Luna e tempo atmosferico

[ross]

Visto che la questione era gia' stata sollevata tempo fa, riassumo qui un po' di informazioni in caso venga sollevata ancora.

In realta' la domanda se la luna possa influenzare il tempo atmosferico e' interessante anche se, come vedremo, ha ricadute pratiche limitate.

Come sappiamo, la Luna interagisce gravitazionalmente con la Terra ed e' alla base delle maree nelle masse d'acqua. Ma lo stesso principio causa anche maree atmosferiche. Isaac Newton e Pierre-Simon Laplace gia' ci spesero un po' di tempo a pensarci e Laplace sviluppo' anche la struttura matematica che descrive le maree marine. La teoria si applica anche alle maree atmosferiche.

Semplificando, l'effetto della luna e' di tirare l'atmosfera verso di se' causando un massimo di altezza della colonna ed un secondo massimo in direzione opposta a 180º. Allo stesso tempo si creano due minimi a 90º dai due massimi. Questo effetto dinamico dovrebbe creare un massimo di pressione atmosferica quando la Luna e' sulla verticale di un luogo ed un secondo massimo 12 ore dopo. Si chiama questo un ciclo semi-diurno.

In teoria il massimo di pressione causa un'anomalia termica positiva per compressione adiabatica e questo ha un impatto diretto sull'umidita' della colonna. Nei tropici variazioni di ~1% nell'umidita' relativa rappresentano all'incirca una variazione del 10% nel rateo di precipitazioni quindi qualunque variazione nell'UR della colonna in teoria puo' avare un impatto nelle precipitazioni. La relazione non e' cosi' semplice e lineare nelle nostre latitudini dominate da disturbi baroclini associati alle normali perturbazioni.

Questa la teoria. Ma si osservano questi effetti? Dove? E quanto sono grandi? Un lavoro recentissimo (gennaio 2016) sembra aver rilavato per la prima volta la relazione luna-precipitazioni in dati osservati. Come prima cosa si deve specificare che gli effetti delle maree atmosferiche lunari sono maggiori nelle zone tropicali dove sono comunque molto piccoli, ma misurabili. I dati misurati sono quelli della Tropical Rainfall Measurement Mission (TRMM) basati su dati ricavati da vari strumenti a bordo dell'omonimo satellite (in orbita dal 1997 al 2015).

I numeri di cosa si sta parlando: l'ampiezza delle perturbazioni alla temperatura della colonna troposferica tropicale sono dell'ordine di 0.0074 Kelvin. L'ampiezza della perturbazione all'umidita' relativa ~0.04% che si traduce in una perturbazione nel precipitation rate tropicale dell'ordine di 0.78 micrometri/h (0.02 mm/day).

E ricordo ancora che questi sono perturbazioni semi-diurne e sono le uniche che hanno mostrato fin'ora di poter essere estratte da dati osservati. Alle medie latitudini stiamo parlando di perturbazioni in tutta probabilita' ancora piu' piccole e annegate nell'enorme rumore di fondo della variabilita' sinottica. Effetti legati alle fasi lunari non mi risulta se ne siano trovati e dovrebbero solo risultare da piccole variazioni a questi gia' minimi effetti.

Voglio anche ricordare che esiste un'altra marea atmosferica, legata al Sole. Questa volta il meccanismo non e' gravitazionale ma diabatico, cioe' legato all'assorbimento diretto della radiazione solare da parte dell'atmosfera, nella zone di massima concentrazione di ozono, in stratosfera a ~25 km di quota. Questo effetto crea anch'esso perturbazioni di temperatura e pressione ed ha un debole impatto sulle precipitazioni tropicali. Le ampiezze delle perturbazioni legate alla marea atmosferica solare sono circa 20 volte piu' grandi di quelle della marea lunare.

Per chi vuole approfondire, qui il riferimento all'articolo (visitabile liberamente) http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2015GL067342/full

E qui la press release dell'Uni Washington http://www.washington.edu/news/2016/01/29/phases-of-the-moon-affect-amount-of-rainfall/

[MrPippoTN]

Tra l'altro la massa della luna sempre quella è. Il fatto che noi ne vediamo solo una parte dipende solo dall'illuminazione che riceve da parte del Sole e dal cono d'ombra che la Terra proietta sulla sua superficie. Quindi non è che se vediamo la Luna piena significa che essa attrae di più le maree rispetto a quando ne vediamo mezza, quello dipende solo dal fatto che metà satellite è in ombra.

[ross]

no ma cambia la posizione rispetto al sole e l'allineamento ha un effetto sulle maree oceaniche ad esempio. Quindi uno in  teoria sarebbe portato a credere che ci possa essere un qualche effetto anche sulle maree atmosferiche. Ma dati i numeri, se un effetto c'e' e' trascurabile

[MrPippoTN]

no ma cambia la posizione rispetto al sole e l'allineamento ha un effetto sulle maree oceaniche ad esempio. Quindi uno in  teoria sarebbe portato a credere che ci possa essere un qualche effetto anche sulle maree atmosferiche. Ma dati i numeri, se un effetto c'e' e' trascurabile

Certo ma mi riferivo alle credenze del tipo "per un cambio radicale del pattern meteo dobbiamo aspettare l'ingresso in una nuova fase lunare"...

[Flavioski]

Io non ho le certezze del Pippo al riguardo (né in un senso né nell'altro), e l'ho espresso anche in altre occasioni; mi sembra però strano che vista l'acclarata influenza che l'azione combinata sole-luna esercita sulle maree oceaniche, non ce ne sia una analoga sulle "maree atmosferiche", e infatti Ross ne parla, pur trattandosi di valori apparentemente trascurabili e disturbati da millemila rumori di fondo, com'è normale che sia in una materia complicata come la meteo fra l'altro. In quest'ottica però dovrebbe essere del tutto trascurabile anche l'ormai famoso effetto farfalla di Edward Lorenz, e invece sappiamo che non lo è.

Riporto un estratto dal libro di Mario Giuliacci <Se non ci fosse la luna> del 1987, altre volte da me citato, riguardo l'influenza del ciclo lunare di 18.6 anni sul posizionamento dell'anticiclone delle Azzorre in Atlantico:

"Il ciclo di 18 anni nell'inclinazione dell'orbita lunare sarebbe anche responsabile di una periodica oscillazione del livello degli oceani. E' questa la conclusione a cui sono giunti nel 1965 due climatologi russi, Maksimov e Smirnov, i quali hanno accertato che quando la luna si spinge verso la massima declinazione di 28°, il Medio Atlantico tende a sollevarsi di quasi 13 cm rispetto alla posizione di minima declinazione di 18° raggiunta circa 9 anni dopo. Il dislivello che in tal modo si viene a creare tra la superficie della fascia oceanica compresa tra i 30° ed i 40° di latitudine e quella posta a più alte latitudini sposta, sotto la spinta della gravità, enormi quantità d'acqua verso le calotte polari, le cui acque superficiali pertanto si riscaldano mediamente di 0.2°/0.4°, provocando una parziale fusione dei ghiacci polari. ..............
Queste modificazioni fisiche dell'ambiente artico, sebbene di lieve entità, potrebbero essere fonte di temporanee anomalie nella circolazione generale dell'atmosfera a scala planetaria...........
ed in effetti un comportamento analogo è stato riscontrato anche negli anticicloni che occupano in permanenza la fascia fra i 25° ed i 45° di latitudine -la più esposta alle periodiche incursioni della luna- e dei quali è insigne e famoso membro anche l'anticiclone delle Azzorre. In particolare, man mano che l'orbita lunare si avvicina alla latitudine-limite di 28°, l'aumento della forza di attrazione fa scendere al di sotto dei valori medi la pressione al suolo alle medie latitudini, cosicché l'AA viene sospinto e relegato verso le zone tropicali, agevolando in tal modo l'ingresso delle perturbazioni atlantiche sull'area euro-mediterranea. Quando invece la luna, dopo quasi 9 anni, si porta nella posizione di minima declinazione, l'AA tende a spostarsi verso latitudini più alte di quelle di solito occupate, ossia più su delle Isole Azzorre. In tal modo le perturbazioni che si originano sul Nordatlantico, nel loro movimento verso E, sono costrette a seguire traiettorie più settentrionali e nello stesso tempo diviene meno frequente la loro presenza nell'area subtropicale".


Ho cercato in Internet qualcosa riguardo a questi climatologi russi (il loro lavoro qui sopra riportato risale al 1965) e mi sono imbattuto in quest'altro recente lavoro pubblicato sull'Ice Journal of Marine Science, di cui allego l'"abstract", sull'influenza del ciclo lunare di 18.6 anni sul clima artico, in cui fra gli altri sono citati anche loro:

The influence of the lunar nodal cycle on Arctic climate
Harald Yndestad?
?Correspondence to H. Yndestad: tel: +47 70 161200; fax: +47 70 161300. e-mail: harald.yndestad@hials.no.

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Abstract

The Arctic Ocean is a substantial energy sink for the northern hemisphere. Fluctuations in its energy budget will have a major influence on the Arctic climate. The paper presents an analysis of the time-series for the polar position, the extent of Arctic ice, sea level at Hammerfest, Kola section sea temperature, Røst winter air temperature, and the NAO winter index as a way to identify a source of dominant cycles. The investigation uses wavelet transformation to identify the period and the phase in these Arctic time-series. System dynamics are identified by studying the phase relationship between the dominant cycles in all time-series. A harmonic spectrum from the 18.6-year lunar nodal cycle in the Arctic time-series has been identified. The cycles in this harmonic spectrum have a stationary period, but not stationary amplitude and phase. A sub-harmonic cycle of about 74 years may introduce a phase reversal of the 18.6-year cycle. The signal-to-noise ratio between the lunar nodal spectrum and other sources changes from 1.6 to 3.2. A lunar nodal cycle in all time-series indicates that there is a forced Arctic oscillating system controlled by the pull of gravity from the moon, a system that influences long-term fluctuations in the extent of Arctic ice. The phase relation between the identified cycles indicates a possible chain of events from lunar nodal gravity cycles, to long-term tides, polar motions, Arctic ice extent, the NAO winter index, weather, and climate.

Chi è interessato al lavoro completo (in inglese) può facilmente cercarlo in internet, fra l'altro in coda vedo che c'è una ricca bibliografia; ho provato ad allegare il link ma come sapete sono una frana in queste cose. 


Era per confermare che dei lavori a riguardo esistono, e mi par di capire che ci sia una più che probabile influenza su cose per noi meteolesi molto concrete come ad esempio l'indice NAO invernale, per dirne una.   

[MrPippoTN]

L'effetto farfalla è trascurabilissimo, Flavio. A meno che tu non creda di poter dire "stasera i modelli mostreranno una svolta" dopo aver visto volare una farfalla.

[ross]

Ciao Flavio,

Grazie dei contributi. l'influenza climatica della precessione dei nodi dell'eclittica lunare con periodo di ~18 anni trova varie teorie pubblicate in vari giornali (un tentativo andato molto male anche dal famigerato Madrigali). Non ci sono evidenze ci sia alcun reale impatto al di fuori di piccoli cambiamenti nelle temperature superficiali nelle zone con maree significative. Il pezzo di Giuliacci è ahimè una serie di speculazioni senza neanche almeno una analisi dell'ordine di grandezza della catena di feedback che vengono chiamati in causa.

E comunque non si sta parlando delle fasi lunari, che sono quelle spesso chiamate in causa per cambiamenti meteorologici. I dati che ho riportato mostrano gli effetti più grandi che uno si può aspettare dall'interferenza dell'orbita lunare con quella terrestre a scale temporali sinottiche.

Riguardo alla "farfalla di Lorentz", il concetto viene spesso troppo annacquato. Significa solo che le traiettorie di un sistema caotico sono altamente sensibili alle condizioni iniziali. Se si volesse applicare un simile effetto alle perturbazioni causate dall'orbita lunare, non sarebbe corretto poi attribuire loro un determinato tipo di pattern sinottico. Altrimenti sarebbe più una forzante che eccita un modo di oscillazione proprio del sistema atmosferico terrestre, cosa che non è. 

[Flavioski]

Intendevo dire che siccome un sia pur minimo effetto è rilevabile e appunto, come dice giustamente Ross, un sistema caotico è altamente sensibile alle condizioni iniziali, non sono così sicuro che tali effetti siano magari indirettamente così trascurabili, tutto qui, poi mi rendo conto che trovare gli eventuali feedback che possano amplificare (o anche no, per carità!) tali effetti siano di difficile determinazione.

Comunque è vero Ross, la questione più che altro riguardava le fasi lunari; come ho già detto altre volte, inizialmente ero molto scettico anch'io sulla presunta correlazione fra queste e l'andamento del tempo, semplificando, ma qualche dubbio mi è venuto verificando empiricamente sugli appunti meteo.

Ora 1), non c'è cmq certamente una "correlazione" (volutamente fra virgolette) del 100%, anche perché già stabilire se c'è o meno non è impresa facile, ci vorrebbero perlomeno dei parametri fissi per poter avere diciamo un campione omogeneo e qualcosa di abbastanza "solido" su cui discutere; 2) ammesso e non concesso che una certa "correlazione" ci sia (come mi pare di poter dire in base alle osservazioni empiriche), non è detto che sia direttamente legata alle fasi lunari, ma potrebbe anche trattarsi di normali cicli, la meteo ne è piena, che vanno più o meno casualmente a coincidere con il ritmo del nostro satellite. In questa lunga fase anticiclonica per esempio, ed è una cosa che ho rilevato più volte in condizioni analoghe, ci sono dei picchi pressori piuttosto regolari diciamo ogni 10/12 giorni, periodo quest'ultimo che non coincide con le fasi lunari.

Dovrei prendermi la briga, il tempo è poco ma prima o poi penso che lo farò, di spulciarmi i miei appunti anno per anno, o almeno inverno per inverno, visto che in definitiva è la stagione che qua dentro interessa di più  , e vedere se in qualche modo è possibile calcolare una sorta di "percentuale di correlazione", sempre fra virgolette: chiaro che se esce tipo il 50% è come tirare una moneta, se invece viene fuori tipo il 70% (come mi pareva fosse uscito da un analogo tentativo che avevo fatto anni fa su un campione piuttosto limitato) non è assolutamente detto che ci sia un legame concreto, ma almeno ci sarebbe qualcosa su cui discutere.

[Flavioski]

L'effetto farfalla è trascurabilissimo, Flavio. A meno che tu non creda di poter dire "stasera i modelli mostreranno una svolta" dopo aver visto volare una farfalla.

No Pippo, sarò molto più "terra-terra": se vedo una farfalla volare oggi, ultimo dell'anno e nel cuore del periodo per noi statisticamente più freddo, significa che non esiste più l'inverno!     

[ross]

Intendevo dire che siccome un sia pur minimo effetto è rilevabile e appunto, come dice giustamente Ross, un sistema caotico è altamente sensibile alle condizioni iniziali, non sono così sicuro che tali effetti siano magari indirettamente così trascurabili, tutto qui, poi mi rendo conto che trovare gli eventuali feedback che possano amplificare (o anche no, per carità!) tali effetti siano di difficile determinazione.

Comunque è vero Ross, la questione più che altro riguardava le fasi lunari; come ho già detto altre volte, inizialmente ero molto scettico anch'io sulla presunta correlazione fra queste e l'andamento del tempo, semplificando, ma qualche dubbio mi è venuto verificando empiricamente sugli appunti meteo.

Ora 1), non c'è cmq certamente una "correlazione" (volutamente fra virgolette) del 100%, anche perché già stabilire se c'è o meno non è impresa facile, ci vorrebbero perlomeno dei parametri fissi per poter avere diciamo un campione omogeneo e qualcosa di abbastanza "solido" su cui discutere; 2) ammesso e non concesso che una certa "correlazione" ci sia (come mi pare di poter dire in base alle osservazioni empiriche), non è detto che sia direttamente legata alle fasi lunari, ma potrebbe anche trattarsi di normali cicli, la meteo ne è piena, che vanno più o meno casualmente a coincidere con il ritmo del nostro satellite. In questa lunga fase anticiclonica per esempio, ed è una cosa che ho rilevato più volte in condizioni analoghe, ci sono dei picchi pressori piuttosto regolari diciamo ogni 10/12 giorni, periodo quest'ultimo che non coincide con le fasi lunari.

Dovrei prendermi la briga, il tempo è poco ma prima o poi penso che lo farò, di spulciarmi i miei appunti anno per anno, o almeno inverno per inverno, visto che in definitiva è la stagione che qua dentro interessa di più  , e vedere se in qualche modo è possibile calcolare una sorta di "percentuale di correlazione", sempre fra virgolette: chiaro che se esce tipo il 50% è come tirare una moneta, se invece viene fuori tipo il 70% (come mi pareva fosse uscito da un analogo tentativo che avevo fatto anni fa su un campione piuttosto limitato) non è assolutamente detto che ci sia un legame concreto, ma almeno ci sarebbe qualcosa su cui discutere.

eh ma cercare di tirare fuori correlazioni su serie relativamente limitate e per effetti piccoli con periodo della decina di giorni non e' banale. Perche' le serie meteorologiche hanno il gran problema di essere fortemente autocorrelate. E questo, oltre a limitare la lunghezza utile effettiva di una serie storica, puo' aumentare il rischio di incappare in correlazioni casuali che non implicano alcun nesso causale. Dato l'ordine di grandezza delle possibili perturbazioni da cercare, eventuali correlazioni con una singola serie osservativa difficile siano conclusive.... sorry 

Comunque se prepari tutti i dati ci si puo' ben dare un occhio e vedere di interpretare possibili segnali che ne emergano!

[elnino]

Per chi avesse voglia di leggersi un classico (molto datato!) sull'argomento:

https://books.google.it/books?id=lKGI-yYkB9UC

[ross]

Per chi avesse voglia di leggersi un classico (molto datato!) sull'argomento:

https://books.google.it/books?id=lKGI-yYkB9UC

Ha!, Brilliant non conoscevo

[Heinrich]

Per chi avesse voglia di leggersi un classico (molto datato!) sull'argomento:

https://books.google.it/books?id=lKGI-yYkB9UC

Un breve spoiler?

Tutto confermato?

Tutta farsa d'epoca?

Che dice lo scienziato?

[elnino]

Per chi avesse voglia di leggersi un classico (molto datato!) sull'argomento:

https://books.google.it/books?id=lKGI-yYkB9UC

Un breve spoiler?

Tutto confermato?

Tutta farsa d'epoca?

Che dice lo scienziato?

Toaldo era uno dei maggiori sostenitori dell'influenza lunare sul tempo. Certo oggi è facile prendersi gioco delle sue teorie, ma all'epoca l'argomento era oggetto di grande dibattito nella comunità scientifica. Considera che si era ancora agli albori della meteorologia.
Per dire, la legge dei gas perfetti sarebbe stata formulata solo 50 anni più tardi...