scienziati stanno lavorando a ricostruire i dati attorno alla AMOC nel lontano passato ma è un lavoro molto lungo. Quello che è evidente è che nelle serie storiche attuali, un segnale chiaro di Early Warning è la dominanza del ROSSO, ossia la crescita delle temperatura degli Oceani, anche se esistono bolle fredde BLU nel nord Atlantico.

E' nel nord Pacifico che si sta registrando da tempo un'omogeneità di temperature e bassa variabilità ma questo forse non è causato dal fatto che le correnti marine stanno rallentando, ma perchè l'Oceano è un grande accumulatore di calore ed ha grande inerzia termica. E' diversa la situazione in Nord Atlantico, anche a causa delle irruzioni d'acqua fredda e dolce proveniente dal melting della Groenlandia. Tuttavia è anche vero che è nel Nord Pacifico che c'è stato negli ultimi anni un forte cambiamento della pescosità, tanto da impattare anche sulle attività economiche, segno evidente che è in atto un forte cambiamento dell'ecosistema causato da un cambiamento in itinere nell'oceano!.

Ok, considerando che è chiaro che stiamo andando verso un tipping point climatico, che cosa dovrebbe fare l'umanità di fronte a questo problema?! Come dovrebbe comportarsi?!

1-Ammesso che esista un punto di ottimo tra i costi di mitigazione dei danni da climate change e costi per il cambiamento per evitare il climate change, se le funzioni fossero note, i governanti potrebbero ottimizzare la decisione.

2-Ma è anche vero che dentro questo processo decisionale, potrebbero esserci variabili random, il sistema diventerebbe stocastico e quindi risolvibile in termini di probabilità e le scelte potrebbero essere diverse.

3-E' anche vero che passato un tipping point, questo porebbe indurne altri a cascata in modo rapido, causando una realtà assai diversa da come era stata pensata nei modelli sulla possibilità che eventi ad alto impatto possano manifestarsi a breve termine.

In conclusione:
  • Se le emissioni continueranno così come oggi, gli eventi ad alto impatto che anni fà erano stati stimati improbabili e distanti nel tempo, diverranno rapidamente eventi probabili e vicini nel tempo.
  • Il metodo dei Tipping Points nel passato climatologico ha funzionato bene, ma per essere efficace occorrerà ricostruire una serie di dati sul clima della Terra in un lontano passato, per dare un senso alle serie storiche.
  • Il metodo dei Tipping Points ci può aiutare nell'impostare politiche di mitigazione del danno ma non d'evitare l'evento.
  • Esiste una minaccia che l'attivarsi di un Tipping Point scateni un effetto a catena che poi necessiti pesanti politiche di mitigazione dei danni.
  • Occorrerebbe dare un prezzo a Tonnellata dei gas serra come fonte di danni climatici, altrimenti se non si risconteranno i danni futuri, le politiche continueranno nel "business as usual".