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Home » Attualità » Esiste una relazione tra rotazione solare e tuoni e fulmini?

Posted By on Set 21, 2018 in Attualità, Sole | 6 comments

di Franco Zavatti e Luigi Mariani _______________________________________________

Premessa

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I fulmini sono fenomeni elettrici atmosferici che si producono fra nube e terra a seguito della separazione delle cariche che si genera all’interno di nubi a grande sviluppo verticale, i cumulonembi, le tipiche nubi temporalesche. Il tuono è l’onda sonora indotta da tali scariche elettriche per cui l’osservatore può cogliere o il bagliore del fulmine o, successivamente, il rumore del tuono. Si parla poi di lampi quando le scariche elettriche sono fra nube e nube. I fulmini hanno un ruolo essenziale in quanto rigenerano il campo elettrico atmosferico e in ogni istante sul nostro pianeta sono in atto vari temporali come è possibile cogliere dalle immagini in real time presenti al benemerito sito Blitzortung .

Un recente articolo scientifico ha posto in relazione la frequenza dei fulmini con l’attività solare, evidenziando un legame causale che qualora confermato evidenzierebbe un’inedita interazione fra fenomeni astronomici e clima.

L’articolo di Miyahara et al.

Ci riferiamo qui al recente articolo di Miyahara et al., 2018 (di seguito Miya18) che pone la questione del possibile legame tra ciclo rotazionale del Sole e attività di tuoni/fulmini in Giappone nel XVIII e XIX secolo. Gli autori hanno avuto la possibilità di accedere a due serie di diari di prefetture locali tenuti fin dalla metà del XVII secolo. In questi diari, fra le altre notizie e registrazioni, venivano fornite indicazioni sulla presenza di tuoni e/o fulmini.

Condizione:
Nuovo con scatola: Oggetto nuovo, non usato e non indossato, nella confezione originale (scatola o borsa) e/o con ... Maggiori informazionisulla condizione
MPN: P8144
Marca: Omer UPC: Non applicabile
EAN: 8017736119014

Nella seguente figura 1 di Miya18 si vedono i grafici delle serie derivate dai diari (un esempio di diario è nel sito di supporto), sotto forma di numero di giorni con tuoni/fulmini tra maggio e settembre di ogni anno (periodo estivo). Le tre serie disponibili iniziano tra il 1665 e il 1720 e terminano attorno al 1860.

Le osservazioni moderne della frequenza di tuoni/lampi mostrano un segnale di rotazione solare (il periodo di rotazione del Sole varia tra ~25 giorni all’equatore e ~33 giorni a 80° di latitudine) ma in generale queste sono serie di breve durata, tipo 2000-2005 e 2000-2007 in Inghilterra e 1991-1992 e 1999-2001 in Giappone. Una serie più lunga -dal 1989- è stata usata dalla stessa Miyahara in due lavori del 2017 (a,b).

Si è suggerito anche che la copertura nuvolosa abbia un periodo di 27 giorni e Takahashi et al., 2010 [tra gli autori è presente anche Miyahara] usano la radiazione infrarossa in uscita (OLR, Outgoing Longwave Radiation) come proxy per la copertura nuvolosa e trovano il periodo di 27 giorni durante i massimi di attività solare e periodi adiacenti durante i minimi.

In Miya18 si nota che, a causa della vita media delle macchie solari (alcuni mesi), la fase del periodo di 27 giorni dei vari parametri solari è variabile nel tempo e questo rende poco adatto l’uso dei normali metodi di analisi spettrale perchè lo spostamento di fase diluisce il segnale; quindi questi autori usano l’analisi degli istogrammi invece dell’analisi spettrale.

Noi abbiamo preferito usare gli spettri Lomb (i dati non sono a passo costante) assumendoci il rischio di un segnale meno visibile.
Delle tre serie riportate in figura 1, abbiamo usato quella di Hirosaki desunta dal “Diario dell’ufficio del governo del clan Hirosaka” redatto nel nord dell’isola di Honshu e una cui pagina è visibile qui foto.

I dati sono stati digitalizzati da un ingrandimento di figura 1c (v. sito di supporto) e consistono in 177 righe con anno e numero di giorni con tuoni/lampi (gli altri due numeri del file sono le coordinate rettangolari della digitalizzazione). Il dataset copre gli anni dal 1665 al 1866 con poche interruzioni.

In figura 2 (pdf) viene riportato il grafico del dataset e il suo spettro Lomb, con due livelli di zoom, dove si notano i segnali di ElNño (2-4 e 12 anni, v. qui su CM, fig.3) che si potevano facilmente immaginare essendo il Giappone ai margini della Pacific warm pool (piscina calda del Pacifico) dove si accumula l’acqua calda che “carica” il motore ENSO cil quale successivamente si scaricherà tramite El Niño. Crediamo quindi che questi massimi spettrali si possano dare per scontati e dunque concentriamo l’attenzione su quelli di periodo più breve, in particolare su quelli (con periodo in giorni) riportati nel riquadro giallo.

Fig.2: Valori osservati (digitalizzati) di Hirosaki, con la retta di regressione da cui si calcola il detrending richiesto dallo spettro Lomb. Gli spettri sono volutamente trascurati, per lasciare l’attenzione sul riquadro giallo in cui i periodi spettrali sono in giorni.

Qui si possono notare 4 massimi (più due, a ~47gg e ~52gg non indicati) di periodo circa 27, 29, 33 giorni, in pratica il periodo di rotazione differenziale del Sole all’equatore, a latitudini intermedie e attorno al Polo (~80°). Questi massimi sono tra i più evidenti di tutto lo spettro e, anche se si può legittimamente discutere se i dati siano o meno in grado di evidenziare un simile livello di dettaglio, l’insieme di questi picchi spettrali può legittimamente far pensare all’influenza della rotazione solare (che mostra di volta in volta alla Terra zone solari di differente attività).

Attività solare

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Si discute della presenza della rotazione durante i periodi di bassa/media/alta attività solare e il lavori che trattano l’argomento (ad es. Miya18, Miyahaka et al., 2017a,b e Takahashi et al., 2010) trovano la rotazione nei periodi di alta aittivitàe non la trovano in quelli di bassa attività.

Abbiamo voluto verificare se gli spettri di sottoperiodi con diversa attività potessero registrare la presenza o meno dei massimi legati alla rotazione e abbiamo definito, seguendo Miya18, i diversi livelli di attività solare tramite i valori del GSN (Group Sunspot Number, disponibili al SIDC/SILSO), riportati nel sito di supporto, secondo lo schema

  • GSN>150 ———> attività alta
  • 75GSN<150 —> attività media
  • GSN<75 ———-> attività bassa

In questo modo sono state definite le tre serie; dal 1840 al 1870 (alta), dal1768 al 1792 (media), dal 1796 al 1826 (bassa) mostrate nelle figure 3 (pdf), 4 (pdf) e 5 (pdf) insieme ai loro spettri Lomb.

Fig.3: Serie di Hirosaki dal 1840 al 1870 (alta attività solare).

Fig.4: Serie di Hirosaki dal 1768 al 1792 (media attività solare).

Fig.5: Serie di Hirosaki dal 1794 al 1826 (bassa attività solare).

Nei tre spettri non si riesce a scendere sotto il periodo di ~80 giorni (0.22 anni) e quindi non siamo in grado di discutere la visibilità della rotazione solare in funzione dell’attività variabile.
Nell’alta attività si notano i massimi a 8.7 e 6.9 anni: di questi, nella bassa attività si ritrova solo il picco a 6.9 anni, mentre entrambi non sono presenti nella media attività; il massimo a 1.9 anni è presente nella media attività ed è praticamente inesistente sia nella bassa che nella alta.
I massimi inferiori a 7 anni, ancorchè leggermente diversi di periodo e a volte notevolmente diversi in potenza, sono generalmente presenti nei tre spettri.

Ci si potrà chiedere se le differenze siano legate alla diversa attività o se dipendano dalla brevità delle serie utilizzate, ma purtroppo non abbiamo una risposta a questa domanda. Ci limitiamo a evidenziare similitudini e diversità.

Conclusioni

Abbiamo mostrato la possibilità di evidenziare un segnale spettrale della rotazione solare anche nei dati derivati da diari giapponesi del XVIII e XIX secolo e relative ai giorni di tuoni/fulmini, il che ci consente di ipotizzare una relazione tra attività dell’atmosfera e rotazione solare.

Purtroppo non è stato possibile ottenere la stessa evidenza nei casi di alta, media e bassa attività solare.

Bibliografia

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  • Hiroko Miyahara, Chika Higuchi, Toshio Terasawa, Ryuho Kataoka, Mitsuteru Sato and Yukihiro Takahashi: Solar 27-day rotational period detected in wide-area lightning activity in Japan , Ann.Geophys., 35,583-588, 2017a, doi:10.5194/angeo-35-583-2017.
  • Hiroko Miyahara, Ryuho Kataoka, Takehiko Mikami, Masumi Zaiki, Junpei Hirano, Minoru Yoshimura, Yasuyuki Aono and Kiyomi Iwahashi: Searching for the 27-day solar rotational cycle in lightning events recorded in old diaries in Kyoto from the 17th to 18th century , Ann.Geophys., 35, 1195-1200, 2017b, doi:10.5194/angeo-35-1195-2017.
  • Hiroko Miyahara, Ryuho Kataoka, Takehiko Mikami, Masumi Zaiki, Junp Yasuyuki Aono and Kiyomi Iwahashi: Solar rotational cycle in lightning activi during the 18-19th centuries. Ann. Geophys., 36, 633-640, 2018. doi:10.5194/angeo-36-633-2018
  • Y. Takahashi, Y. Okazaki, M. Sato, H. Miyahara 27-day variation in cloud amount in the Western Pacific warm pool region and relationship to the solar cycle , Atmos. Chem. Phys., 10, 1577-1584, 2010. doi:10.5194/acp-10-1577-2010
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Il Dataset di CM – Temperature – Aggiornato al 2017

Figura 3 – Anomalia media rispetto alla temperatura media annua del trentennio 1961-1990. La linea nera è la media mobile con periodo 10 anni e serve per allisciare la variabilità di breve periodo

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  • La Banca Europea per gli Investimenti (BEI), molto impegnata nel finanziare gli investimenti nel campo della mitigazione dei cambiamenti climatici, ha commissionato un sondaggio per conoscere il sentiment degli europei circa le tematiche legate ai cambiamenti climatici.
    I risultati sono stati, almeno per me, sorprendenti. Nonostante il continuo bombardamento mediatico, solo il 24% degli europei si considera "allarmato" dai cambiamenti climatici mentre tale percentuale sale al 37% per gli italiani che, in ottica europea, sono quelli più allarmati.
    La percentuale dei cittadini europei che non è allarmata dai cambiamenti climatici è quasi uguale a quella degli allarmati: 20%.
    In mezzo stanno quelli preoccupati dal cambiamento climatico. Non sono stato in grado di sapere quanti non hanno opinione in proposito, ma credo che siano un buon numero.
    Interessante conoscere quanti attribuiscono all'uomo la responsabilità dei cambiamenti climatici: il 62% degli Italiani ne è convinto, il 6% è scettico e la restante parte non dovrebbe avere opinione.
    Stando a questi dati, il numero degli scettici in Italia dovrebbe aggirarsi tra i tre ed i quattro milioni.
    Siamo parecchi! :-)
  • E' quanto risulta da una ricerca coordinata dalla prof.sa M. Giovannetti e pubblicata su Nature lo scorso mese di luglio.
    Studiando oltre 100 varietà di grani antichi e moderni, i ricercatori dell'Università di Pisa, del CNR e del CREA hanno scoperto che tutte, indistintamente, conservano la proprietà di creare associazioni radicali con batteri (micorrize) in grado di assorbire nutrienti dal terreno e, quindi, aumentare la quantità di proteine nella granella.
    Ciò taglia la testa a tutte le leggende metropolitane che reputano superiori i grani antichi rispetto alle varietà moderne. Possiamo concludere, pertanto, che le moderne varietà di grano, pur essendo più produttive e meno sensibili alle avversità naturali e non, hanno lo stesso contenuto proteico e, quindi, le stesse caratteristiche nutrizionali di quelle antiche. Il bello del progresso. :-)
  • E' in corso in Corea un summit preparatorio per la prossima COP 24 tra i rappresentanti dei 195 stati firmatari dell'Accordo di Parigi e l'IPCC. In uno dei documenti secondari che furono pubblicati alla fine della COP 23, fu chiesto all'IPCC di valutare l'impatto globale del cambiamento climatico, qualora le temperature globali fossero aumentate di 1,5°C rispetto al periodo pre-industriale e di delineare i possibili scenari di emissione per raggiungere l'obiettivo. Allo scopo fu previsto, ovviamente, un cospicuo finanziamento.
    Durante l'anno appena passato, l'IPCC ha adempiuto all'incarico ricevuto ed ha elaborato un report che è stato sottoposto all'approvazione degli stati firmatari dell'Accordo di Parigi, in modo tale che possa costituire la base scientifica a supporto delle decisioni della prossima Conferenza delle Parti a Katowice. Il rapporto è ancora riservato e sarà pubblicato la prossima settimana, ma già cominciano a sentirsi i primi lamenti: l'aumento di 1,5°C della temperatura globale si avrà già nel 2040. Praticamente dopodomani.
  • ANSA ci informa che a causa del cambiamento climatico non si potrà più bere la birra tradizionale belga "lambic".
    Sembrerebbe, infatti, che la finestra utile per consentire la fermentazione "naturale" della birra, si sia ridotta di circa 25 giorni rispetto agli inizi del secolo. La causa? Il malvagio AGW che ha determinato il ritardo dell'autunno e l'anticipo della primavera.
    I dati su cui sono basati queste "certezze"? E no! Ora pretendete troppo: ascoltate e credete. Parola del produttore della birra che si rifiuta di refrigerarla artificialmente e minaccia di de localizzare la produzione in Danimarca.
    Domanda impertinente: se refrigerare di qualche grado i contenitori cambierebbe il gusto della birra (forse), visto che a farla fermentare sono lieviti selvaggi specifici del Belgio, cosa succederà spostando il luogo di produzione di qualche migliaio di chilometri? I lieviti selvaggi belgi, seguiranno le vasche di fermentazione in Danimarca?
    Mah!
  • Corsi e ricorsi storici. Fino a ieri sembrava che sole e vento avrebbero risolto tutti i nostri problemi: energia elettrica a buon mercato, zero emissioni, energia sostenibile all'infinito, opportunità senza precedenti per nuova occupazione ecc., ecc.. La panacea di tutti i mali del mondo.
    Poi, all'improvviso, ci si rende conto che non è così. Parola di rapporto del M.I.T. di Boston. Eh, si. Senza nucleare il mondo non riuscirà a limitare il cambiamento climatico globale a meno di affrontare costi esorbitanti. Il consumo di energia elettrica entro il 2040 (vent'anni, mica un secolo, forse lo vedremo anche noi vecchietti) crescerà del 45% e, a meno che non si decida di pagarla a prezzi molto elevati, le fonti energetiche verdi, non saranno sufficienti a soddisfare il fabbisogno ed a contenere le emissioni di gas serra.
    Dopo aver demonizzato per decenni l'atomo elettrico, folgorati sulla via di Boston, i ricercatori cambiano registro e chiedono al mondo di ritornare ad investire nel nucleare perché le rinnovabili verdi sono insufficienti e/o troppo costose.
    Quando lo dicevamo su queste pagine, venivamo additati al pubblico ludibrio in quanto retrogradi, antiscientifici ed ignoranti. E adesso, come reagiranno i duri e puri del mulino bianco? Anche al M.I.T. sono retrogradi, antiscientifici ed ignoranti?

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