“Una volta che inizi a dubitare, proprio come dovresti dubitare. Mi chiedi se la scienza è vera e noi diciamo ‘No, no, non sappiamo cosa sia vero, stiamo cercando di scoprirlo, tutto potrebbe essere sbagliato’… Quando dubiti e chiedi diventa un po’ più difficile credere. Posso vivere con dubbi e incertezze e non sapere. Penso che sia molto più interessante vivere non sapendo, che avere risposte che potrebbero essere sbagliate.” Richard Feynman (1981)
5.1 Introduzione
La scoperta degli anni ’90 della variabilità multidecadale (vedi Parte IV) ha dimostrato che la scienza del cambiamento climatico è molto immatura. La risposta a ciò che stava causando il riscaldamento osservato è stata fornita prima che fossero poste le domande appropriate. Una volta annunciata la risposta, le domande non erano più benvenute. Michael Mann ha detto di una scettica Judith Curry: “Non so cosa pensi di fare, ma non sta aiutando la causa, né la sua credibilità professionale” (Mann 2008). Ma come ha affermato Peter Medawar (1979), “l’intensità di una convinzione che un’ipotesi sia vera non ha alcun effetto su se sia vera o meno.” Le opinioni degli scienziati non costituiscono la scienza, e un consenso scientifico non è altro che un’opinione collettiva basata sul pensiero di gruppo. Quando dubitare di un consenso scientifico (“proprio come dovresti dubitare”, come disse Feynman) diventa sgradito, l’opinione collettiva diventa un dogma, e il dogma chiaramente non è scienza.
Lennart Bengtsson, ex direttore del Max Planck Institute of Meteorology, vincitore del Premio Descartes e di un premio WMO per ricerche innovative, l’ha espresso chiaramente dopo aver accettato di partecipare a un’organizzazione scettica guidata da Nigel Lawson, membro della Camera dei Lords e ex Cancelliere dello Scacchiere:
“Non mi aspettavo una pressione così enorme a livello mondiale da una comunità a cui sono stato vicino per tutta la mia vita attiva. I colleghi ritirano il loro sostegno, altri colleghi si ritirano dalla coautoria ecc. Non vedo limiti a cosa succederà. È una situazione che mi ricorda l’epoca di McCarthy. Non avrei mai pensato a qualcosa di simile in una comunità originariamente pacifica come la meteorologia. A quanto pare, è stata trasformata negli ultimi anni” (von Storch 2014).
Questo è l’effetto che i dogmi hanno sugli scienziati, la normale ricerca scientifica diventa impossibile introducendo un forte pregiudizio di gruppo contro il mettere in discussione il dogma.
Una volta stabiliti, i dogmi tendono a sfuggire allo scrutinio scientifico. Stuart Firestein, nel rivedere i principali consensi scientifici errati del passato nel suo libro del 2012, Ignorance: How it Drives Science, si chiede se
“… c’è qualche motivo, davvero, per pensare che la nostra scienza moderna possa non soffrire di errori simili? In effetti, più un dato è convalidato, più potrebbe essere preoccupante. I dati realmente convalidati tendono a diventare impenetrabili alla revisione.” Stuart Firestein (2012)
Il dogma principale della scienza del cambiamento climatico è affermato nel Quinto Rapporto di valutazione (AR5) del Panel intergovernativo sui cambiamenti climatici:
“È estremamente probabile che più della metà dell’aumento osservato nella temperatura superficiale media globale dal 1951 al 2010 sia stato causato dall’aumento antropogenico delle concentrazioni di GHG e da altre forzanti antropogeniche insieme. La stima migliore del contributo indotto dall’uomo al riscaldamento è simile al riscaldamento osservato in questo periodo (Figura SPM.3)”(IPCC 2014).
Tuttavia, non esistono prove che confermino questo dogma. Si basa sui risultati di modelli informatici che sono stati programmati con le stesse ipotesi che emergono da essi, in un chiaro caso di ragionamento circolare. Un esempio di tali ipotesi è che l’unico effetto accettato della variabilità solare sul clima è il cambiamento nell’irradianza solare totale (TSI). Nessuno degli effetti solari descritti nella Parte II è incluso perché non sono accettati, e anche se fossero accettati, non sapremmo come programmarli. Non sappiamo come avvengono o come influenzano il cliano. Tale è l’arroganza dei sostenitori della teoria climatica moderna che credono di capire come cambia il clima abbastanza da fare proiezioni affidabili a 75 anni nel futuro.
Fig. 5.1. Il principale dogma della scienza del cambiamento climatico è mostrato nella Figura SPM.3 dall’AR5. Il quinto rapporto dell’IPCC afferma che il riscaldamento osservato dal 1951 al 2010 è dovuto a cause antropogeniche, senza contributo da forzanti naturali, nonostante una bassa attività vulcanica e un’elevata attività solare; e senza alcun contributo da oscillazioni multidecadali, nonostante il periodo di riscaldamento 1976-2000 coincida con un aumento dell’AMO.
Nella Parte III abbiamo mostrato l’importanza del trasporto meridionale (MT) e del gradiente di temperatura latitudinale (LTG) sia nel clima globale che regionale. Essi determinano la quantità di energia diretta verso i poli. Nella Parte IV abbiamo mostrato che i cambiamenti nel MT causano cambiamenti di regime climatico, e che questi cambiamenti alterano il bilancio energetico del sistema climatico. Questa evidenza confuta il dogma, rivelando che i cambiamenti nel MT costituiscono una forzante climatica non considerata nella Fig. 5.1. Nella Parte II abbiamo esaminato le prove che i cambiamenti nell’attività solare influenzano il vortice polare, l’ENSO, la velocità di rotazione della Terra, e le proprietà di propagazione delle onde atmosferiche planetarie, che producono cambiamenti dinamici spaziotemporal nella circolazione atmosferica, temperatura, e precipitazioni che corrispondono a notevoli cambiamenti climatici del passato come registrati dalle prove paleoclimatologiche. Ognuno dei fattori climatologici influenzati dall’attività solare indica un effetto del sole variabile sul MT. Attraverso i cambiamenti nel MT, i cambiamenti nell’attività solare costituiscono una delle principali cause del cambiamento climatico, confutando ulteriormente il dogma climatico.
5.2 Regolazione multipla del trasporto meridionale
Il trasporto meridionale (MT) è il modulatore più importante del clima globale. La grande complessità della circolazione globale accoppiata oceano-atmosfera con tutte le sue modalità di variabilità, oscillazioni, teleconnessioni e modulazioni, è solo la manifestazione di una singola causa sottostante, il trasporto di energia dal suo punto di ingresso nel sistema climatico al suo punto di uscita. La massa (inclusa l’acqua) viene trasportata, direttamente o indirettamente, a causa del trasporto di energia. Come abbiamo visto nella Parte III, sezione 3, il MT è principalmente effettuato dall’atmosfera (vedi Fig. 3.4), e lo fa attraverso due percorsi separati ma accoppiati, uno attraverso la stratosfera (la circolazione di Brewer-Dobson, BDC), l’altro attraverso la troposfera, principalmente sopra le conche oceaniche con il contributo sia dell’atmosfera che dell’oceano. L’accoppiamento di questi due percorsi è variabile nel tempo e nello spazio (Kidston et al. 2015). Nella zona equatoriale c’è un accoppiamento attraverso la convezione profonda e il ramo ascendente del BDC (Collimore et al. 2003), e ad alte latitudini attraverso il vortice polare (PV). L’accoppiamento verso il basso nelle latitudini medie è complesso e variabile per longitudine (Elsbury et al. 2021). L’accoppiamento verso il basso è principalmente esercitato da cambiamenti nei gradienti di temperatura stratosferici e la risposta del bilancio termico del vento. Il bilancio termico del vento influenza la forza della circolazione zonale media, e la posizione e la forza dei getti troposferici, degli eddies, e delle piste di tempesta (Kidston et al. 2015). L’accoppiamento verso l’alto dipende da cambiamenti nella convezione e nella generazione di onde atmosferiche. Di conseguenza, l’accoppiamento è più forte in inverno quando i contrasti di temperatura e la generazione di onde atmosferiche nella troposfera sono più intensi, e i gradienti di temperatura nella stratosfera sono più profondi.
Fig. 5.2. Diagramma del trasporto meridionale. I rettangoli arrotondati grigio chiaro sono i due componenti (tracce) del trasporto meridionale, con i loro modulatori noti in ovali bianche. Le frecce nere indicano accoppiamento o modulazione. Le frecce tratteggiate indicano l’effetto indiretto delle eruzioni vulcaniche sul trasporto meridionale troposferico e sull’ENSO. Le variazioni nel trasporto meridionale influenzano il bilancio energetico del sistema climatico della Terra cambiando l’intensità del trasferimento di energia dalla regione tropicale ricca di gas serra alla regione polare povera di gas serra. Da Vinós 2022.
Il trasporto meridionale stratosferico è modulato da fattori che alterano il gradiente di temperatura latitudinale (ozono, attività solare e aerosol vulcanici), o la forza del vento zonale (QBO), poiché determinano il livello di trasmissione delle onde planetarie che alimentano il trasporto stratosferico. L’ENSO fa parte del trasporto meridionale troposferico ed è determinato dalle sue condizioni, ma è anche un modulatore del trasporto stratosferico, influenzando la forza del BDC (Domeisen et al. 2019), e quindi partecipa all’accoppiamento MT stratosfera-troposfera. Non si sa se la QBO influenzi l’ENSO, ma tutte le altre interazioni tra questi tre modulatori (effetto solare, QBO e ENSO) del trasporto meridionale stratosferico sono state documentate (Labitzke 1987; Calvo & Marsh 2011; Salby & Callaghan 2000; Taguchi 2010). L’onda dello stadio rappresenta il cambiamento sequenziale coordinato che colpisce le parti interconnesse del trasporto meridionale troposferico (Wyatt & Curry 2014). È una forte oscillazione multidecennale nel MT, e l’importanza che ha sulla variabilità climatica non può essere sopravvalutata.
La maggior parte degli effetti climatici dell’attività vulcanica che non sono dovuti alla diretta riflessione e diffusione della radiazione solare da parte degli aerosol solforici stratosferici, o alla chimica stratosferica alterata, sono realizzati alterando il MT. Ecco perché le forti eruzioni vulcaniche tropicali causano un riscaldamento invernale dell’NH rafforzando il PV (GuðlaugsdÓttir et al. 2019), perché inducono stati ENSO (Swingedouw et al. 2017; Sun et al. 2018), e perché eccitano l’oscillazione MT bidecadale (Swingedouw et al. 2015; vedi Parte IV, Sez. 4.2 & Fig. 4.2), rendendo conto degli effetti interdecadali delle eruzioni vulcaniche.
Oltre alle variazioni del contenuto di GHG dell’atmosfera, i cambiamenti climatici avvengono attraverso cambiamenti nel MT, e questo è probabilmente il meccanismo principale, poiché importanti cambiamenti climatici si sono verificati in passato con solo modeste variazioni nella forzatura radiativa dei gas serra. L’effetto di alcuni modulatori MT tende a zero quando viene mediato su alcuni anni. Questo è il caso con QBO e ENSO. Anche la variabilità multidecennale si bilancia su periodi di tempo più lunghi. Tuttavia, l’attività solare ha cicli secolari e millenari che diventano il modulatore MT più importante alle frequenze sub-Milankovitch (cioè, <10.000 anni). Il Periodo Caldo Medievale, centrato c. 1100, la Piccola Era Glaciale, centrata c. 1600, e l’attuale periodo di Riscaldamento Globale Moderno, coincidono con un ciclo millenario di attività solare, noto come ciclo Eddy (Abreu et al. 2010), che ha mostrato un’alta attività solare durante i massimi solari medievali e moderni (c. 1150 & 1970), e una bassa attività solare nel cluster dei Minimi Solari di Wolf, Spörer, e Maunder (c. 1300–1700).
I cambiamenti secolari e millenari nell’attività solare sono un importante forzante climatico a causa dell’effetto persistente che hanno sul MT. I cambiamenti dell’attività solare alterano il bilancio energetico del sistema climatico globale. Cambiamenti più brevi nell’attività solare (decadale) sono meno importanti perché in questi lassi di tempo il MT diventa più influenzato da altri modulatori, come l’onda dello stadio, ENSO e la QBO, che spesso agiscono in opposizione alla modulazione solare.
5.3 L’ipotesi del Custode Invernale
L’attuale visione del cambiamento climatico, come rispecchiato nei rapporti di valutazione dell’IPCC, costituisce una teoria radiativa del clima. In questa teoria, la variabilità solare è considerata solo in termini di piccoli cambiamenti radiativi nel TSI (circa lo 0,1% per ciclo solare), nonostante le forti prove di cambiamenti dinamici indotti dal sole nella circolazione atmosferica globale presentate nella Parte II. Questi effetti non lineari, indiretti e dinamici della variabilità solare sul clima sono rilevabili nella ri-analisi del clima (vedi Fig. 2.2; Lean 2017), e riprodotti dai modelli (Kodera et al. 2016), eppure non sono incorporati nella teoria moderna del cambiamento climatico perché non c’è spazio per loro.
Il cambiamento nell’attività solare non ha un effetto globale durante tutto l’anno come ci si aspetterebbe da un cambiamento globale nella forzatura radiativa solare. L’effetto è maggiore durante le stagioni fredde emisferiche, e massimo durante l’inverno boreale, come dimostrato dalle sue modifiche alla velocità di rotazione della Terra (vedi Fig. 2.5; Le Mouël et al. 2010). I cambiamenti nella lunghezza del giorno (ΔLOD) sono dovuti a cambiamenti nella circolazione atmosferica meridionale responsabile dell’aumento della quantità di calore trasportato al polo invernale. Questo effetto solare specifico della stagione fredda, legato alla forza del PV, si vede nella ri-analisi del clima e nelle osservazioni suggerendo che influisce su fenomeni atmosferici e oceanici, tra cui l’AO e la NAO, la frequenza degli eventi di blocco, la forza del vento zonale, la forza del giro sub-polare, e la traccia della tempesta invernale dell’Atlantico Nord. L’effetto dinamico stagionale specifico dell’attività solare deve comportare importanti cambiamenti nella quantità di calore diretto verso il polo oscuro. La maggior parte di questo calore esce dal pianeta irradiato come OLR nella lunga notte polare. Il flusso di calore attraverso il ghiaccio marino è sempre verso l’atmosfera, e l’aumento dei GHG non condensanti favorisce la perdita di energia attraverso un maggior raffreddamento radiativo dalle molecole di GHG che sono più calde della superficie (van Wijngaarden & Happer 2020). La perdita di calore radiativo aumenta anche a causa del forte calo della copertura nuvolosa che accompagna l’inverno polare (Eastman & Warren 2010), e la bassa umidità assoluta dell’atmosfera polare invernale.
L’effetto asimmetrico stagionale dell’attività solare sul clima stabilisce la variabilità solare come il custode a lungo termine più importante della grande quantità di calore che lascia il pianeta ai poli ogni stagione fredda. Sono il principale dissipatore di calore per il pianeta (vedi Fig. 3.2). Pertanto, l’ipotesi di come i cambiamenti nell’attività solare regolino il MT è chiamata ipotesi del Custode Invernale (WGK-h). La WGK-h (Fig. 5.3) afferma che il livello di attività solare è uno dei vari fattori che determinano la forza dei venti zonali e quindi la propagazione delle onde planetarie nell’atmosfera invernale. La propagazione delle onde verso il polo e verso l’alto controlla la forza del PV, che è il principale modulatore del MT di calore e umidità al polo invernale. Gli inverni di alta attività solare promuovono una circolazione zonale più forte, riducendo il MT, portando a un inverno artico più freddo, un inverno a latitudini medie più caldo, una fascia tropicale più calda a causa della ridotta risalita del BDC, e una minore perdita di energia al polo invernale. Gli inverni di bassa attività solare promuovono l’opposto. La differenza nella perdita di energia al polo invernale è abbastanza grande da influenzare notevolmente il clima dell’intero pianeta quando l’attività solare è costantemente alta o bassa per diversi cicli solari consecutivi (cioè, decenni).
Fig. 5.3 L’ipotesi del Custode Invernale sull’effetto della variabilità solare sul clima. a) Gli inverni di alta attività solare favoriscono un forte gradiente di temperatura stratosferico latitudinale attraverso l’aumento dell’ozono e un riscaldamento dell’ozono potenziato causato da una maggiore radiazione UV. L’alta attività solare, attraverso i cambiamenti nel bilancio del vento termico, rafforza i venti zonali riducendo la propagazione delle onde planetarie. Questo permette al vortice polare di rimanere forte durante l’inverno, riducendo il trasporto meridionale e la perdita di calore al polo invernale. L’effetto sull’attività solare di alta attività può essere contrastato dalle condizioni dell’QBO orientale e dell’El Niño. Il trasporto meridionale troposferico è fortemente influenzato dall’oscillazione di circa 65 anni, qui rappresentata sull’Atlantico dall’AMO, che denota un trasporto più debole quando cambia verso valori più alti (accumulo di calore nell’Atlantico del Nord). L’effetto climatico è un riscaldamento globale potenziato e un modello invernale artico freddo/continenti caldi. b) Gli inverni di bassa attività solare favoriscono un debole gradiente di temperatura stratosferico latitudinale a causa di una minore radiazione UV, che porta a un debole vortice polare che aumenta il trasporto meridionale e la perdita di calore al polo invernale. L’effetto sulla gradiente di temperatura stratosferica da bassa attività solare può essere contrastato dal QBO occidentale, dalle condizioni di La Niña e dalla forzatura degli aerosol vulcanici. Il trasporto meridionale troposferico è forte quando l’oscillazione di circa 65 anni è in fase discendente, e l’AMO sta cambiando verso valori inferiori (riduzione del calore nell’Atlantico del Nord). L’aumento del trasporto aumenta la velocità di rotazione della Terra in quanto i venti zonali diminuiscono, e meno momento angolare risiede nell’atmosfera. L’effetto climatico è un ridotto riscaldamento globale e un modello invernale artico caldo/continenti freddi. Da Vinós 2022.
L’ipotesi WGK-h si basa sull’evidenza che il Trasporto Meridionale (MT) è uno, se non il più importante, agente di cambiamento climatico. Ma come già detto in precedenza, l’MT è modulato dalle condizioni climatiche che influenzano la forza dei venti zonali, tra cui non solo l’attività solare ma anche l’ENSO, il QBO, gli aerosol vulcanici stratosferici e lo “stadium-wave” (l’oscillazione multidecennale nell’MT troposferico). Poiché l’MT dipende dal trasporto atmosferico e oceanico, risponde non solo al segnale stratosferico che coinvolge l’attività solare, ma anche a uno troposferico che coinvolge l’oceano (Fig. 5.3). Questa doppia dipendenza porta a un’inconsistenza negli effetti solari che ha afflitto gli studi sul clima solare. Il segnale solare fa parte di un sistema complesso che determina la forza dell’MT invernale, ma il suo lungo periodo di rinnovamento (da decennale a secolare) si accumula nel tempo.
I meccanismi dell’effetto solare sul clima sono stati descritti da vari autori. Il riscaldamento differenziale dell’ozono da parte dei raggi UV crea un gradiente di temperatura nella stratosfera che influisce sulla forza del vento zonale. La forza dei venti zonali determina la propagazione delle onde planetarie che influenzano la forza del PV. Le condizioni del vento zonale e del PV nella stratosfera si propagano alla troposfera attraverso l’equilibrio del vento termico e l’accoppiamento stratosfera-troposfera. Nella troposfera, vengono influenzate la posizione e la forza dei getti e le condizioni dell’Oscillazione Artica (Lean, 2017). Tuttavia, l’ipotesi WGK-h propone che l’effetto climatico a lungo termine della variabilità solare sia mediato attraverso il suo effetto sul MT di calore verso il polo invernale, e che gli effetti climatici globali più forti siano dovuti alla perdita cumulativa di energia al polo invernale durante lunghi periodi di bassa attività solare. Il ruolo principale della variabilità solare nel clima è quello di agire come un gatekeeper invernale, promuovendo la conservazione dell’energia durante gli anni di alta attività solare e permettendo una maggiore perdita di energia durante gli anni di bassa attività solare. Poiché l’MT varia geograficamente, il ruolo di gatekeeper dell’energia solare ha un effetto più forte sulla traiettoria delle tempeste invernali dell’Atlantico del Nord e un effetto minore sul polo sud, con i gateway invernali del Pacifico e dell’Artico siberiano che cadono nel mezzo.
L’ipotesi WGK-h fornisce una spiegazione per il forte effetto paleoclimatico di periodi di prolungata bassa attività solare, come la Piccola Era Glaciale (LIA), e la sua alternanza con periodi più caldi come il Periodo Caldo Medievale (MWP) o il Riscaldamento Globale Moderno che corrispondono al ciclo solare di Eddy di circa 1000 anni come rivelato da proxy solari e climatici (Marchitto et al. 2010). Può anche spiegare il comportamento della regione dell’Atlantico del Nord come hotspot di variabilità climatica. I paleoclimatologi hanno da tempo notato che molte manifestazioni prominenti del cambiamento climatico, come gli eventi di Bond, gli eventi di Dansgaard-Oeschger, gli eventi di Heinrich, il MWP o il LIA sono più evidenti o esclusivi della regione dell’Atlantico del Nord. Questa regione è un corridoio preferito per l’MT e, quindi, è l’area che è più sensibile ai cambiamenti in esso.
5.4 Evidenza per l’ipotesi del Gatekeeper Invernale
L’ipotesi WGK-h spiega come i noti effetti dinamici a breve termine della variabilità UV solare sulla circolazione atmosferica (ovvero, il meccanismo dall’alto verso il basso; Matthes et al. 2016) siano responsabili di una modulazione a lungo termine del cambiamento climatico, attraverso persistenti cambiamenti nel Trasporto Meridionale (MT) che alterano le proprietà radiative del pianeta.
L’effetto della variabilità solare sul clima su una scala temporale centennale a millennale è stato a lungo stabilito dalla paleoclimatologia (Engels & van Geel 2012), ma questa conoscenza non poteva essere incorporata nella nostra comprensione del cambiamento climatico a causa della mancanza di un meccanismo noto. La variabilità solare durante l’Olocene è relativamente ben conosciuta attraverso il record degli isotopi cosmogenici (principalmente i record 14C e 10Be). La Piccola Era Glaciale (LIA) non è l’unico periodo secolare dell’Olocene in cui si può stabilire un’associazione tra una ridotta attività solare persistente sotto forma di minima solare grande (SGM) e un significativo raffreddamento dell’emisfero nord, insieme a un cambiamento nei modelli di precipitazione che ha interessato ampie regioni, compresi i monsoni tropicali (Wang et al. 2005b). A circa 11,4 kyr BP il Pre-Boreal SGM coincide con l’Oscillazione Pre-Boreal (Björck et al. 1997). A circa 10,3 kyr BP il Boreal 1 SGM coincide con l’Oscillazione Boreal 1 (Björck et al. 2001). A circa 9,3 kyr BP il cluster Boreal 2 di SGM coincide con l’Oscillazione Boreal 2 (Zhang et al. 2018). Tra 7,7 e 7,2 kyr BP un periodo simile alla LIA coincide con il cluster di SGM di Jericho (Berger et al. 2016). A circa 6,3 kyr BP un altro periodo di bassa attività solare coincide con un altro pessimo clima (Fleitmann et al. 2007). A circa 5,2 kyr BP l’ampia avanzata globale dei ghiacciai che congelò Ötzi l’uomo delle nevi nelle Alpi coincise con il cluster sumerico di SGM (Thompson et al. 2006). A circa 2,8 kyr BP, un altro pessimo clima identificato con il Grande Inverno delle saghe nordiche dell’età del bronzo (Fries 1956) coincise con l’SGM omerico (Chambers et al. 2007). E a circa 0,5 kyr BP la LIA coincise con il cluster di Wolf, Spörer e Maunder di SGM (Kokfelt & Muscheler 2012). Venticinque SGM sono stati identificati durante l’Olocene (Usoskin 2017), ma dal momento che 12 di essi appartengono a 4 cluster, ci sono 17 periodi di ridotta attività solare persistente in 11.700 anni. Nonostante le difficoltà nello studiare il clima dei millenni passati, metà di essi sono già stati convincentemente collegati a periodi di profondo peggioramento del clima, in alcuni casi associati a difficoltà della popolazione umana (vedi Fig. 2.1; Bevan et al. 2017). Non è sorprendente che così tanti paleoclimatologi siano convinti che la variabilità solare abbia un profondo effetto sul cambiamento climatico (Rohling et al. 2002; Hu et al. 2003; Engels & van Geel 2012; Magny et al. 2013).
L’ipotesi WGK-h richiede che la modulazione solare del clima sia realizzata attraverso il meccanismo dinamico dall’alto verso il basso agendo sul Trasporto Meridionale (MT). Colin Hines ha concepito le basi del meccanismo dall’alto verso il basso nel 1974, e la prima evidenza è stata pubblicata da Joanna Haigh nel 1996, incorporando il ruolo cruciale dell’ozono come sensore e trasmettitore della variabilità UV. Da allora, il meccanismo dall’alto verso il basso ha trovato supporto in osservazioni, rianalisi e modellizzazione (Gray et al. 2010; Gruzdev 2017; Kodera et al. 2016). L’ipotesi WGK-h collega il meccanismo dall’alto verso il basso agli effetti a lungo termine rilevati della variabilità solare sul clima attraverso modifiche persistenti alla variabile climatica più importante, il trasporto di energia dai tropici ai poli.
L’ipotesi WGK-h è supportata da prove di un effetto solare sul clima che altrimenti sarebbe difficile incorporare in altre ipotesi. Spiega perché la componente semestrale dei cambiamenti nella velocità di rotazione della Terra, manifestata come cambiamenti nella lunghezza del giorno (∆LOD; vedi Parte II), risponde ai cambiamenti dell’attività solare (Le Mouël et al. 2010). I cambiamenti di LOD sono una manifestazione della modulazione solare della circolazione atmosferica invernale. Spiega anche perché la tendenza pluriennale nei cambiamenti ∆LOD correla con i cambiamenti climatici (Lambeck & Cazenave 1976; Mazzarella, 2013).
La modulazione solare dell’ENSO (vedi Parte II) supporta anche l’ipotesi WGK-h. Una bassa attività solare promuove un MT più forte, favorendo le condizioni di La Niña nell’equatore Pacifico, probabilmente in risposta a un maggiore risalimento della circolazione di Brewer-Dobson (BDC) attraverso l’accoppiamento stratosfera-troposfera tropicale. Questo è l’opposto delle eruzioni vulcaniche tropicali che producono un MT più debole e un Vortice Polare (PV) più forte, inducendo condizioni di El Niño nell’equatore Pacifico probabilmente attraverso una riduzione del risalimento tropicale mediante il meccanismo opposto.
Il modello invernale dell’Artico caldo/continenti freddi (WACC), collegato alla bassa attività solare (Kobashi et al. 2015; Porter et al. 2019), costituisce anche una prova per l’ipotesi WGK-h. Durante lunghi periodi di bassa attività solare, l’Artico è caratterizzato da inverni più caldi, mentre i continenti a media latitudine soffrono di inverni più freddi a causa di incursioni più frequenti di masse d’aria polari. L’opposto accade durante lunghi periodi di alta attività solare, spiegando perché il ghiaccio marino dell’Artico ha iniziato una grande riduzione nel cambiamento climatico del 1997 (vedi Parte IV) e non durante i decenni precedenti di riscaldamento globale prominente. L’amplificazione artica dal 2000 si manifesta come un fenomeno della stagione fredda, con un piccolo aumento della temperatura estiva, supportando i cambiamenti stagionali sottostanti nel MT che sono avvenuti.
Come richiesto dall’ipotesi, l’ampiezza dell’onda planetaria stratosferica è modulata dall’attività solare (Powell & Xu 2011; vedi Fig. 2.8), con una bassa attività solare che risulta in un aumento dell’ampiezza dell’onda planetaria che dovrebbe promuovere un BDC più forte e un PV più debole.
L’oscillazione biennale (BO) cambia il PV da una configurazione forte un inverno a una configurazione debole il successivo (Fig. 5.4a). Risulta dalla modulazione del ciclo solare della bimodalità del QBO e la sua interazione con la forte variazione polare annuale (Baldwin & Dunkerton 1998; Salby & Callaghan 2006; Christiansen 2010). Dopo il cambiamento climatico del 1976-77, la bimodalità nel QBO e nel BO si è indebolita, risultando in una fase prevalentemente a vortice forte (Fig. 5.4a; Christiansen 2010). Al cambiamento climatico del 1997-98, la bimodalità nel QBO e nel BO è cambiata nuovamente in una fase di vortice più debole con bimodalità più forte. Questi cambiamenti climatici definiscono il periodo 1977-97 quando l’effetto del QBO sulla forza del PV tramite il meccanismo di Holton-Tan si è indebolito notevolmente (Lu et al. 2008; vedi Parte II). Negli anni ’70, il QBO a 50 hPa, e i venti extratropicali a 54°N e 10 hPa hanno rotto la loro correlazione diventando più prevalentemente da ovest (positivi) come mostrato dal loro valore cumulativo (Fig. 5.4b; Lu et al. 2008), indebolendo l’accoppiamento invernale tra il QBO e il PV per il periodo 1977-97, poiché venti più forti da ovest ostacolano la propagazione di onde planetarie di ampiezza inferiore. Il PV più forte che risulta dai cicli solari di alta attività 21 e 22 ha prodotto una leggera tendenza al raffreddamento nella temperatura invernale dell’Artico (Fig. 5.4c, area grigia), mentre il PV più debole che risulta dall’attività solare inferiore dei cicli solari 20 e 23 (e 24) ha prodotto tendenze al riscaldamento nell’Artico invernale (Fig. 5.4c, aree bianche). La relazione tra la forza del PV e la temperatura superficiale invernale dell’Artico è molto chiara. Nota che l’evoluzione della temperatura invernale dell’Artico è opposta all’evoluzione della temperatura NH, sottolineando la loro correlazione negativa.
Fig. 5.4. Vortice polare, vento zonale, temperatura artica, e il ciclo solare. Le linee verticali tratteggiate segnano i minimi solari, e l’area grigia corrisponde al periodo di regime climatico tra i cambiamenti climatici del 1976 e del 1997. a) Media da ottobre a marzo del vortice a 20 hPa, come principale componente del valore medio dell’altezza geopotenziale a nord di 20°N della funzione ortogonale empirica, dal set di dati di rianalisi NCEP/NCAR. Valori più alti denotano un vortice forte per quell’inverno. Circa nel 1976 si è verificato un cambio di regime da un vortice generalmente debole che mostra bimodalità a un vortice più forte con unimodalità. Il cambio opposto si è verificato circa nel 1997. Le linee puntinate sono valori medi per i periodi separati dal 1976 e dal 1997. Dopo Christiansen 2010. b) Linea nera, cumulativo della media triennale da novembre a marzo della velocità media del vento zonale media zonale all’equatore a 50 hPa. Linea grigia, cumulativo della media triennale da novembre a marzo della velocità media del vento zonale media zonale a 54.4°N a 10 hPa. Le linee puntinate sono trend lineari per i dati cumulativi a 54.4°N per i periodi 1959-65, 1965-76, 1976-97 e 1997-2004. Dati dopo Lu et al. 2008. c) Anomalia della temperatura media invernale (dicembre-febbraio) calcolata dal modello atmosferico operativo presso il Centro Europeo per le Previsioni Meteo a Medio Termine per la regione +80 °N. Le linee puntinate sono tendenze lineari come in (b) eccetto che l’ultimo periodo termina nel 2010. Dati dall’Istituto Meteorologico Danese. d) Linea nera, numero di giorni senza macchie solari in una finestra di 6 mesi. Linea grigia, macchie solari mensili. Le linee orizzontali puntinate sono il numero medio di macchie solari per ogni ciclo solare (SC). Dati da WDC–SILSO. Da Vinós (2022).
Come richiesto dalla WGK-h, i modelli stagionali dell’anomalia della temperatura 80-90 °N mostrano cambiamenti molto importanti nel tempo. Le anomalie della temperatura estiva e invernale dell’Artico non hanno mostrato alcuna deviazione a lungo termine significativa dalla media durante il periodo 1970-99, indicando una sorprendente differenza rispetto al riscaldamento globale sperimentato dalla maggior parte del pianeta in quel momento, e in netto contrasto con l’amplificazione polare predetta dalla teoria e dai modelli climatici. A partire dal 1997, l’anomalia della temperatura estiva dell’Artico mostra una piccola diminuzione di circa mezzo grado (vedi Fig. 4.6a), mentre l’anomalia della temperatura invernale dell’Artico mostra un enorme aumento che raggiunge una media di +8 °C durante l’inverno 2017-18 (Fig. 5.5). Il calore responsabile di questo aumento della temperatura invernale viene trasportato all’Artico da latitudini più basse (vedi Parte III). È paradossale e contrario alla visione prevalente, che il riscaldamento dell’Artico è stato meno pronunciato durante il rapido periodo di riscaldamento globale degli anni ’80 e ’90 ed è più pronunciato durante il recente periodo di riduzione del riscaldamento, spesso chiamato la pausa o l’hiatus nel riscaldamento globale. Questa apparente contraddizione può essere risolta se l’attività solare regola la quantità di calore diretto ai poli durante l’inverno. Secondo la WGK-h, l’aumento del trasporto di calore verso i poli in inverno responsabile dell’aumento della temperatura nell’Artico in quella stagione è contribuito dalla persistente diminuzione dell’attività solare dal 2004. La correlazione negativa tra l’attività solare a lungo termine e la temperatura invernale dell’Artico è chiara (Fig. 5.5).
Fig. 5.5. La temperatura invernale dell’Artico è modulata dal sole. Curva nera, flusso solare a 10,7 cm levigato come proxy per l’attività solare. L’adattamento dei minimi quadrati polinomiali di terzo ordine è stato calcolato con tutti i dati disponibili dal 1947 per ridurre l’effetto del bordo nei dati rappresentati graficamente. Dati dall’osservatorio reale del Belgio STAFF viewer. Curva rossa, anomalia della temperatura media invernale (dicembre-febbraio) calcolata dal modello atmosferico operativo presso il Centro europeo per le previsioni meteorologiche a medio termine per la regione +80 °N, con un adattamento dei minimi quadrati polinomiali di terzo ordine. Dati dall’Istituto meteorologico danese. Da Vinós (2022)
I cambiamenti solari nell’Artico hanno molte conseguenze. L’ipotesi WGK-h richiede un aumento della OLR (Outgoing Longwave Radiation, ovvero radiazione infrarossa in uscita) artica durante la stagione fredda quando l’attività solare decennale diminuisce. Questo aumento è stato osservato nel cambio di regime climatico del 1997 (vedi Fig. 4.7). L’aumento della perdita di energia ai poli dal 1997 deve aver contribuito alla pausa nel riscaldamento globale. Allo stesso tempo, il forte riscaldamento invernale dell’Artico ha poco effetto sulla criosfera regionale, dato che la temperatura invernale dell’Artico è in media circa 25 °C sotto lo zero. Nel frattempo, la modesta diminuzione della temperatura estiva ha un effetto stabilizzante sull’estensione del ghiaccio marino estivo che mostra una pausa dal 2007 (Fig. 5.6). Paradossalmente, il grande aumento della temperatura media annuale dell’Artico viene pubblicizzato come prova di una forte amplificazione dell’Artico, ma coincide con una pausa nel cambiamento dell’estensione del ghiaccio marino estivo dell’Artico che potrebbe addirittura portare a un modesto aumento durante l’attuale ciclo solare (SC25, 2020 – c. 2031). A meno che non si analizzi stagionalmente l’aumento della temperatura dell’Artico, è difficile capire cosa sta succedendo, ma poi diventa chiaro che l’amplificazione dell’Artico non è un’amplificazione del riscaldamento globale. Il riscaldamento invernale dell’Artico è un forte indicatore che l’effetto climatico della variabilità solare è profondamente frainteso e il contributo del MSM (Minimo Solare Moderno) all’attività solare al riscaldamento globale moderno è molto più grande di quanto sia stato considerato nei rapporti dell’IPCC e nei modelli climatici attuali. Una chiara previsione di questa ipotesi è che l’anomalia della temperatura invernale dell’Artico inizierà a diminuire quando avverrà un nuovo ciclo solare più attivo. Questo potrebbe accadere con il ciclo solare 26, che si prevede aumenterà in attività c. 2032 (Fig. 5.7). Quella diminuzione della temperatura dovrebbe essere accompagnata da un aumento del ghiaccio marino artico.
Fig. 5.6. Proiezioni del declino del ghiaccio marino artico. Simulazioni del modello (linee colorate continue, 2006-2090) e osservazioni (linea nera, 1935-2021) dell’estensione del ghiaccio marino artico per settembre. Le linee colorate per gli scenari RCP sono medie del modello da CMIP5, dopo Walsh et al. (2014). La linea tratteggiata marrone chiaro è un modello basato sulle note periodicità di 60 e 20 anni nel ghiaccio marino artico. La linea nera continua è l’estensione del ghiaccio marino artico NSIDC di settembre per la finestra satellitare (1979-2021), mentre i dati sull’estensione del ghiaccio marino artico di settembre 1935-1978 provengono dalla ricostruzione di Cea Pirón & Cano Pasalodos (2016). La linea tratteggiata rosso scuro è una curva di sopravvivenza sigmoidea adattata ai dati 1979-2012 con condizioni prive di ghiaccio vicino al 2030, seguendo la spirale di morte del ghiaccio marino artico proposta da Mark Serreze (2010). La proiezione conservativa, la linea tratteggiata marrone più chiara, spiega la pausa nel scioglimento del ghiaccio marino artico dal 2007 e suggerisce oltre 2 milioni di km2 di ghiaccio marino artico rimanente entro l’estate 2100. Da Vinós 2022.
Fig. 5.7. Previsioni delle macchie solari basate sui cicli di attività solare. a) Numero internazionale annuale di macchie solari 1700-2020, insieme alla tendenza lineare crescente. La periodicità centenaria di Feynman è mostrata come una curva sinusoidale con minimi nei momenti di minor numero di macchie solari, definendo i periodi centenari F1 a F3. La loro durata è dettata dalle date sottostanti. Il periodo F3 mostra il numero più alto di macchie solari dei tre. Il periodo F2 è stato influenzato dalla presenza di un minimo ciclico bicentenario de Vries a SC12-13 e mostra meno macchie solari rispetto agli altri due. Fonte dei dati: WDC-SILSO, Osservatorio Reale del Belgio, Bruxelles. b) Modello solare costruito sulle proprietà spettrali dell’attività solare dai record cosmogeni e delle macchie solari. Il modello presuppone un’attività massima predefinita per ogni ciclo che viene poi ridotta dalla distanza ai minimi dei cinque cicli considerati, i cicli di 2500 anni, 1000 anni, 210 anni, 100 anni e 50 anni. Le date dei cicli e i periodi dedotti dall’attività passata vengono proiettati nel futuro, producendo una previsione dell’attività solare per il periodo 2022-2130. Si prevede che F4 coinciderà con un picco nel ciclo millenario di Eddy identificato dai record proxy solari dell’Olocene e probabilmente avrà altrettante macchie solari di F3 nonostante un altro minimo ciclico de Vries previsto per SC31-32. SC1, SC10, SC20 e SC29 costituiscono minimi nella periodicità solare pentadecadale, che riduce il numero di macchie solari al picco della periodicità centenaria. Il modello (Vinós 2016) non proietta l’attività massima (più variabile), ma la somma delle macchie solari su tutto il ciclo. Il modello 2016 era corretto nel prevedere l’attività SC25 più alta di SC24 e più bassa di SC23. Ora prevede un aumento dell’attività solare da SC24 a SC28. Da Vinós 2022.
5.5 Il paradosso asimmetrico Alto-solare/Basso-effetto — Basso-solare/Alto-effetto
Dato che il sole alimenta il sistema climatico, è logico supporre che un sole più attivo, fornendo più energia, dovrebbe avere un effetto proporzionale sul clima, opposto all’effetto di una diminuzione di energia da un sole meno attivo. Tuttavia, lo studio della paleoclimatologia mostra che questo non è il caso. L’effetto dell’attività solare sul clima è fortemente asimmetrico, con un’attività solare bassa che ha un effetto molto più profondo sul clima rispetto ad un’attività solare alta.
Lo studio della paleoclimatologia solare fu pionieristico da parte di Andrew Douglass (1919) e rivitalizzato dallo studio fondamentale di John Eddy (1976) sul minimo di Maunder. Gli SGM nel corso dell’Olocene e i loro effetti climatici associati sono stati identificati da molti autori (Vinós 2022). Gli SGM degli ultimi 1.000 anni hanno ricevuto i nomi degli astronomi, mentre quelli dei precedenti 7.000 anni hanno ricevuto nomi presi dalla storia umana (vedi sopra e in Vinós 2022). Ciò che manca in modo eclatante è la corrispondente identificazione, denominazione e studi climatici dei massimi solari. Mentre possono essere definiti matematicamente sul record dell’attività solare (Usoskin 2017), solo i due più recenti, il massimo solare medievale e il massimo solare moderno, sono stati nominati. Gli studi paleoclimatici non producono un’ovvia associazione tra attività solare alta e clima. Sembra che i massimi solari lascino un’impronta molto più piccola sul record paleoclimatico rispetto agli SGM.
Ciò che la paleoclimatologia ci sta dicendo è che gli scienziati del clima solare dovrebbero prestare più attenzione all’effetto dell’attività solare bassa sul clima. L’WGK-h aiuta a spiegare perché l’attività solare bassa ha un effetto più forte sul clima rispetto all’attività solare alta.
Il massimo del ciclo solare di 11 anni è molto più variabile del minimo solare. Sebbene le macchie solari forse non siano il modo migliore per misurare l’attività solare durante i minimi solari, il record delle macchie solari (media mobile su 13 mesi; SILSO 2022) mostra che i massimi solari sono variati tra 81 macchie solari nel 1816 e 285 nel 1958, una differenza di 204 macchie solari. Invece i minimi solari sono variati solo tra 0 macchie solari nel 1810, e 18 macchie solari al minimo più alto nel 1976, una differenza di 18 macchie solari. Durante un massimo solare, come quello moderno (1935-2005; vedi Fig. 1.6), 6 anni di attività solare alta o molto alta sono seguiti da 5 anni di attività solare bassa o molto bassa. Durante un SGM, tutti gli anni, decennio dopo decennio, hanno un’attività solare bassa o molto bassa.
Quando l’attività solare è bassa, l’effetto della stratosfera equatoriale sul PV (effetto Holton-Tan) è più forte e il PV diventa anomalo più debole. Pertanto, al minimo solare l’effetto solare è massimo. Le maggiori deviazioni positive rispetto alla tendenza nella temperatura invernale artica di solito avvengono durante i minimi solari (Fig. 5.5). I cambiamenti climatici del 1976 e 1997 hanno avuto luogo al minimo solare, che è una prova dell’WGK-h. Anche il cambiamento del 1925 è avvenuto subito dopo il minimo SC15-16, e il cambiamento del 1946 dopo il minimo SC17-18 (vedi Fig. 4.8c & f; Mantua et al. 1997). Il livello di attività solare tra i minimi determina il livello di accoppiamento atmosferico equatoriale-polare e il clima artico su quel ciclo (Fig. 5.4d). Poiché i cambiamenti di regime nella circolazione atmosferica e nel clima sembrano avvenire ai minimi solari, negli anni successivi l’attività del massimo solare determina se si verifica un cambiamento. Se l’attività è simile al ciclo precedente non c’è cambiamento, se è marcatamente diversa il cambiamento iniziato al minimo solare è confermato. Un risultato prevedibile è un’alta frequenza di fasi climatiche che durano due cicli solari, come il periodo 1976-1997. Questo spiega i ripetuti rapporti di segnali solari di 22 anni nelle proxy climatiche, come il ritmo di siccità bidecadale nell’ovest degli Stati Uniti (Cook et al. 1997), o l’ampiezza degli anelli degli alberi nell’Artico (Ogurtsov et al. 2020) e nel Cile meridionale (Rigozo et al. 2007).
Pertanto, l’WGK-h fornisce una spiegazione per il paradosso dell’effetto solare asimmetrico. Secondo l’ipotesi, gli anni di alta attività solare comportano una minor perdita di energia al polo invernale a causa di un PV più forte e una MT ridotta (Fig. 5.3a), mentre gli anni di bassa attività solare comportano una maggiore perdita di energia dall’effetto opposto (Fig. 5.3b). Durante i cicli solari di alta attività, 5-6 anni di attività solare sopra la media favoriscono una minore perdita di energia ai poli, seguiti da 4-5 anni di attività solare sotto la media che favoriscono una maggiore perdita di energia ai poli, risultando in un riscaldamento moderato. Durante i cicli solari di bassa attività, tutti o quasi tutti gli anni mostrano un’attività solare sotto la media che risulta in un raffreddamento intensificato.
L’asimmetria nella variabilità del ciclo di 11 anni e nell’effetto solare sul clima da parte dell’WGK-h spiega perché i paleoclimatologi rilevano solo l’effetto climatico sproporzionato dei SGM sul clima. È prevedibile da considerazioni teoriche che lunghi periodi ininterrotti di bassa attività solare dovrebbero avere un effetto climatico maggiore rispetto a lunghi periodi di attività intermittente. Le osservazioni paleoclimatologiche confermano questa aspettativa, sostenendo che l’effetto climatico dell’attività solare è reale.
5.6 Il Paradosso della Lunghezza del Ciclo/Effetto Climatico
Una delle principali obiezioni a un ruolo più sostanziale del sole sul cambiamento climatico è che il ciclo solare di 11 anni non sembra avere un grande effetto sul clima. L’analisi climatica moderna utilizzando dati satellitari dal 1979 ha coperto quasi quattro cicli solari completi, ed è chiaro che i cambiamenti osservati, sebbene significativi, sono modesti (Lean 2017; vedi Fig. 2.2). E non è chiaro nessun cambiamento tra i cicli, tanto meno una tendenza in qualsiasi variabile climatica che corrisponderebbe alla tendenza nell’attività solare.
Ma l’attività solare mostra anche cicli più lunghi. I cicli solari prendono il nome da importanti ricercatori solari. Il ciclo di Schwabe di 11 anni, il ciclo di Hale di 22 anni, il ciclo di Feynman di 100 anni, il ciclo de Vries di 200 anni, il ciclo di Eddy di 1000 anni, e il ciclo di Bray di 2500 anni sono tutti stati descritti nella letteratura scientifica come aventi un effetto climatico (vedi Vinós 2022, e riferimenti all’interno). Il ciclo di Feynman di 100 anni è responsabile per due cicli di 11 anni con bassa attività all’inizio del 1800 (cicli 5 & 6, 1798-1823), all’inizio del 1900 (cicli 14 & 15, 1902-1923) e all’inizio del 2000 (cicli 24 & 25, dal 2008 e fino a circa 2030). Il ciclo de Vries di 200 anni è responsabile per la spaziatura dei minimi grandi di Wolf, Spörer, e Maunder durante la LIA. Il ciclo di Eddy di 1000 anni è responsabile per i principali periodi climatici degli ultimi 2000 anni, il Periodo Caldo Romano, il periodo freddo delle Età Buie (noto anche come la Piccola Era Glaciale della Tarda Antichità), il Periodo Caldo Medievale, la LIA, e il periodo caldo Moderno iniziato circa nel 1850, con un certo contributo antropogenico negli ultimi sette decenni.
Dagli studi paleoclimatici, più lungo è il ciclo solare, più profondo è il suo effetto climatico. Il più grande effetto proviene dal ciclo di Bray di 2500 anni, il ciclo più chiaramente discernibile negli studi solari e climatici. Questo ciclo, presentato nella Parte II (Sect. 2.2), e Fig. 2.1, non solo ha stabilito le suddivisioni biologiche dell’Olocene (i periodi Boreale, Atlantico, Sub-Boreale, e Sub-Atlantico), ma ha anche causato grandi fluttuazioni periodiche nelle popolazioni umane del passato. Come dicono Bevan et al. (2017):
“Dimostrano più istanze di riduzione della popolazione umana durante l’Olocene che coincidono con episodi periodici di ridotta attività solare e riorganizzazione del clima. … Queste prove suggeriscono insieme una forzatura solare quasi periodica della circolazione atmosferica e oceanica con più ampie conseguenze climatiche.”
Questi episodi periodici di diminuzione della popolazione umana corrispondono in gran parte al ciclo di Bray di 2500 anni, come si può apprezzare in Fig. 2.1 o nella loro figura 3. Si può solo immaginare il tipo di effetto climatico del ciclo di Bray di 2500 anni per causare tali diminuzioni della popolazione umana.
Sembra paradossale che la variabilità solare abbia quasi nessun effetto a breve termine (il ciclo di 11 anni), ma un enorme effetto a lungo termine (il ciclo di 2500 anni). La WGK-h fornisce anche una spiegazione per questo paradosso della lunghezza del ciclo/effetto climatico. Come mostrato in Fig. 5.3, l’attività solare non è l’unico modulatore del MT. Almeno il QBO, l’ENSO, l’oscillazione delle onde dello stadio, e le eruzioni vulcaniche agiscono come modulatori del MT, e quindi l’effetto su un particolare anno può essere l’opposto di quello che potrebbe dettare solo l’attività solare. Inoltre, durante un ciclo solare di 11 anni di attività media, quasi la metà degli anni agisce in una direzione e quasi l’altra metà nella direzione opposta. Il risultato è un effetto moderato dove la causalità non è chiara.
L’effetto del QBO e dell’ENSO tende verso una media di quasi zero in pochi anni, e l’oscillazione multidecadale in pochi decenni. Più lungo è il ciclo solare, più lungo è il periodo di bassa attività solare nei suoi minimi. Come abbiamo visto, il più grande effetto climatico è prodotto da periodi continui di decenni quando la maggior parte degli anni mostra una bassa attività solare. Il piccolo incremento nella grande quantità di energia che il pianeta perde ad ogni polo invernale durante gli anni di bassa attività solare è cumulativo, come con l’aumento dell’energia trattenuta dall’aumento del CO2. Progressivamente il pianeta perde più energia di quella che guadagna, e si raffredda. Più lungo è il ciclo, più lungo è il calo, e più profondo è il raffreddamento. Le aree nei percorsi principali del MT, in particolare la regione dell’Atlantico del Nord (inclusi Europa e America del Nord) si raffreddano per prime, più a lungo e più profondamente, ma il drenaggio energetico colpisce l’intero pianeta. E sebbene la regione artica si riscaldi inizialmente a causa di un maggior afflusso di energia dalla MT migliorata, alla fine si raffredda anche essa, poiché l’intero pianeta diventa più freddo.
Il clima, quindi, non è molto sensibile all’attività solare fino a quando diversi cicli di 11 anni consecutivi di attività solare costantemente bassa o alta causano un effetto che si innalza sopra il rumore di fondo. E poi solo se l’oscillazione delle onde dello stadio multidecadale non sta agendo sul MT nella direzione opposta. L’attività solare e l’onda dello stadio hanno cooperato durante la fase climatica del 1976-1997 per produrre un riscaldamento accelerato attraverso una forte riduzione del MT, che ha risultato in un lungo periodo di calma del vento globale (McVicar & Roderik 2010; Zeng et al. 2019) per cui non è stata fornita alcuna spiegazione fino ad ora. Dal 1998 il MT è aumentato, producendo un riscaldamento artico e una pausa nel riscaldamento globale. La concatenazione di due cicli consecutivi di bassa attività solare dal 2008 e l’imminente cambio dell’onda dello stadio verso una fase di raffreddamento dell’AMO, segnalato dal recente raffreddamento del buco di riscaldamento dell’Atlantico del Nord (46°N–62°N & 46°W–20°W; Latif et al. 2022), predice problemi per l’ipotesi del CO2 sul cambiamento climatico. L’ipotesi del CO2 prevede un riscaldamento accelerato fintanto che la CO2 atmosferica continua a salire. Ma il cambiamento climatico naturale è ciclico, e la teoria moderna del cambiamento climatico non lo capisce.
In questa parte della serie, abbiamo visto come i cambiamenti nell’attività solare producono cambiamenti nel clima modulando il MT dell’energia verso i poli in modo stagionalmente dipendente. Il risultato è che il massimo solare moderno ha contribuito significativamente al riscaldamento globale moderno, e l’attuale minimo solare prolungato è almeno parzialmente responsabile del tasso ridotto in corso del riscaldamento globale. Ma il ruolo del sole come modulatore del trasporto di energia verso i poli non può essere dedotto dai principi primi. La risposta dell’ozono stratosferico ai cambiamenti UV influenza il MT attraverso il criterio Charney-Drazin, l’effetto Holton-Tan, e l’accoppiamento stratosferico-troposferico. Tutti questi fenomeni atmosferici derivano da osservazioni, non dalla teoria. L’IPCC ritiene che la variabilità solare influenzi leggermente il clima attraverso piccoli cambiamenti nell’energia totale in entrata. Il meccanismo top-down agisce attraverso piccoli cambiamenti UV che coinvolgono ancora meno energia. Il cambiamento dell’energia UV, trasferita all’ozono stratosferico, è in parte convertito in cambiamenti nella velocità del vento. L’energia per alterare la dinamica della circolazione stratosferica e, attraverso l’accoppiamento, la circolazione troposferica è fornita da onde atmosferiche generate nella troposfera, non dalla radiazione in entrata dal sole. La WGK-h propone che l’energia che altera il clima in risposta ai cambiamenti solari è l’energia già presente nel sistema climatico. Durante periodi di bassa attività solare, questa energia è diretta ai poli e irradiata nello spazio, raffreddando il pianeta, e durante periodi di alta attività rimane più a lungo nel sistema climatico, riscaldando il pianeta. Questo inaspettato bypass di energia, che non può essere dedotto dalla teoria, è ciò che ha reso la questione solare-climatica irrisolvibile per tanto tempo. Nell’ultima parte passeremo in rassegna le prove che il MT è il vero regolatore del clima, e come può spiegare i cambiamenti climatici che si sono verificati sul pianeta dall’epoca dell’Eocene, 52 milioni di anni fa, fino all’attuale era glaciale.