Cosa intendiamo per "cambiamento climatico"

Per capire cosa si intenda per "cambiamento climatico" dobbiamo partire dal concetto di tempo meteorologico, cioè l'insieme dei valori di

• temperatura;
• umidità relativa;
• pressione atmosferica;
• precipitazione piovosa;
• vento.

I valori di queste grandezze (misurati dalle stazioni meteo e poi diffusi con i bollettini meteo) definiscono il tempo meteorologico di un dato giorno in un dato luogo.

Queste grandezze (temperatura, umidità, ...) sono variabili, variano nel corso della giornata, da un giorno al successivo, di settimana in settimana, e da una stagione alla successiva.
Per ciascuna di queste grandezze si può calcolare un valore medio.

I valori di temperatura, umidità, precipitazione, ..., misurati in un dato luogo e mediati, per definizione, su un periodo di riferimento di 30 anni, rappresentano il clima di quel luogo. 

Clima = tempo meteorologico medio nel corso di 30 anni



Si parla di cambiamento climatico se la temperatura media di un luogo (o altre tra le grandezze citate), è cambiata rispetto alla temperatura media di riferimento (cioè quella calcolata in un periodo di riferimento di 30 anni).
Il periodo di riferimento per la misura del valore medio è generalmente il trentennio dal 1951 al 1980. 

Focalizzandoci sulla temperatura, l'aumento di temperatura viene generalmente espresso come differenza tra la temperatura misurata in un dato periodo e il valore medio di riferimento. Questa differenza viene chiamata "anomalia". Se l'anomalia ha valore positivo si sta registrando un riscaldamento.

Passo dopo passo, vediamo come si arriva a misurare il cambiamento climatico, nello specifico il riscaldamento in un dato luogo.

Parte I:  

variabilità intra-giornaliera e indici statistici

Chiariamo innanzitutto che la misura standard della temperatura dell'aria viene effettuata presso le stazioni meteorologiche utilizzando una capannina meteorologica posta a un'altezza di due metri, all'ombra e in ambiente arieggiato. Questo significa che la temperatura al suolo, o quella che si misura mentre siamo in auto su strada asfaltata, è generalmente maggiore di quella standard riportata nei bollettini.
 

Come luogo in cui esemplificare la misura del cambiamento climatico, nello specifico dell'innalzamento delle temperature, scelgo Palazzolo Acreide, un paese nel cuore dei monti Iblei in provincia di Siracusa a un'altitudine di 670 metri sul livello del mare. Come data per il nostro esempio di variabilità intra-giornaliera e misura degli indici statistici considero il 29 Giugno 2003 (giorno in cui si festeggia il santo Patrono).

Figura 1. Variazione giornaliera della temperatura,

Nella Figura i pallini rappresentano le medie orarie di temperatura misurate durante la giornata. I valori di temperatura sono minimi durante le ore notturne  e massimi in quelle diurne. Questa variazione di temperatura tra dì e notte è legata all'altezza del Sole sull'orizzonte: temperature più alte quando il Sole è alto in cielo e più basse quando è tramontato da alcune ore.

Figura 2. Come in Figura 1 ma con aggiunta degli indici statistici,

 

Nella stessa figura vengono ora indicati alcuni indici statistici: temperatura minima (26.4 C) registrata alle ore 4, temperatura massima (33.3 C) registrata alle ore 14, temperatura media (30.4 C), deviazione standard (3.1 C), e tasso medio di variazione (0.9 C/ora).

La deviazione standard o dispersione mi dice quanto le temperature siano variate durante la giornata rispetto al valore medio; il tasso di variazione mi dice quanto rapidamente o lentamente la temperatura sia passata dal valore minimo a quello massimo.

Per capire se c'è stato un cambiamento climatico, si confronteranno i valori di questi indici (temperatura massima e minima, valore medio, dispersione e tasso di variazione) con i valori medi del periodo 1951-1980.

Le condizioni meteorologiche cambiano di giorno in giorno e pertanto anche il valore di questi indici statistici cambia di giorno in giorno.

Consideriamo, sempre come esempio, un'altra data cara ai Palazzolesi, cioè il 10 Agosto.

Figura 3. Come in Figura 2 ma per il giorno 10/08/2003.

Nella figura di sopra notiamo: temperatura minima (21.7 C) registrata alle ore 5, temperatura massima (30.7 C) registrata alle ore 12, temperatura media (25.5 C), deviazione standard (3.1 C), e tasso medio di variazione (1.3 C/ora).

Il valore di quasi tutti gli indici il 10 Agosto è diverso dal 29 Giugno. Questi cambiamenti (da un giorno all'altro o da un mese all'altro) sono naturali e nulla hanno a che vedere con i cambiamenti climatici.

Se invece osserviamo che il valore medio di uno o più  indici (temperatura minima, massima, media, dispersione e tasso di variazione) durante il 2019, ad esempio, è diverso dal  valore medio misurato nel periodo 1951-1980 allora possiamo parlate di cambiamento climatico.

Ma procediamo gradualmente...

Parte II:  

variabilità inter-giornaliera 

.....work in progress.....