CAPIRE IL FUNZIONAMENTO DEL SISTEMA CLIMATICO

http://clima.casaccia.enea.it

SCALE TEMPORALI DELLA VARIABILITA’

IL TALLONE DI ACHILLE DELLA CIRCOLAZIONE GENERALE

IL MEDITERRANEO E LA SUA VARIABILITA’

QUALI SONO GLI STRUMENTI PER PREVEDERE IL CLIMA

COME E QUANTO CAMBIERA’ IL CLIMA

Il sistema climatico è costituito da diverse componenti (oceano, atmosfera, …), ognuna delle quali ha proprie caratteristiche temporali e termodinamiche, queste componenti interagiscono tra di loro in modo complesso e rispondendo diversamente alle perturbazioni dovute ai forzanti esterni ed interni

COMPONENTE A BASSA FREQUENZA:Per esempioVariabilità della radiazione solare COMPONENTE AD ALTA FREQUENZA : Calore e ciclo idrologico

FORCING CONDITIONS CHANGEINTERNEESTERNE

Per esempio processi interni alla circolazioneAtmosferica ed oceanica

QUANTO E’ CAMBIATO IL CLIMA SULLA TERRA NEGLI ULTIMI 400.000 ANNI ?

……..TANTISSIMO!!!!

LA TEMPERATURA

INSOLAZIONE

CO2

CH4

ISOTOPI DELL’OSSIGENO

OGGI 400.000 ANNI FA’

che cosa è successo negli ultimi 100.000 anni

 

gli ultimi 100.000 anni

TWO MAIN TYPES OF ABRUPT CLIMATE CHANGES:

  

DANSGAARD-OESCHGER (D/O)

EVENTI CALDI

HEINRICH EVENTS

EVENTI FREDDI

LINEAR BEHAVIOUR

IL SISTEMA ACCOPPIATO ATMOSFERA-OCEANO

HA UN COMPORTAMENTO NON-LINEARE TIPO ISTERESI

(ovvero un giro sulle montagne russe)OSSIA PER VALORI CRITICI DEI

FORZANTIPER ESEMPIO LA QUANTITA’

DI GHIACCIO IL SISTEMA CROLLAPER POI RECUPERARE PER UN

PERCORSODIVERSO DA QUELLO

PRECEDENTE

FORZANTE ESTERNO

SCHEMA DELLA CIRCOLAZIONE TERMOALINA NEL NORD ATLANTICO

CALDO FREDDO

EQUATORE POLO

CIRCOLAZIONE PROFONDA

CIRCOLAZIONE DI SUPERFICIE

SPR

OF

ON

DA

ME

NT

O

Quando le interazioni con l’atmosfera rendonol’acqua di superficie piùpesante di quella sottostante, avvengono fenomeni convettivi e l’acqua superficiale sprofonda. Tale processoè di fondamentale importanza, infatti trasporta ossigeno nel mare profondo ed innesca una cella di circolazione in cui acquadi superficie rimpiazza l’acqua sprofondata

QUANTO CAMBIA IL

CLIMA OGGI ?

ENSO E NAO SONO L’EVIDENZA

DELLA VARIABILITA’ DEL

CLIMA A SCALA INTERANNUALE O

PIU’

MOVE

NEGLI ULTIMI DECENNI SI SONO OSSERVATI VALORI ESTREMI NELL’ANDAMENTO DELLE ANOMALIEDI TEMPERATURA

e il ruolo dell’oceano …è come l’elefante: ha la memoria lunga

ED IL SUO RUOLO è FONDAMENTALE PER LE

TRANSIZIONI RAPIDE DA UNO STATO DI EQUILIBRIO AD UN

ALTRO

Circolazione Oceanica globaleIn questo schemaviene evidenziatal’asimetria traOceano Atlanticoe l’Oceano Pacifico(correnti di superficieche trasportano calore dall’emisfero sud a quello nord)E’ Il Mediterraneo adeterminare questaasimmetria ?

Sud Nord

Nord

TEMPERATURE, SALINITY

AND DENSITY

ALONG

A MERIDIONAL

SECTION OF NORTH

ATLANTIC OCEAN

TEMPERATURE,

SALINITY

AND DENSITY

ALONG

A MERIDIONAL

SECTION OF

PACIFIC OCEAN

CIRCOLAZIONE GENERALE (oceanica ed atmosferica ) DEL MEDITERRANEO

by V. Artale, A. Bargagli, A. Carillo, S. Marullo, G. Pisacane,

V. Rupolo, G. Sannino, in collaborazione con il CNR, Università e CASPUR

Circolazione generale del Mar Mediterraneo

• Il Mar Mediterraneo è un bacino evaporativo, in cui cioè l’evaporazione (circa 1 metro all’anno) è maggiore del flusso di acqua dolce (fiumi e pioggia). Acqua di origine Atlantica entrante dallo stretto di Gibilterra compensa questo deficit annuale.

• L’evaporazione aumenta la concentrazione di sale nell’acqua che di conseguenza diventa più pesante e sprofonda.

• La circolazione generale del Mar Mediterraneo si può riassumere in un flusso superficiale di acqua relativamente dolce che entra a Gibilterra ed in un flusso di acqua più profonda e più salata che esce dallo stretto di Gibilterra.

• Il tempo caratteristico di questa circolazione è di circa 100 anni

Simulazioni numeriche della circolazione del Mar Mediterraneo

• La dinamica della circolazione del Mar Mediterraneo viene rappresentata e studiata attraverso simulazioni numeriche.

• Con queste simulazioni si integrano le equazioni del moto ed il risultato è l’evoluzione nel tempo del campo di velocità, della temperatura e della salinità.

• Per simulare la circolazione nel Mar Mediterraneo si usano potenti calcolatori (per simulare un anno di circolazione sono necessarie più di 10 miliardi di operazioni)

• Nel seguito verranno mostrate alcune animazioni ottenute tramite simulazioni numeriche.

Temperatura superficiale nel Mediterraneo (blu freddo, rosso caldo). Viene rappresentato un anno

di simulazione numerica.

MEDITERRANEAN THERMOHALINE CIRCULATION(Using Lagrangian Technique, Rupolo et al, 2000)

Come sono connessi i diversi sotto bacini del Mediterraneo (diagnostica lagrangiana sviluppata da V. Rupolo)

…. e il clima di oggi……per esempio che cosa è successo questa

estate?

il satellite è uno strumento indispensabile per lo studio, l’analisi ed il monitoraggio della variabilità

climatica

attività svolte da:S. Marullo, M. Guarracino, E.

Napolitano in collaborazione con il CNR

Temperatura media Luglio 1985-2002 Temperatura media Luglio 2003

Temperatura media Agosto 1985-2002 Temperatura media Agosto 2003

Anomalia di temperatura Luglio 2003

Anomalia di temperatura Agosto 2003

SST 2003

SST 1985-2002

simulazioni ad alta risoluzione

.

by V.ARTALE , A. BARGAGLI, by V.ARTALE , A. BARGAGLI, A. CARILLO, E. NAPOLITANO, A. CARILLO, E. NAPOLITANO, SANNINO G. in collaborazione SANNINO G. in collaborazione

con il CASPURcon il CASPUR

Zoom regionalesimulazione su una

regione particolarmente

critica: acqua alta a Venezia

simulazioni numeriche globali e studio sui meccanismi fisici di base

by S. Calmanti, A. Carillo, D. Di Rocco, R. Iacono, V. Rupolo, P. Ruti,

SDB memorizza in un proprio database le caratteristiche principali di ciascun file. Ciò permette all’ utente di selezionare i file desiderati specificando i seguenti parametri:

Area geografica Lat, Lon

Periodo temporale Data o intervallo di date

Tipo di dati Modello, con eventuale tipo di modello, o sperimentale

Variabile fisica Temperatura, ….

Progetto scientifico MFSPP, ….

Scientific Data Base

Emanuele.Lombardi e Antonio.Iaccarino@casaccia.enea.it

SCENARI CLIMATICI SECONDO L’IPCC

Sistemi di PrevisioneSistemi di Previsione

Dell’ Oceano Globale

e

del Mediterraneo

By G.Manzella e G. Fusco

La rete di Osservazioni con Navi La rete di Osservazioni con Navi CommercialiCommerciali

Ruolo ENEARuolo ENEA

MFS-PP•raccolta di dati storici (Medar/MedAtlas)•costruzione di data bases climatologici per inizializzare modelli

numerici (MODB, MED6, Medar/MedAtlas)•sviluppo di sistemi di osservazione operativi e real-time

MFS-TEP•Modellistica lagrangiana in supporto alla definizione della

startegia di campionamento

Mediterranean Forecasting SystemMediterranean Forecasting System

MFS-VOS_1 (XBT data)MFS-VOS_1 (XBT data)

MFS-VOS_1 (XBT data)MFS-VOS_1 (XBT data)

MFS-VOS_1 (XBT data)MFS-VOS_1 (XBT data)

MFS-VOS_1 (XBT data)MFS-VOS_1 (XBT data)

MFS-VOS_1 (XBT data)MFS-VOS_1 (XBT data)

MFS-VOS_1 (XBT data)MFS-VOS_1 (XBT data)

MFS-VOS_1 (XBT data)MFS-VOS_1 (XBT data)

MFS-VOS_1 (XBT data)MFS-VOS_1 (XBT data)

MFS-VOS_1 (XBT data)MFS-VOS_1 (XBT data)

MFS-VOS_1 (XBT data)MFS-VOS_1 (XBT data)

MFS-VOS_1 (XBT data)MFS-VOS_1 (XBT data)

MFS-VOS_1 (XBT data)MFS-VOS_1 (XBT data)

LE PROBLEMATICHE SUL CLIMA COSTITUISCONO UNO DEI “GRAND CHALLENGES” DELLA SCIENZA MODERNA

PER ESEMPIO….

QUALI SONO LE DIMENSIONIDEI COMPUTERPER FARE SIMULAZIONI CLIMATICHE ?

come si prevede il clima? ….attraverso l’uso di modelli numerici

e di grosse infrastrutture di calcolo, attualmente la più grande è in Giappone

•IL COMPUTER PIU’ POTENTE AL MONDO (ATTUALMENTE !!!) DEDICATO SOPRATTUTTO AGLI STUDI SUL CLIMA

•QUALCHE NUMERO:

•5120 UNITA’ DI CALCOLO

•4O TERAFLOPS ( 40 MIGLIAIA DI MILIARDI DI OPERAZIONI AL SECONDO)

esisterà mai un computer che possa simulare tutto ciò ?

quanto tempo occorrerà

prima di avere un modello sul

clima…… speriamo

meno di 2000 anni!!

storia per immagini del modello di atomo

quindi…..bisogna misurare, osservare, dedurre…

GRAZIE DELL’ATTENZIONE

F I N E