INFLUENZE ASTRONOMICHE SUL CLIMA TERRESTRE Luca Belluzzi Journal Club 6 Dicembre 2006

IL CLIMA Per clima si intende generalmente l’insieme delle condizioni atmosferiche che caratterizzano una data regione per un periodo di tempo sufficientemente lungo (30 anni secondo la definizione data dall’Organizzazione Meteorologica Mondiale). In ambito scientifico si definisce sistema climatico il sistema composto da atmosfera, oceani, terre emerse e ghiacci e clima (o stato climatico) la descrizione statistica completa dello stato di una o più componenti di interesse di tale sistema, e delle restanti componenti, considerate come condizioni al contorno, durante particolari periodo di tempo. Il clima terrestre, da sempre, è in continuo cambiamento, con variazioni la cui entità varia da periodo a periodo, e da luogo a luogo. Queste fluttuazioni sono il risultato di processi naturali e antropici interni o di influenze esterne sul sistema climatico.

LE GLACIAZIONI La geologia storica ha accertato il succedersi durante la vita della Terra di varie glaciazioni. Definizioni glaciologiche Glaciazione: periodo durante il quale i poli della Terra sono ricoperti da calotte glaciali. Periodo glaciale: periodo particolarmente freddo nel corso di una glaciazione. Periodo interglaciale: periodo caratterizzato da un clima relativamente mite nel corso di una glaciazione.

PALEOZOICO (PRIMARIO) Cronologia delle principali glaciazioni 542 (18/11) ARCHEOZOICO ADEANO ARCHEANO ALGONCHIANO 4500 (1/1) 3800 (26/2) 1600 (24/8) 2700 2300 800 600 PALEOZOICO (PRIMARIO) CAMBRIANO SILURIANO DEVONIANO 542 (8/11) 444 (25/11) 416 (28/11) 359 (2/12) 460 ORDOVICIANO 488 (22/11) 430 PALEOZOICO (PRIMARIO) CARBONIFERO (SUP.) CARBONIFERO (INF.) PERMIANO KAROO ICE AGE 359 (2/12) 350 318 (6/12) 299 (7/12) 260 251 (11/12)

MESOZOICO (SECONDARIO) NEOZOICO (QUATERNARIO) TRIASSICO GIURASSICO CRETACICO 251 (11/12) (15:23) 204 (15/12) (10:53) 146 (20/12) (03:47) 65 (26/12) (17:28) (31/12) 1.8 (20:29) CENOZOICO (TEZIARIO) NEOGENE (26/12) 65 (17:28) (29/12) 34 (05:48) 40 PALEOGENE NEOZOICO (QUATERNARIO) PLEISTOCENE OLOCENE ALTERNANZA PERIODI GLACIALI E INTERGL. INTERGLACIALE (31/12) (20:29) 1.8 0.011 (31/12) (23:58) OGGI

Evidenze delle glaciazioni Geologiche: morene glaciali, formazione di laghi e valli, presenza di massi “erratici”, effetti di erosione ... Chimiche: variazione rapporti isotopici in rocce sedimentarie, sedimenti oceanici, campioni di ghiaccio... Paleontologiche: distribuzione fossili alle varie latitudini

Principali fattori all’origine delle glaciazioni Variazione composizione atmosfera: riscontrato aumento e diminuzione dei gas serra (vapore acqueo e CO2) in corrispondenza rispettivamente della fine e dell’inizio di glaciazioni o periodi glaciali. Moto placche tettoniche: le glaciazioni sembrano aver sempre inizio allorché i continenti risultino posizionati in maniera tale da impedire o ridurre il flusso di acque calde dall’equatore ai poli. Variazione parametri orbitali della Terra: la variazione della quantità di radiazione solare che raggiunge la superficie terrestre (insolazione), dovuta alla variazione di tali parametri, sembra spiegare correttamente il succedersi di periodi glaciali e interglaciali durante l’ultima glaciazione (teorie astronomiche). Variazione dell’irraggiamento solare: la variazione a breve termine legata al ciclo di attività sembra avere una stretta correlazione con le variazioni di temperatura all’interno dei singoli periodi glaciali o interglaciali. Vulcanismo: in occasione di grandi eruzioni si assiste all’immissione nell’atmosfera di grandi quantità sia di CO2 (aumento dell’effetto serra), sia di di polveri (aumento dell’albedo terrestre).

Processi di feedback positivi e negativi sui periodi glaciali Aumento dell’albedo terrestre con l’espandersi delle calotte glaciali (feedback positivo). La neve riflette quasi il 90% della radiazione solare incidente, il pack e i deserti circa il 35%, una foresta circa il 10%, gli oceani in certe condizioni meno del 3%. Con l’espandersi dei ghiacci sui continenti una minor quantità di CO2 viene rimossa dall’atmosfera (ciclo del CO2), e si assiste quindi a un aumento dell’effetto serra (feedback negativo).

CENNI STORICI I primi studi sulle evidenze geologiche di un antico grande periodo glaciale risalgono agli inizi del 1800. 1818: osservazioni di Jean Pierre Perraudin “da parecchio tempo avevo notato segni e scalfitture sulle rocce granitiche, e segni sempre orientati nella direzione della valle; dopo aver visto i ghiacciai da vicino ne conclusi che quei segni erano dovuti alla pressione o al peso di queste masse di ghiaccio […]. Ciò mi fa pensare che i ghiacciai, in passato, abbiano colmato l’intera Val de Bagnes.” 1829: Ignaz Venetz sostiene, sulla base delle osservazioni di Perraudin, che un tempo i ghiacciai alpini potevano essersi spinti ben più a valle, verso le pianure del centro Europa, e presenta le sue conclusioni alla Società Svizzera di Scienze Naturali. 1832: Reihnard Bernhardi “Questo ghiaccio nell’arco dei millenni si è ridotto alle attuali proporzioni ed i depositi di massi erratici sono assimilabili alle valli o agli ammassi di detriti lasciati dagli attuali ghiacciai”. 1834: Jean de Carpentier espone alla Società Svizzera di Scienze Naturali prove geologiche a conferma delle affermazioni di Venetz. Tra coloro che lo ascoltavano c’era Louis Agassiz.

24 Luglio 1837: in occasione di un congresso della Società Svizzera di Scienze Naturali Louis Agassiz avanza l’ipotesi di un’antica grande glaciazione (discorso di Neuchatel). Come prova il fatto che le montagne del Giura fossero cosparse di massi granitici estranei al calcare del basamento su cui giacevano. Secondo Agassiz tali massi (erratici) erano stati trasportati fin lì dai ghiacci come testimoniavano i solchi e le strie presenti sul basamento roccioso. 1862: Archibald Geikie: “Quanto prima la teoria glaciale sarà universalmente accettata in questo paese, come già avrebbe dovuto esserlo vent’anni fa, quando Agassiz ne presentò il primo abbozzo”. 1870-1880: Prove che l’“Età Glaciale” era stata costituita da successive fasi di avanzata e ritiro dei ghiacci. 1878: Gerard de Geer, stima il ritiro dei ghiacci e il successivo andamento climatico dallo studio delle lamine (o varve) dei sedimenti presenti sul fondo dei laghi periglaciali. 1909: Lavoro di Penck e Bruckner sulle varve dei laghi alpini e sulle morene frontali lasciate dai ghiacciai alpini durante le varie fasi di espansione lungo gli affluenti del Danubio. Louis Agassiz (1807-1873)

Successione periodi glaciali e interglaciali nel Quaternario secondo il lavoro di Penck e Bruckner 1500 1000 680 620 455 300 200 120 110 11 Riis Gunz Mindel Donau Wurm Interglaciale Gunz-Mindel Interglaciale Mindel-Riis Interglaciale Riis-Wurm Questa suddivisione ha oggi solo una valenza storica

LA TEORIA ASTRONOMICA La teoria astronomica delle glaciazioni afferma che la variazione della quantità totale e della distribuzione in latitudine e stagionale della radiazione solare che raggiunge la Terra (insolazione), provocata dalle variazioni a lungo termine dei parametri orbitali terrestri, è la causa fondamentale della successione dei periodi glaciali e interglaciali durante la glaciazione del Quaternario. Schema degli stadi principali della teoria astronomica: 1) Calcolo teorico delle variazioni a lungo termine dei parametri orbitali terrestri e della conseguente variazione dell’insolazione 2) Formulazione di modelli climatici attraverso cui collegare l’insolazione ai parametri climatici (temperatura, estensione dei ghiacci, … ) 3) Raccolta di dati geologici e loro interpretazione nella ricostruzione del clima passato 4) Confronto di tali dati con le variabili climatiche quali simulate dalla teoria

Distribuzione stagionale e in latitudine dell’insolazione La radiazione solare che raggiunge la superficie terrestre ad una data latitudine, in un dato periodo dell’anno (nell’ipotesi di atmosfera perfettamente trasparente) è una funzione a un solo valore di (Milankovitch, 1920, 1930): Latitudine del luogo ( ) Costante solare (S) Parametri orbitali: semiasse maggiore dell’orbita (a) eccentricità dell’orbita (e) obliquità ( ) longitudine del perielio misurata dall’equinozio di primavera ( ) e  a b

 = durata del giorno r = distanza Terra-Sole Insolazione giornaliera in regioni e periodi nelle quali e durante i quali il Sole sorge e tramonta quotidianamente: Insolazione giornaliera in regioni e periodi nelle quali e durante cui il Sole non tramonta mai: S= costante solare  = r/a  = durata del giorno r = distanza Terra-Sole  = longitudine del Sole a= semiasse maggiore orbita bi = funzioni della latitudine ( ) e dell’obliquità ()

con ’ e ’’ tali che: - R( ) estate > R( ) inverno Insolazione cumulativa durante estate (integrazione tra  = 0 e  = ) e inverno ( =  e  = 0) astronomici in regioni e periodi in cui Sole sorge e tramonta: T = durata anno tropico Durata dell’estate e dell’inverno astronomici: La durata dell’estate e dell’inverno astronomico dipende da  e da . Non ha quindi senso confrontare i rapporti RS/TS e RW/TW relativi a periodi differenti. Si definiscono quindi un’estate e un inverno calorico (Milankovitch): Estate calorica: periodo tra  = ’ e  = ’’ Inverno calorico: periodo tra  = ’’ e  = ’ con ’ e ’’ tali che: - R( ) estate > R( ) inverno - R(’ ) = R(’’ ) - Durata estate = durata inverno

Insolazione cumulativa durante estate e inverno calorici (emisfero nord): RS0 = valore odierno di RS RS = variazione di RS per effetto di una variazione di  di 1° Valore odierno dell’insolazione cumulativa durante l’estate e l’inverno calorici (emisfero nord): Variazione dell’insolazione cumulativa durante l’estate e l’inverno calorici rispetto al loro valore attuale (emisfero nord):

Effetti della variazione dei parametri orbitali Eccentricità dell’orbita (e ) Valore odierno: e=0.017 Range stimato: 0.000267 ÷ 0.057133 Periodi: 400ky, 125ky, 95ky Una variazione dell’eccentricità comporta una modifica della distanza Terra-Sole nelle varie stagioni e della durata delle stagioni stesse. Obliquità ( ) Valore odierno:  = 23°44’ Range stimato: 22.08° ÷ 24.54° Periodo: 41ky e = 0.5 e = 0 Una variazione dell’obliquità comporta una modifica dell’angolo d’incidenza della radiazione solare nelle varie stagioni e alle varie latitudini e dunque della distribuzione geografica e stagionale dell’insolazione.

Longitudine del perielio dall’equinozio di primavera Precessione determinata dal movimento giroscopico dell’asse terrestre rispetto alla normale al piano dell’eclittica, prodotto dalla coppia luni-solare sulla Terra (la cui distribuzione di massa non è perfettamente sferica, ma presenta un rigonfiamento all’equatore). 1) Precessione luni-solare 2) Precessione planetaria Precessione dovuta alla variazione del piano dell’eclittica prodotta dall’interazione gravitazionale con gli altri pianeti. Questo movimento di precessione procede in senso contrario a quello della precessione Luni-Solare. Alla variazione di questo parametro orbitale contribuiscono due processi: La variazione di questa grandezza produce una modifica della distanza Terra-Sole nelle varie stagioni, e quindi una variazione della distribuzione stagionale dell’insolazione. In questo contribuisce tuttavia anche la variazione dell’eccentricità: per questo motivo il parametro climatico utilizzato per descrivere questo tipo di effetti è il parametro climatico precessionale: e sin  Range stimato: -0.05625 ÷ 0.05623 Periodi: 19ky e 23ky

Calcolo della variazione a lungo termine dei parametri orbitali Sistema planetario mi mj Equazioni di moto mS o Equazioni di moto mi mj Funzione perturbatrice: mS o

Equazioni planetarie di Lagrange per gli Elementi Kepleriani N = Nodo ascendente P = Perielio 0 = Equinozio di Primavera dell’epoca a = Semiasse maggiore e = Eccentricità i = Inclinazione  = Longitudine del nodo ascendente  = Argomento del perielio v = Anomalia della Terra  =  +  = longitudine del perielio  =  + v = longitudine della Terra

Metodo di Lagrange per il calcolo delle variazioni a lungo periodo 1) Si considera solo la parte a lungo periodo della funzione perturbatrice. Es. sistema Terra-Sole-Giove: Si trascurano i termini con j1 = j4 = 0 (rappresentano la parte secolare della funzione perturbatrice). 2) Si sviluppa in serie nei rapporti tra le masse dei pianeti e quella del Sole (mi / ms ), nelle eccentricità, e nelle inclinazioni rispetto al piano di riferimento.

Sistema Terra-Luna Equazioni di Poisson per il sistema Terra-Luna, per le variazioni a lungo periodo della precessione luni-solare (f ) e dell’obliquità (f ) rispetto all’eclittica di riferimento, al secondo ordine in e e i. Da queste quantità, attraverso il triangolo N1 , si risale a  e .  = Equinozio alla data 0 = Equinozio di riferimento f = Precessione luni-solare in long. f = Obliquità rispetto eclittica di riferim.  = Precessione generale  = Obliquità alla data  =  +  = Longitudine del perielio dall’equinozio

Evoluzione computazionale delle variazioni a lungo periodo dei parametri orbitali

 Risultati recenti (Berger & Loutre, 1991) 5 termini dominanti in ampiezza nelle espansioni trigonometriche  e e sin

Risultati recenti (Berger & Loutre, 1991) Time (Ka) BP

Teoria di Adhemar (1842) Teoria di Croll (1875) Variazione orbitale considerata: precessione degli equinozi Teoria: una diminuzione della radiazione solare incidente in inverno comporta un maggior accumulo di neve e quindi, grazie ad effetti di feedback, l’inizio di un periodo glaciale. Risultati: previsti periodi glaciali alternativamente nei due emisferi ogni 11000 anni. Disaccordo con dati climatici del tempo. Teoria di Croll (1875) Dati astronomici a disposizione: lavoro di Le Verrier (1855). Calcolato per la prima volta il periodo di variazione dell’eccentricità dell’orbita. Nota la variazione dell’obliquità, tuttavia sconosciuto il periodo. Teoria: il ciclo delle precessioni non modifica la quantità totale di radiazione che la Terra riceve in un anno e quindi non influenza il clima. I periodi glaciali sono invece determinati dalla variazione dell’eccentricità: se gli inverni in un certo emisfero cadono con la Terra all’afelio e con un orbita con elevata eccentricità, allora saranno particolarmente rigidi e quindi in grado di dare inizio ad un periodo glaciale. Risultati: fine dell’ultimo periodo glaciale 80000 anni fa, in contraddizione con dati climatici del tempo.

Teoria di Milankovitch (1920) Dati astronomici a disposizione: lavori di Stockwell (1873) e Pilgrim (1904), successivamente perfezionati. Noti i periodi di variazione di obliquità (41ky) ed eccentricità (100ky) e periodo precessione equinozi (22ky anni). Teoria: le migliori condizioni per l’instaurarsi di un periodo glaciale sono costituite da estati fresche e lunghe e inverni relativamente miti e corti. Si richiede quindi: Inizio dell’estate nell’emisfero boreale con la Terra in prossimità dell’afelio Alta eccentricità dell’orbita Bassa obliquità (poca differenza estate-inverno e insolazione totale annuale ridotta alle alte latitudini e aumentata alle basse latitudini Milankovitch calcolò l’insolazione durante l’estate calorica a diverse latitudini. Sulla base della sua teoria, particolarmente significativo sarebbe dovuto essere l’andamento dell’insolazione nell’estate calorica a latitudini medio-alte. Milutin Milankovitch (1879-1958)

Teoria di Milankovitch (1920) Risultati: L’insolazione alle basse latitudini risente soprattutto del ciclo della precessione degli equinozi, alle alte latitudini della variazione dell’obliquità. L’effetto della variazione dell’eccentricità risulta invece pressoché trascurabile. L’andamento ottenuto per l’insolazione estiva (estate calorica) a 65°N risulta in ottimo accordo con le stime del tempo (Penck e Bruckner) circa il susseguirsi cronologico dei periodi glaciali e interglaciali: kyr Il problema delle glaciazioni sembrava risolto

Evoluzione dei metodi di datazione delle glaciazioni Metodo di datazione con il 14C (Libby 1947) Impiego: datazione più precisa dell’avanzata dei ghiacciai alpini. Risultati: clima abbastanza mite 25000 anni fa, massima espansione inlandis americano 18000 anni fa, accelerazione del suo ritiro 11000 anni fa. L’insolazione a 65°N calcolata da Milankovitch ha invece un minimo 25000 anni fa. Metodo di datazione mediante sequenze di foraminiferi Principio: i foraminiferi, organismi planctonici unicellulari, si trovano in tutti gli oceani del mondo. Alcune specie solo in acque calde, altre solo in acque fredde. Risultati: rapido riscaldamento 11000 anni fa (Ericson, 1955). Accordo con nuovi risultati ottenuti con 14C. La teoria astronomica di Milankovitch venne così messa fortemente in dubbio, e quasi completamente abbandonata tra gli anni ‘40 e ‘60.

Metodo di datazione tramite il rapporto 235U e 238U Principio: 235U e 238U decadono in 208Pb e 207Pb, mentre il 204Pb non è prodotto da alcun decadimento. Confrontando l’abbondanza relativa di 204Pb rispetto agli altri isotopi, e conoscendo il rapporto iniziale (da campioni non radioattivi coevi), è possibile risalire al tempo trascorso. Impiego: l’Uranio è contenuto nei coralli, che possono crescere solo a determinate profondità marine. Dalla datazione di coralli fossili è possibile risalire al livello dei mari in epoche passate. Risultati: -Studi barriere coralline di Florida e Bahamas: livello alto (clima caldo, scioglimento dei ghiacci) 120kyr e 80kyr anni fa, in accordo con andamento insolazione a 65°N calcolata da Milankovitch (ciclo obliquità, 41kyr anni) -Studi terrazzi di corallo Barbados: livello alto 120kyr, 105kyr e 80kyr anni fa. L’insolazione a 65°N non prevede massimi 105kyr anni fa, ma un massimo in tale epoca è previsto a latitudini inferiori. Quali aspetti dell’irraggiamento solare sono determinanti sui cambiamenti climatici? Sviluppo di modelli climatici

Metodo di datazione tramite il rapporto 18O/ 16O Principio (1): foraminiferi viventi in acque fredde presentano un contenuto di 18O maggiore di quelli che vivono in acque più calde (Urey, 1947). Risultati (1): analisi di 8 carote (Emiliani 1955). Rivelate 7 oscillazioni climatiche negli ultimi 30000 anni, cronologicamente in accordo con risultati della teoria di Milankovitch. Alcune contraddizioni con risultati di Ericson. Principio (2): l’isotopo 18O, più pesante, evapora più lentamente dell’isotopo 16O. In un periodo glaciale acqua arricchita di 16O resta imprigionata nei ghiacci, mentre aumenta la concentrazione di 18O negli oceani (Shackleton e Imbrie, 1969). Risultati (2): ricostruzione profilo continuo del clima passato. Osservata presenza di fluttuazioni climatiche con periodi di 413kyr, 100kyr, 41kyr, 23kyr e 19kyr anni. N.B. Tali metodi necessitano di una stima per la velocità di sedimentazione.

Test in frequenza della teoria astronomica 41kyr 23kyr 100kyr 19kyr 413kyr Analisi spettrale della variazione dell’isotopo 18O in carote oceaniche Hays et al., 1976 (dati fino a 468kyr fa) Dati: Shackleton & Opdike, 1973 (dati fino 730kyr fa) Analisi: Kominz et al., 1979 Le frequenze osservate corrispondono con quelle delle variazioni dell’obliquità (41kyr), del parametro climatico precessionale (23kyr e 19kyr) e dell’eccentricità (95kyr, 125kyr, 400kyr).

Problemi aperti 1) Il ciclo con periodo di 100kyr è quello dominante nell’ultimo milione di anni. Come è possibile che sia dovuto alla variazione di eccentricità, data la sua influenza minima sulla variazione dell’insolazione? - Sviluppo di modelli climatici non lineari Modelli climatici non lineari sono in grado di riprodurre variazioni climatiche con cicli di 100kyr anni pur ponendo in input solo variazioni orbitali legate all’obliquità e al parametro climatico precessionale. Imbrie & Imbrie, 1980

Risultati di modelli climatici non lineari nel dominio temporale Imbrie & Imbrie, 1980

Sicura origine astronomica 2) Dati recenti mostrano un picco estremamente stretto su 100kyr, mentre non vi è traccia di componenti a 95kyr, 125kyr e 400kyr Struttura incompatibile con risultati sia di modelli lineari che di modelli non lineari. Sicura origine astronomica Muller & MacDonald,1997 3) ll ciclo di 100kyr che si osserva nell’analisi spettrale dei dati climatici è sostituito dal ciclo di 41kyr andando più indietro di un milione di anni.

Variazione dell’inclinazione dell’orbita terrestre L’inclinazione dell’orbita terrestre rispetto al piano perpendicolare al momento angolare del sistema solare (piano dell’orbita di Giove) varia con un periodo di 100kyr. Muller & MacDonald,1997 L’effetto sul clima provocato dalla variazione dell’inclinazione dell’orbita terrestre è da ricercarsi nella maggiore quantità di polvere interplanetaria presente sul piano del sistema solare. Quando l’orbita terrestre giace su tale piano una maggiore quantità di polvere filtra nell’atmosfera schermando parte della radiazione solare. Con questo modello è spiegabile la transizione dal ciclo con periodo di 41kyr a quello con periodo di 100kyr, ammettendo che un milione di anni fa la quantità di polveri sia aumentata significativamente (collisioni particolarmente forti tra membri delle famiglie di asteroidi Themis e Koronis).

Andamento temperatura negli ultimi 450000 anni

Andamento temperatura nell’ultimo periodo interglaciale

Andamento temperatura a partire dall’anno 0

Andamento temperatura a partire dal 1860 (misure strumentali)

Variabilità solare e cambiamenti climatici Il ciclo solare

Variabilità solare e cambiamenti climatici Correlazione tra ciclo di attività solare e andamento climatico

Correlazione tra lunghezza del ciclo e temperatura dell’aria sulle terre emerse nell’emisfero boreale (Friis-Christensen & Lassen, 1994) Correlazione tra irraggiamento solare e temperatura globale e dell’emisfero boreale (Solanki & Fligge, 1999) Correlazione tra flusso di raggi cosmici e copertura nuvolosa (Marsh & Svensmark, 2000)

Influenze dirette della variabilità solare sul clima: Variazione dell’irraggiamento totale Variazione dell’energia totale ricevuta dalla Terra Variazione dell’emissione nel UV Variazione della composizione chimica della stratosfera (modifica del bilancio tra creazione e distruzione di ozono) Variazione del flusso di raggi cosmici, modulato dal flusso del campo magnetico “aperto” del Sole Variazione della copertura nuvolosa (Svensmark & Friis-Christensen, 1997)

Relazione tra variazione dell’irraggiamento totale ed evoluzione dei campi magnetici presenti sulla superficie del Sole (macchie, facole, network)

Ricostruzione della variazione dell’irraggiamento solare totale Modello a 4 componenti della fotosfera (Sole quieto, ombra e penombra delle macchie, facole). Luminosità totale del Sole calcolata a partire dalla luminosità del Sole quieto (costante) e dalla luminosità dei tubi di flusso magnetici (in continua evoluzione). Flussi magnetici calcolati mediante codice di Kurucz (atmosfera piano-parallela) Filling factors estratti da magnetogrammi quotidiani eseguiti da MDI Krivova & Solanki, 2003

Oltre a un andamento ciclico l’irraggiamento solare totale sembra presentare anche un cambiamento secolare quantificabile in un aumento di 2 ÷ 6 Wm2 a partire dal minimo di Maunder (da indicazioni dell’irraggiamento nelle righe H e K del CaII) Dal 1996 dati MDI Dal 1974 dati NSO/Kitt Peak Dal 1818 dati Zurich Relative Sunspot Num. (quotidiani) Dal 1750 dati Zurich Relative Sunspot Num. (mensili) Dal 1700 dati Zurich Relative Sunspot Num. (annuali) Dal 1610 dati Group Sunspot Num. (annuali) Krivova & Solanki, 2003

Variazione secolare dell’irraggiamento totale Il flusso del campo magnetico aperto è raddoppiato nell’ultimo secolo (Lockwood et al., 1999; Beer et al. 1990).Tenendo conto del lento decadimento del flusso aperto rispetto al flusso relativo a regioni attive (Wang et al. 2000) si dimostra che quando inizia un nuovo ciclo, c’è ancora campo aperto relativo al ciclo precedente e i cicli si sovrappongono. Tale sovrapposizione non accade quando i cicli sono deboli e ben separati (minimo di Maunder). E’ stato osservata anche la comparsa di “nuovo” flusso magnetico di background concentrato soprattutto nella network magnetica quando ancora il ciclo precedente non è finito: significativo flusso di background è presente anche in corrispondenza di minimi di attività. C’è un’evoluzione secolare del flusso magnetico totale e aperto dovuta a una combinazione delle variabili lunghezza e ampiezza del ciclo solare (Solanki, 2002).

Variazione irraggiamento totale e riscaldamento globale Supponendo che la variazione dell’irraggiamento solare totale sia stata la sola causa delle variazioni di temperatura fino al 1970, e supponendo che l’interazione Sole-Terra sia rimasta la stessa dopo il 1970 è possibile dare una stima superiore dell’influenza del Sole sul riscaldamento globale. Ricostruito l’irraggiamento solare tra il 1850 e il 1985, utilizzati successivamente dati osservativi: Krivova & Solanki, 2003 Meno del 30% dell’aumento di temperatura verificatosi a partire dal 1970 risulterebbe imputabile a variazioni dell’irraggiamento solare totale