Bias satellitari & dissonanze associate

Sui bias di cui possono soffrire i dataset climatologici, abbiamo già iniziato a discutere in questo post. Oggi mi occupo della questione per quanto riguarda i dati satellitari. La prossima volta ci occuperemo di quelli di superficie.



Per qualche aderente del movimento dei "massaggi al botox" (forse imbeccato dalla solita centralina del bigoilismo terrapiattista), i bias nei rilevamenti di temperatura effettuati a terra sono superiori e ben più importanti rispetto a quelli riscontrati nei rilevamenti satellitari; quando però si tratta di "monitorare" le misure gravimetriche effettuate dai satelliti nell'ambito del bilancio di massa glaciale delle calotte polari, ecco che - improvvisamente - i satelliti diventano strumenti viziati da enormi bias che corrompono massicciamente i dati di rilevamento. Un bel dilemma. O l'ennesima dissonanza cognitiva?

Cominciamo con l'ultima questione, quella relativa alle tecnologie satellitari rilevanti i cambiamenti di massa glaciale nelle regioni polari.
Tre principali metodologie satellitari sono in uso per migliorare le stime di massa glaciale effettuate dallo spazio: la radar-altimetria satellitare, il radar ad apertura sintetica interferometrica (InSAR) e infine le osservazioni satellitari del cambiamento di gravità (tecnologia GRACE) che forniscono misure gravimetriche su scala mensile dal 2002. Grazie a quest'ultima e più recente metodologia, si sono potute fare stime più accurate e aggiornate del bilancio di massa e dei trend nella perdita di ghiaccio dagli ice sheets della Groenlandia e dell'Antartide.
Tuttavia, essendo stime inferite da una metodologia nuova e ancora in fase di rodaggio, è normale e sempre possibile che vengano pubblicate correzioni o aggiunte da altri gruppi di ricerca, è prassi nel dibattito scientifico (che spesso richiede anni), soprattutto in ambiti come questo.
Ecco allora che due studi recenti (qui e qui), utilizzando misure geodetiche e segnalando una possibile sovrastima della perdita di massa glaciale, mettono in dubbio l'accuratezza dei dati di GRACE e subito la grancassa risuona nelle solite centraline.
In realtà, al di là di quel che ho detto prima, le sovrastime segnalate sono all'interno del range di incertezza per l'Antartide occidentale (confrontare questo studio con questo). Nell'altro caso, il dubbio è se GRACE abbia sottovalutato la particolarità del modello Post-Glacial Rebound (PGR) alla base della possibile sovrastima, o se il mix di dati da misure GRACE/misure GPS su terraferma/misure di pressione sui fondali oceanici non abbia condotto, in qualche modo, ad una stima nel range inferiore di incertezza.
D'altra parte, un altro pool - utilizzando i dati dell'ICESat, un satellite della NASA in funzione dal 2003 che utilizza una versione più efficiente, precisa ed accurata della radar-altimetria, quella laser - ha determinato le variazioni di spessore distinguendo fra cause dinamiche, di accumulo e di fusione; ed è giunto a conclusioni simili a quelle riportate dalla coppia di satelliti GRACE, sia in Groenlandia che nel West Antarctic (sostanzioso il contributo dovuto ai fattori dinamici già conosciuti).
Comparando i dati antartici ottenuti dalla gravimetria con quelli ottenuti dall'InSAR (che non richiedono l'utilizzo del modello PGR), questo altro recente studio - nonostante alcune differenze regionali - giunge a stime simili per quanto riguarda i trend.

Insomma: bias vari, ma apparentemente non così sostanziali.



Ora, invece, la prima questione, quella relativa ai dati di temperatura.
Premessa: i satelliti rilevano dati della colonna troposferica (o stratosferica) per la quale sono stati sintonizzati sui vari canali e dunque non "vedono" i dati di superficie. I Microwave Sounding Units (MSU):
. convertono in temperature la misura dell'emissività delle molecole di ossigeno nelle microonde,
. hanno una forte dipendenza da quello che succede nelle warm pools oceaniche (da cui dipende l'anomalia della libera troposfera tropicale) e quindi amplificano le fluttuazioni ENSO, perché forniscono dati che sono ampiamente influenzati dalla media delle SST tropicali seguendo maggiormente l'anomalia delle aree a forte convezione mentre sottostimano le aree con debole propagazione termica verticale (es. i continenti extratropicali soprattutto in inverno),
. conseguentemente la divergenza fra le T troposferiche e quelle di superficie aumenta in anni con oceani tropicali più freschi (Nina-like) accompagnati da forti anomalie positive sulle terre (es. l'inverno boreale 2008/09) o in anni Nino-like con forti anomalie negative sulle terre (es. lo scorso inverno boreale).

Dunque non ha senso paragonare i dati di superficie a quelli satellitari: questi ultimi forniscono un'indicazione diversa e *collaterale*, non necessariamente rappresentativa di quanto accade in superficie. È come se, ad es., in superficie si calcolasse il GW attribuendo alla sola Europa un peso - per dire - del 40% e a tutto il resto del mondo il rimanente 60%; pochi milioni di km^2 sarebbero così fondamentali a determinare l'anomalia globale così come lo sono per i dati satellitari in considerazione di quanto detto prima. Bisogna anche ricordare che superficie e troposfera sono due cose fisicamente ben differenti (pur con qualche evidente correlazione e spesso con lag di qualche mese, vedi l'ENSO nella troposfera tropicale) e confrontare l'andamento dato da misure termiche di due entità fisiche diverse non ha molto senso. Oltre al decoupling fra superficie e media troposfera agito nei tropici dagli alisei e per es. nelle zone continentali invernali dell'emisfero nord dall'inversione, può essere utile segnalare il fatto che la temperatura troposferica globale è tanto influenzata dalle regioni tropicali a forte convezione (tramite trasferimento di energia da aree oceaniche con elevate SST e forte convezione profonda) quanto quella superficiale globale risente delle regioni continentali dell'emisfero nord (e secondariamente delle zone artiche).

Poi c'è la questione, altrettanto se non ancora più importante, delle correzioni subite nel corso degli anni.
Negli anni 90 Spencer e Christy (expertise nel ramo) sostenevano (ad es. quiqui o qui) che il mondo non si stava riscaldando poiché la loro ricostruzione satellitare (UAH, vedi anche qui) indicava così, sottovalutando le misure di superficie da radiosonde e ignorando totalmente i fenomeni osservati a terra associati al GW. Questa apparente contraddizione (oggi superata) era frutto di una diversa calibratura dei satelliti in uso (questa analisi, ad es., suggerisce un possibile metodo alternativo di intercalibrazione fra i diversi satelliti) e le maggiori fonti di incertezza sono riconducibili proprio a questi errori di calibrazione: fenomeni come la lenta deriva nell'orario di passaggio dei satelliti sopra una specifica regione o la lenta diminuzione dell'altitudine dell'orbita o l'introduzione di nuove strumentazioni (o altri problemi) possono produrre effetti negativi sull'omogeneità delle misure. Applicando opportune correzioni che tengano conto di questi drift quasi mensili, è stata fatta una ricostruzione indipendente (da parte di gruppi di lavoro afferenti al Remote Sensing System RSS) e si sono scoperti parecchi errori nella ricostruzione dell'UAH.
Dopo accurata rianalisi, si è anche scoperta l'influenza raffreddante della bassa stratosfera sulle misure dei canali "middle troposphere" (T2 dell'UAH, TMT di RSS: in realtà si tratta di tutta la colonna troposferica + una parte di bassa stratosfera, non c'è satellite in grado di rilevare selettivamente le T della media troposfera) che introduceva un significativo bias raffreddante nella troposfera. I canali T2lt dell'UAH e TLT di RSS sono stati creati proprio per rimuovere - tramite combinazioni lineari - il contributo stratosferico dal canale T2 delle MSU.
Questo rapporto parla proprio di tutte queste correzioni necessarie che hanno subito i dati satellitari: si parla di valori fino ad un decimo di grado C a decennio! Immaginatevi simili correzioni ai dati di superficie....altro che botox :-D




Nei prossimi giorni sarò via e congelerò i post (no iPost...). Prima sarò da Esper, Frank e Cherubini, al WSL sez. dendro. Poi me ne andrò, errando fra cantine, flammekueche e choucroutes, nei Vosgi a visitare questo interessante festival. As soon as possible, quando rientrerò riferirò qualcosa, se del caso. 

Commenti

  1. Se la fiera è quella della geografia a Saint-Dié - il link non mi funziona - raccomando il miel de sapin noir, specialité vosgienne contre la toux.

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  2. Troppo tardi, la tosse la cureremo con erbe alpine. Il festival era quello, il tema la foresta e associati, la spesa per la mente l'ho fatta lì, ma quella per il palato dall'altra parte della catena punteggiata dai sapins noir...i bianchi alsaziani li adoro, in effetti.
    BTW: giovedì ero al WSL, Cherubini (di una simpatia toscanaccia contagiosa) mi ha consegnato un draft di un suo recentissimo lavoro, ancora in revisione: spunto per un post dendro prossimo venturo?

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  3. Bel posto, il WSL, da pubblicità Milka.
    Cherubini: dendro recente o anche paleo?

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  4. Dendro recente. Ma credo sia un supplemento/approfondimento di un paper già pubblicato recentemente.
    WSL: sì, Milka e zucche bio coltivate in loco e gustate alla mensa dell'istituto, mentre appunto conversavo con Paolo...

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