La variabilità della costante solare

Cambiamenti drastici della temperature nel corso della storia del clima

Nella storia del pianeta Terra, ci sono sempre stati cambiamenti che hanno portato ad un clima globale molto diverso dal clima attuale.
 

Questi cambiamenti impiegano di solito millenni. Conosciamo tutti l'alternanza delle ere glaciali e interglaciali.
 

Fig 1: Cambiamenti di temperatura durante la cronologia delle ere glaciali e interglaciali degli ultimi 400.000 anni. Immagine tratta dal Global Warming Art (Robert A. Rohde).

In alcuni casi si sono verificati veri e propri shock climatici. L'ambiente ha subito cambiamenti improvvisi su intervalli temporali di decenni e secoli. Durante gli eventi conosciuti come Dansgaard-Oeschger la temperatura media in Groenlandia è aumentata da 8 a 16°C nel giro di pochi decenni.
 

Fig 2: Sequenza degli eventi Dansgaard-Oeschger nel corso di 40.000 anni nella passata era glaciale. Come indicatore del cambio di temperatura si possono utilizzare i cambiamenti percentuali dell'isotopo ¹⁸O nelle precipitazioni.

Questi eventi di solito segnano la fine di un'era glaciale intermedia. Un lungo e continuo raffreddamento è seguito da un rapido riscaldamento. Più recentemente un simile riscaldamento si è verificato circa 11,600 anni fa, alla fine dell'ultima era glaciale.

Questi drastici cambiamenti su scala regionale sono una probabile conseguenza dei cambiamenti della circolazione oceanica. Tuttavia il rapido riscaldamento attuale, circa 0.7°C negli ultimi 100 anni, si è verificato su scala globale e non è collegato alla fine di un'era glaciale. 

Cambiamenti della temperatura durante gli ultimi 1000 anni

Per più di 11.000 anni abbiamo vissuto una fase interglaciale (periodo caldo) relativamente stabile, chiamata "olocene". Ma anche in questo periodo, che coincide con lo sviluppo del genere umano moderno, la temperatura media del Pianeta ha subito dei cambiamenti. Durante la "piccola era glaciale", verificatasi tra il 1645 e il 1715, caratterizzata da un minimo di temperatura, a livello regionale si sono osservate temperature fino ad 1°C inferiori rispetto al periodo caldo che va dall'800 al 900, periodo durante il quale i vichinghi si sono potuti stabilire in Groenlandia.

Macchie solari e il ciclo Schwabe

Questi cambiamenti sembrano essere collegati alla variazione dell'intensità della radiazione solare. In effetti, la costante solare non è assolutamente costante. Cambia con i diversi cicli solari. Quello che è stato osservato meglio è il "Ciclo Schwabe"

4. Fig sinistra: il Ciclo Schwabe della durata di 11 anni. Fonte: USGS 

La quantità di macchie solari aumenta con una periodicità di 11 anni. Parallelamente, la radiazione del Sole diventa più forte. Questo ciclo, che ha avuto un minimo all'inizio del 2008, porta da solo ad una variazione della costante solare dello 0.1%. Il cambiamento di temperatura che ne deriva, se non è influenzato da altri fattori, oscillerebbe tra 0.5 e 1°C.
 

Tuttavia, questo ciclo non è sufficiente per spiegare gli andamenti del clima a lungo termine che si osservano attualmente. Il numero delle macchie solari era molto basso tra il 1645 e il 1715 (Minimo Maunder), periodo in cui il valore della costante solare è diminuito di circa lo 0.2%.

Fig 7 sulla sinistra: macchie solari di dimensioni inusuali. Sembra contraddittorio che l'attività solare aumenti a causa delle macchie solari scure. Ma intorno a queste macchie l'intensità di radiazione è più alta del normale. fonte: Progetto SOHO/NASA

Questi minimi si verificano nel corso di intervalli di tempo più lunghi, che sono più probabilmente una conseguenza di cicli solari di lungo termine che si sovrappongono al ciclo Schwabe. Gli scienziati sono a conoscenza di un ciclo di sovrapposizione di circa 200 anni (ciclo Suess) e di un ciclo di circa 88 anni (ciclo Gleissberg). Attualmente, siamo nel periodo di un massimo di medio termine.
  

Fig 8: Osservazione o stima del numero di macchie solari durante gli ultimi 400 anni. Grafico: Robert A. Rohde per Global Warming Art.

L'impatto del Sole sul clima

Nella scienza del clima, col termine “forzatura radiativa” si indica la misura di quanto e in quale direzione un fattore climatico contribuisce al cambiamento del clima. Precedenti stime ritenevano che l'aumento dell'attività solare dal Minimo Maunder ai minimi attuali fosse paragonabile ad una forzatura radiativa di 0.38-0.68 W/m2. Queste stime si basano sulle attività osservate in stelle che sono simili al nostro Sole (in blu chiaro nel grafico a destra). Nuovi calcoli (viola) realizzati questa volta solo per il Sole stimano una differenza di soli 0.12 W/m2. (IPCC AR4, grafico con la didascalia della figura originale sulla destra).

Per un confronto: il contributo dell'anidride carbonica al riscaldamento della Terra degli ultimi 100 anni è circa 1,66 W/m². (vedi grafico sotto).
 

Fig 10: Contributi al riscaldamento o al raffreddamento della Terra, misurati in termini di forzatura radiativa (Watt per metro quadro di superficie terrestre), Fonte: IPCC AR4 2007

Conclusioni

Sebbene l’ impatto esatto del Sole sul clima sia soggetto ad un'elevata incertezza, a livello internazionali gli scienziati sono giunti alle seguenti conclusioni:
 
1) I cambiamenti dell'intensità solare hanno contribuito al riscaldamento globale degli ultimi 100 anni.
 
2) Questi contributi derivanti dal Sole sono decisamente inferiori rispetto al contributo dovuto alle emissioni di gas serra risultanti dalle attività dell'uomo.