La copertura nevosa sulle Alpi e gli anelli di accrescimento
(1400-2018)
Franco Zavatti
Carrer et al., 2023 pubblicano una serie di larghezza di anelli di
accrescimento relativi al cespuglio di ginepro sulle Alpi, ad altitudini
maggiori di 2000 m, e da questa serie derivano tramite un modello semplice
la durata della copertura nevosa. Bisogna sottolineare che il cespuglio di
ginepro (lo chiamano prostrate juniper per distinguerlo dalla forma
arborea) essendo a contatto con il suolo risente poco delle variazioni di
temperatura e "approfitta" della copertura nevosa delle zone di alta
montagna per limitare le sue attività fisiologiche e quindi anche la crescita
degli anelli di accrescimento. Quindi,
mentre gli alberi si comportano come proxy (anche) della temperatura estiva,
il ginepro è principalmente un indicatore della durata della copertura nevosa; scrivono gli
autori: "... prostrate shrubs lack an erect life form. This habit, usual
in junipers growing at high elevation, prevents most of the physiological
activities and the growing onset as long as the shrub is beneath the snow cover.
This attribute, coupled to its high longevity, turns ring width of common
juniper into a potential proxy for snow cover duration across the Alps."
Nel lavoro viene utilizzato un indice legato alla larghezza degli
anelli, il Ring Width Index o RWI, dal quale si può ricavare la durata della
copertura nevosa, ad altezze superiori a 2000 metri, che indicativamente è
inversamente proporzionale a RWI.
Fig.1:
La serie dell'indice di larghezza degli anelli (RWI) dal 1400 al 2018. La
crescita che inizia dal 1850 indica un minore periodo di copertura nevosa.
Gli asterischi rossi indicano i quattro valori più bassi della larghezza
degli anelli mentre l'asterisco celeste
indica l'inverno del 1917, definito harsh (duro) dagli autori.
Nel quadro inferiore lo spettro MEM della serie, nel quale si notano i
massimi di periodo 77.4, 18.3 e 3.1.
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In questa serie registro la presenza di quattro casi di minore larghezza degli
anelli (cioè RWI), il che significa maggiore durata della copertura nevosa,
negli anni 1449, 1540, 1705 e 1838. Gli autori sottolineano
la presenza, tra gli altri, dell'inverno 1917 -forse il più freddo del
secolo scorso- durante il quale gli eserciti italiano e austriaco si
fronteggiavano al confine tra le due nazioni (qui indicato dall'asterisco
celeste). Senz'altro quello è stato un inverno di sofferenza per i soldati al
fronte ma, come valore di RWI, è stato solo uno dei molti altri bassi valori
misurati nell'intervallo di tempo coperto dalla serie. Mi propongo di discutere
questi casi successivamente.
Nello spettro si notano i periodi di 77.4 anni (74.4 è la terza armonica del
periodo della linea dei nodi lunare di 18.6 anni), 18.3 (~linea dei nodi) e 3.1
anni, massimo sempre presente nello spettro di dati legati ad ENSO.
Dai dati RWI gli autori ricavano la serie che chiamano SALP (credo
un acronimo di Snowpack
Alps ma non ho trovato indicazioni nel testo)
mostrata in figura 2, espressa in giorni di copertura nevosa.
Fig.2:
Serie della durata della copertura nevosa sulle Alpi (SALP), ricostruita tramite il
modello degli autori. Anche qui gli asterischi indicano le quattro durate
massime della copertura; da notare che il 1705 ha scambiato il numero
d'ordine con il 1838 (qui è il terzo mentre in figura 1 era il quarto).
Lo spettro è quasi uguale a quello di RWI anche se con differenze di
potenza tra i massimi (es. 38.7 anni che in figura 1 è molto basso).
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La serie SALP mostra che dal 1850 (dopo la fine del fondo giallo che
definisce la Piccola Era Glaciale o PEG; LIA in inglese) la durata della
copertura nevosa diminuisce in modo continuo, pur all'interno di forti
variazioni. In situazioni come queste le relazioni tra le variabili
meteo-climatiche sono complicate ma l'andamento decrescente della SALP dovrebbe
indicare un aumento generalizzato delle temperature sulle Alpi (l'arretramento
dei ghiacciai alpini è un altro esempio): se questo è vero, allora registro,
tra il 1560 e il 1740, in piena PEG, molti esempi di temperatura (e durata di
copertura nevosa attorno ai 200 giorni) paragonabile a quelle della parte
finale della serie, tra il 1960 e il 2018 e, grossomodo, anche con ugualmente
paragonabile frequenza di apparizione.
Gli autori si confrontano per il periodo disponibile, dal 1830, con i
dati osservati di copertura nevosa: la figura 3 mostra un buon accordo con
la ricostruzione anche se gli estremi, come ci si attende, non raccolgono
bene i valori osservati,
Fig.3:
Confronto tra la durata della copertura nevosa osservata dal 1830 e i valori
calcolati dagli autori. Si vede la bontà della ricostruzione, confermata anche
dalla correlazione tra le due serie.
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come si vede sia dalla
funzione di cross correlazione (CCF) il cui valore a lag 0 (la correlazione
di Pearson) è 0.6657, sia da una specie di "correlazione mobile", calcolata
per nove intervalli adiacenti, di 20 valori ciascuno, come nella successiva
tabella:
Pearson correlation between salp.txt & snow-covdur.txt (1834-2018)
in adjacent 20-values groups (produced Jan. 20, 2023).
# N CCOR(YV,EYV) t(student) from-to (lines)
1 20 0.3977E+00 0.1839E+01 1-19
2 20 0.5238E+00 0.2609E+01 20-39
3 20 0.6913E+00 0.4059E+01 40-59
4 20 0.6853E+00 0.3992E+01 60-79
5 20 0.6100E+00 0.3266E+01 80-99
6 20 0.4700E+00 0.2259E+01 100-119
7 20 0.6491E+00 0.3621E+01 120-139
8 20 0.8061E+00 0.5780E+01 140-159
9 20 0.6120E+00 0.3283E+01 160-179 out of 185 lines
Andando ad analizzare gli "eventi estremi", cioè i quattro anni in cui la
SALP assume i valori massimi, noto che il 1540 è un anno particolare (in Carrer
et al. ha la minore crescita degli anelli e la maggiore durata della
copertura nevosa) anche nel vicino altopiano svizzero: un lavoro di
Wetter e Pfister (2013) lo indica come l'anno più caldo, anche del 2003
considerato fino ad allora il più caldo in assoluto. La deduzione deriva da
una correzione (6 anni dopo) al lavoro di Meier et al. (2007), tra i cui
autori figura lo stesso Pfister, sulla data di vendemmia (GHD) del pinot
nero sull'altopiano. Sembra che Meir e collaboratori non avessero tenuto
conto dell'introduzione del calendario gregoriano e del fatto che i cantoni
cattolici lo avessero adottato subito mentre quelli protestanti lo avessero
adottato solo dal 1701 (per non parlare dei cantoni che hanno fatto il
passaggio in date diverse). Correggendo la "dimenticanza" è risultata una data
di vendemmia molto anticipata e di conseguenza una temperatura più elevata.
Quindi, a parte la nota storica, l'estate del 1540 è stata calda e secca (anche
per Carrer et al., 2023), forse eccezionalmente calda. I dati SALP (e RWI)
confermano che l'inverno successivo o quello precedente si è avuta sul
versante sud delle Alpi un'annata di eccezionale durata della copertura nevosa
(rimasta in essere per quasi 350 giorni su 365). Nulla da eccepire su questo
punto, ma dobbiamo considerare gli altri tre (quattro) eventi di figura 2 allo
stesso modo, cioè con un'estate calda preceduta o seguita (sempre!) da un
inverno molto freddo, con lunga durata della copertura nevosa? Posso
certamente sbagliarmi ma non ricordo una sistematicità
di questo genere nelle serie di temperatura.
La situazione dell'anno 1540 si osserva bene anche anche nella
lunghissima serie dendrologica CA667 (da pino bristlecone -pino dai coni
setolosi) della California pubblicata da Salzer et al., 2009
che copre l'intervallo -2649 +2000 CE.
In figura 4 mostro la sezione di CA667 che interessa questo post
(900-2000 CE)
Fig.4:
La serie CA667 nell'intervallo 900-2000 CE. Le righe verticali verdi
indicano le date selezionate nei grafici precedenti e indicate da asterischi.
Le barre orizzontali arancione mostrano la durata dei minimi solari. Sono
anche indicate le durate del periodo caldo medievale (MWP) e della Piccola Era
Glaciale (PEG o LIA) con l'anno convenzionale del passaggio tra una e l'altra
(1330).
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Notare come, escluso il 1449, tutte le date siano in corrispondenza di
minimi relativi della larghezza media degli anelli di accrescimento, cioè di
periodi di sofferenza della pianta, probabilmente causati da siccità (e
caldo). A differenza di quanto avviene sul versante sud delle Alpi, in
California osserviamo, per le date selezionate, minimi relativi del tutto
nella norma e non principali eventi "estremi". Probabilmente questo aspetto
dipende dalla situazione geografica ma anche dalla specie usata per le
misure (arbusto ==> copertura nevosa, invernale; albero ==> temperatura
estiva).
Non ho difficoltà ad ammettere che quanto segue potrebbe essere casuale,
ma una serie di temperature marine (SST, Jiang et al., 2015), ottenute da
diatomee a nord dell'Islanda, mostrano, nell'ingrandimento di figura 5,
massimi di temperatura per tutti gli anni identificati in questo post, tranne
il 1705 in cui si osserva un minimo relativo. Queste quattro coincidenze, però,
danno da pensare ...
Fig.5:
La serie J2015 (Jiang et al., 2015) nell'intervallo 1000-1900 CE. Le righe
verticali verdi indicano le date selezionate nei grafici precedenti
(asterischi). La riga verticale tratteggiata, arancione, indica il passaggio
tra periodo caldo medievale (MWP) e piccola era glaciale (LIA), entrambi
identificati dalle righe orizzontali.
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In ogni caso, eventi simili misurabili in aree tanto distanti e con
campioni tanto diversi fanno immaginare che le situazioni di sofferenza
osservabili in Carrer et al., 2023 siano dipese da fenomeni almeno emisferici
se non globali.
Conclusioni
Il lavoro di Carrer e collaboratori, pur essendo un lavoro specialistico di
cui certamente non ho colto molti aspetti, a me sembra ottimo e molto
accurato oltre che ben descritto e documentato.
Negli spettri delle due serie -simili ma diversi nelle potenze
spettrali- ho colto massimi in qualche modo legati ai cicli lunari e forse,
debolmente, a periodicità ENSO-like.
Prendendo spunto da post che avevo pubblicato alcuni anni fa (qui, qui e qui) ho confrontato
i dati e la situazione climatica in Carrer et alii con serie molto
diverse, una dendrologica su alberi californiani e l'altra di temperature
marine a nord dell'Islanda, che mostrano eventi particolari comuni e mi sono
chiesto se fossero tutte espressioni di eventi di portata almeno emisferica.
Bibliografia
Marco Carrer, Raffaella Dibona, Angela Luisa Prendin & Michele Brunetti:
Recent waning snowpack in the Alps is unprecedented in the last six
centuries, Nat Clim Change, 2023.
https://doi.org/10.1038/s41558-022-01575-3
H. Jiang, R. Muscheler, S. Björck, M.-S. Seide
J. Sjolte, J. Eiríksson, L. Ran, K.-L. Knudsen,
and M.F. Knudsen: Solar forcing of Holocene summer sea-surface
temperatures in the northern North Atlantic, Geology, 43,3,
203-206, 2015. https://doi.org/10.1130/G36377.1
Meier, N., Rutishauser, T., Pfister, C., Wanner, H., and Luterbacher,
J.: Grape harvest dates as a proxy for Swiss April to August temperature
reconstructions back to AD1480, Geophys. Res. Lett.,
34, L20705, 2007. https://doi.org/10.1029/2007GL031381
Salzer, M.W., M.K. Hughes, A.G. Bunn, and K.F. Kipfmueller. 2009. Recent
unprecedented tree-ring growth in bristlecone pine at the highest elevations
and possible causes: Proceedings of the National Academy of Sciences, Vol.
106, No. 48, pp. 20348-20353, 2009.
https://doi.org/10.1073/pnas.0903029106
Wetter, O., Pfister, C.: An underestimated record breaking event -why
summer 1540 was likely warmer than 2003, Clim. Past.,9,
41-56, 2013.
https://doi.org/10.5194/cp-9-41-2013