Tematiche di ricerca in

 METEOROLOGIA, CLIMATOLOGIA ED OCEANOGRAFIA

www.meteo.unina.it

 
Gruppo di Ricerca
Prof. Adriano Mazzarella (Responsabile),  Prof. Nicola ScafettaQuesto indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
 
Linee di ricerca:
Prof. Adriano Mazzarella (Caratterizzazione meteo-climatica dei siti urbani)
Prof. Nicola Scafetta (Analisi e modellizzazione dei cambiamenti climatici)
Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo. (Biometeorologia e inquinamento atmosferico - cultore della materia)
 
Argomenti trattati:

  1) Cambiamenti climatici globali e locali
  2) Attività solare e interazioni tra le forzanti astronomiche e i sistemi geofisici terrestri
  3) Maree atmosferiche, oceaniche e terrestri
  4) Circolazione dell’atmosfera e degli oceani
  5) Livelli medi degli oceani e dei mari
  6) Urbanizzazione e clima
  7) Inquinamento atmosferico e medicina ambientale
  8) Caratterizzazione  caotica e frattale di fenomeni naturali
  9) Analisi e modellistica per previsioni climatiche
10) Storiografia della meteorologia, climatologia ed oceanografia
 
Presentazione generale di meteorologia, climatologia e oceanografia:
 
La meteorologia è lo studio dei contingenti fenomeni del tempo, la climatologia è lo studio dell’insieme delle condizioni meteorologiche di una località o di una regione su un arco di almeno 30 anni, e l’oceanografia è lo studio di tutto ciò che si riferisce agli oceani e i mari. Sin dall’antichità queste discipline sono state fondamentali per sviluppo della civiltà umana, e nel lavoro e nella vita di tutti i giorni. L’industria, il commercio, l’agricoltura, la produzione di energia, i trasporti, l’economia, la tutela della salute e dell’ambiente, la protezione civile, lo sport, il turismo, l’edilizia, la navigazione, la pesca, la caccia, il cinema e perfino la moda sono tutti settori che sono stati e continuano ad essere notevolmente influenzati da queste scienze.  
 
L'Osservatorio Meteorologico di S. Marcellino dell'Università degli Studi di Napoli Federico II offre corsi di meteorologia, climatologia e oceanografia. La nostra ricerca si propone di scoprire e capire come funzionano i fenomeni ambientali. Studiamo come questi sistemi sono fisicamente interconnessi, come essi sono collegati alla geologia e alla geofisica della terra solida, quali la sismologia e vulcanologia, e come dipendono dall'attività del sole e dell’intero sistema solare. Affrontiamo anche questioni su come l'attività umana possa influenzare ambienti locali e globali e causare cambiamenti climatici. Infine, studiamo come prevenire o attenuare gli effetti negativi dei cambiamenti ambientali e/o il modo di adattarsi ad essi al fine di ottenere i migliori benefici economici e sociali possibili. Un attento studio del meteo, del clima e degli oceani è necessario per comprendere le tematiche ambientali dalle quali dipende gran parte della prosperità umana sul nostro pianeta. 
 
 
L'Osservatorio Meteorologico dell'Università di Napoli Federico II è in prima linea per affrontare questioni di grande interesse generale come il riscaldamento globale della Terra. Il riscaldamento globale osservato sin dal 1850 è stato comunemente attribuito all’immissione in atmosfera di grandi quantità di gas ad effetto serra (per esempio l’anidride carbonica, il metano, ecc.) prodotti da attività umane. I cambiamenti climatici associati al riscaldamento globale possono influenzare gli eventi meteorologici estremi (ad esempio, la frequenza di straordinari eventi di pioggia, neve, uragani, ecc.) e le dinamiche, la chimica e la biologia degli oceani. Ad esempio, il livello dei mari può aumentare o diminuire e modificare la geografia delle coste con enormi ripercussioni economiche e sociali. Tuttavia, oggi stiamo anche sperimentando un periodo di intenso antropocentrismo ideologico che presenta l'uomo come l’unico artefice dei cambiamenti, nel bene e nel male, del motore termico del sistema atmosfera-terra-oceano, e c’è una illusione diffusa che l'uomo possa controllare il clima. Al contrario, una descrizione e quantificazione corretta della variabilità naturale del sistema climatico è la base per un'adeguata valutazione del contributo antropico ad essa, e per ogni decisione politica relativa a questo argomento. Diversi studi recenti, compresi quelli pubblicati da noi, hanno messo in luce l'esistenza di particolari oscillazioni climatiche naturali alle scale decennali, secolari e millenarie. Stiamo indagando sulle origini interne, solari e astronomici della variabilità climatica naturale. Capire le dinamiche dell'atmosfera e degli oceani è essenziale per una corretta interpretazione sia dei cambiamenti climatici del passato che di qualsiasi attendibile previsione del clima globale e locale al breve, medio e lungo termine.
I corsi di meteorologia, climatologia e oceanografia sono progettati anche per educare gli studenti a familiarizzare meglio con il metodo scientifico. Questo è caratterizzata da un attento confronto tra le analisi empirico-fisiche dei fenomeni naturali e le previsioni dei modelli teorici. Ad esempio, uno dei paradigmi dominanti della scienza moderna è quello di studiare e capire come i sistemi complessi (ad esempio quelli meteorologici, climatici ed oceanici) funzionano. Nei sistemi complessi i processi fisici e chimici sono regolati da parametri dinamici e termodinamici interconnessi tra loro e regolati da innumerevoli risposte positive e negative. Tradizionalmente, si è supposto che un fenomeno fisico potesse essere descritto dal set delle equazioni fisiche dei suoi componenti. Tuttavia, il metodo analitico è strutturato nel riduzionismo filosofico. Questo approccio analitico è inefficiente per descrivere sistemi complessi in cui gran parte dell’informazione è ancora incerta. I sistemi complessi sono spesso caratterizzati da caos, dove gli eventi microscopici sono in grado di attivare eventi macroscopici e, di conseguenza, questi sistemi possono essere imprevedibili: in questo senso si è soliti dire che dopo un mese il battito di una farfalla in Amazzonia potrebbe scatenare una tempesta a New York. Forme complesse di sincronizzazione e teleconnessioni, attivabili da deboli accoppiamenti fisici, anche caratterizzano i network fisici. La debolezza dell'approccio riduzionista può essere superato con approcci empirici ed olistici che stiamo sviluppando. L'atmosfera e sistemi oceanici devono essere analizzati nella loro interezza al fine di individuarne ed evidenziarne la variabilità naturale relativa a quella antropica.
 
 
In meteorologia, climatologia ed oceanografia l’unico modo per ottenere informazioni accurate è quello di fare misure al posto giusto e al momento giusto, e non affidarsi esclusivamente all’uso di computer e modelli matematici. E’ attraverso lo strumento di misura che il mondo della scienza matura ed arriva a sostituirsi al mondo del pressappochismo. Nel passato l’attenzione alle problematiche meteorologiche ed ambientali era maggiore; basti pensare che nel secolo scorso erano operative altre tre stazioni meteorologiche all’interno della città di Napoli: l’Osservatorio Astronomico, l’Osservatorio Vesuviano e le Terme di Agnano. Tali stazioni sono state una alla volta incredibilmente dismesse. Solo in questi ultimi anni, l’Osservatorio Meteorologico of S. Marcellino ha cercato di portare avanti una politica di adozione delle numerose stazioni meteo già operanti sul territorio della Regione Campania in maniera del tutto disarticolata, attivando convenzioni con diversi Enti.
 
C’è infatti una richiesta sempre maggiore di informazione meteorologica che, però, in Italia non è soddisfatta da una corrispondente offerta didattica ed informativa nello stesso ambito universitario. L’Osservatorio Meteorologico della Federico II offre agli studenti ed ai ricercatori una opportunità unica a riguardo. L’Istituto ISAFOM del CNR ha chiesto ed ottenuto l’installazione di ulteriori sensori meteo, quali l’anemometro sonico e il minilidar per la misura dello strato atmosferico di rimescolamento  e delle concentrazioni e flussi di CO2, H2O, CH4, O3, NO, NO2, NOx, polveri sottili di diverse bande dimensionali (PM1, PM2.5, PM10). L'installazione delle nuove strumentazioni, operative  sin dal  mese di novembre 2014, hanno di fatto  promosso l’Osservatorio Meteorologico di S. Marcellino a supersito per il monitoraggio dell’inquinamento atmosferico che  l’Organizzazione Mondiale della Sanità ritiene una delle più importanti cause di morte per chi vive nelle grandi città. Il supersito di S. Marcellino, unico in Italia, sarà in grado di fornire finalmente accurate informazioni e previsioni della qualità dell’aria. Sono ormai maturi i tempi per creare un servizio di previsione meteorologica affidato alle Università e di considerare il clima e il tempo argomenti di interesse generale. Per maggiori dettagli visita: http://www.ariasana.org/
 
 
Infine, l’Osservatorio Meteorologico della Federico II studia l’ambiente cittadino che ci circonda per migliorare la qualità della vita cittadina. Ad esempio, la città di Napoli, come tutte le città metropolitane, è affetta dall’isola di calore urbana che trae origine sia dal tipico assetto geometrico delle città, con strade relativamente strette rispetto alle dimensioni verticali degli edifici, sia dal particolare tessuto urbano, costituito in prevalenza da asfalto, calcestruzzo, mattoni e cemento che assorbono in media il 10% in più di energia solare. In estate, nelle ore più assolate, l’asfalto e le pareti esterne degli edifici delle città raggiungono spesso temperature superiori a 60-90 °C. I canyon urbani sono in grado di catturare una maggiore quantità di radiazione solare attraverso un processo di riflessioni multiple degli stessi raggi solari che, in una specie di ping-pong, rimangono intrappolati dalle pareti dei palazzi e dal fondo stradale. L’isola di calore urbana è resa più intensa anche dall’estensione piuttosto ridotta, entro il perimetro cittadino, di superfici evaporanti, come specchi d’acqua, prati ed alberi. Infatti l’evaporazione da parte dei suoli umidi o bagnati, oppure da parte delle foglie della vegetazione, sottrae all’aria enormi quantità di calore (ben 600 calorie per ogni grammo di acqua che evapora). E’ evidente quindi che ad una minore evaporazione da parte delle aree urbane rispetto a quelle rurali corrisponde un minor raffreddamento dell’aria che sovrasta le città. Se nel periodo invernale l’isola di calore urbana comporta un aumento dei valori di temperatura all’interno delle città mitigando le basse temperature, questo fenomeno può risultare particolarmente dannoso per la salute umana nella stagione estiva in corrispondenza delle ondate di calore quando la temperatura dell’aria, oltre a raggiungere valori più elevati rispetto alle aree rurali circostanti nelle ore diurne, si mantiene elevata anche nelle ore notturne, alterando le capacità di ripresa dell’organismo umano dalle condizioni di estremo calore a cui è stato sottoposto nelle ore diurne. Inoltre l’isola di calore urbana è in grado di cambiare drasticamente le stratificazioni d’aria di equilibrio termodinamico che governano la stabilità delle masse d’aria e la diffusione degli inquinanti per cui risulta importante eseguire una zonazione climatica dettagliata dell’intera area metropolitana con l’ausilio di stazioni fisse e mobili dislocate in orizzontale e in verticale in modo strategico al fine di identificare i diversi microclimi della città.
 
 
Gli studenti dell’Università di Napoli Federico II sono invitati a seguire i corsi di meteorologia, climatologia e oceanografia che provvedono a fornire quel complemento necessario per una formazione scientifica equilibrata. Ricercatori in matematica, fisica e scienze naturali sono stimolati nell’affrontare tematiche che hanno una grossa valenza sia globale che locale.
 
 
Collaborazioni
Benedetto De Vivo (Inquinamento ambientale)
Rosa di Maio (Natural and anthropical hazards)
- AriaSana ISAFOM CNR (Microclimatic characterization of the metropolitan air of Naples and of Campania)
- ACRIM (Active Cavity Radiometer Irradiance Monitor, San Diego, California USA)
- Duke University (Department of Anesthesiology: Center for Hyperbaric Medicine & Environmental Physiology, North Carolina, USA)
 
 
 
Selezione di pubblicazioni recenti:
 
Scafetta N., Mazzarella A.: Evidences for a spectral coherence between decadal and multidecadal climatic oscillations and the M>7 earthquake historical worldwide record. Natural Hazards, in press, http://dx.doi.org/10.1007/s11069-014-1571-z
 
Scafetta, N.: Discussion on the spectral coherence between planetary, solar and climate oscillations: a reply to some critiques. Astrophysics and Space Science 354, 275-299, 2014, http://dx.doi.org/10.1007/s10509-014-2111-8
 
Donadio C., Magdaleno F.,  Mazzarella A., Kondolf  K. G.: Fractal dimension of the hydrographic pattern of three large rivers in the Mediterranean morphoclimatic system: geomorphologic interpretation of Russian (USA), Ebro (Spain) and Volturno (Italy) fluvial geometry. Pure Applied Geophysics,  in press, http://dx.doi.org/10.1007/s00024-014-0910-z
 
Scafetta, N., Willson R. C.: ACRIM total solar irradiance satellite composite validation versus TSI proxy models. Astrophysics and Space Science 350(2), 421-442, 2014, http://dx.doi.org/10.1007/s10509-013-1775-9
 
Scafetta, N.: The complex planetary synchronization structure of the solar system. Pattern Recognition in Physics 2, 1-19, 2014, http://dx.doi.org/10.5194/prp-2-1-2014
 
Scafetta N.: Multi-scale dynamical analysis (MSDA) of sea level records versus PDO, AMO, and NAO indexes. Climate Dynamics 43(1-2), 175-192, 2014, http://dx.doi.org/10.1007/s00382-013-1771-3
 
Scafetta N.: Global temperatures and sunspot numbers. Are they related? Yes, but non linearly. A reply to Gil-Alana et al. (2014). Physica A, 413, 329–342, 2014, http://dx.doi.org/10.1016/j.physa.2014.06.047
 
Tammaro U., Riccardi U., Sorrentino V., Forte I. (2014): “Non-geodetic” approaches in the analysis of terrestrial CDGPS data for the retrieval of the atmospheric precipitable water at local scale during severe weather phenomena. p. 169-174. IEEE Catalog Number CFP1466H-CDR; ISBN: 978-1-4799-4989-2
 
Scafetta N., Willson R. C.: Planetary harmonics in the historical Hungarian aurora record (1523–1960). Planetary and Space Science 78, 38-44, 2013, http://dx.doi.org/10.1016/j.pss.2013.01.005
 
Scafetta N.: Discussion on common errors in analyzing sea level accelerations, solar trends and global warming. Pattern Recognition in Physics, 1, 37–57, 2013, http://dx.doi.org/10.5194/prp-1-37-2013
 
Scafetta N., Willson R. C.: Multi-scale comparative spectral analysis of satellite total solar irradiance measurements from 2003 to 2013 reveals a non-linear planetary modulation of solar activity depending on the 11-year solar cycle. Pattern Recognition in Physics 1, 123-133, 2013, http://dx.doi.org/10.5194/prp-1-123-2013
 
Scafetta N.: Solar and planetary oscillation control on climate change: hind-cast, forecast and a comparison with the CMIP5 GCMs. Energy & Environment 24(3-4), 455–496, 2013, http://dx.doi.org/10.1260/0958-305X.24.3-4.455
 
Scafetta N., Willson R. C.: Empirical evidences for a planetary modulation of total solar irradiance and the TSI signature of the 1.09-year Earth-Jupiter conjunction cycle. Astrophysics and Space Science 348(1), 25-39, 2013,http://dx.doi.org/10.1007/s10509-013-1558-3
 
Scafetta, N.: Discussion on climate oscillations: CMIP5 general circulation models versus a semi-empirical harmonic model based on astronomical cycles. Earth-Science Reviews 126, 321-357, 2013,http://dx.doi.org/10.1016/j.earscirev.2013.08.008
 
Mazzarella A., Giuliacci A., Scafetta N.: Quantifying the Multivariate ENSO Index (MEI) coupling to CO2 concentration and to length of day variations.  Theor. Appl. Climatol., 111, 601-607, 2013, http://dx.doi.org/10.1007/s00704-012-0696-9
 
Mazzarella, A.: Time-integrated North Atlantic Oscillation as a proxy for climatic change. Natural Science, 5, 149-155, 2013, http://dx.doi.org/10.4236/ns.2013.51A023
 
Scafetta N., Humlum O., Solheim J.-E., Stordahl K.: Comment on “The influence of planetary attractions on the solar tachocline” by Callebaut, de Jager and Duhau. Journal of Atmospheric and Solar–Terrestrial Physics 102, 368-371, 2013,http://dx.doi.org/10.1016/j.jastp.2013.03.007
 
Scafetta N.: A shared frequency set between the historical mid-latitude aurora records and the global surface temperature. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics 74, 145-163, 2012,http://dx.doi.org/10.1016/j.jastp.2011.10.013
 
Scafetta N.: Does the Sun work as a nuclear fusion amplifier of planetary tidal forcing? A proposal for a physical mechanism based on the mass-luminosity relation. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics 81-82, 27-40, 2012, http://dx.doi.org/10.1016/j.jastp.2012.04.002
 
Scafetta N.: Testing an astronomically based decadal-scale empirical harmonic climate model versus the IPCC (2007) general circulation climate models. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics 80, 124-137, 2012,http://dx.doi.org/10.1016/j.jastp.2011.12.005
 
Scafetta N.: Multi-scale harmonic model for solar and climate cyclical variation throughout the Holocene based on Jupiter-Saturn tidal frequencies plus the 11-year solar dynamo cycle. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics 80, 296-311, 2012, http://dx.doi.org/10.1016/j.jastp.2012.02.016
 
Manzi V., Gennari R., Lugli S., Roveri M., Scafetta N., Schreiber C.: High-frequency cyclicity in the Mediterranean Messinian evaporites: evidence for solar-lunar climate forcing. Journal of Sedimentary Research 82, 991-1005, 2012,http://dx.doi.org/10.2110/jsr.2012.81
 
Mazzarella A, Scafetta N.: Evidences for a quasi 60-year North Atlantic Oscillation since 1700 and its meaning for global climate change. Theor. Appl. Climatol., 107, 599-609, 2012, http://dx.doi.org/10.1007/s00704-011-0499-4
 
Scafetta N.: Empirical evidence for a celestial origin of the climate oscillations and its implications. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics 72, 951-970, 2010, http://dx.doi.org/10.1016/j.jastp.2010.04.015
 
Mazzarella A., Giuliacci A., Liritzis I.: On the 60-month cycle of Multivariate ENSO Index. Theor. Appl. Climatol., 100, 23-27, 2010, http://dx.doi.org/10.1007/s00704-009-0159-0
 
Loehle C., Scafetta N.: Climate change attribution using empirical decomposition of climatic data. The Open Atmospheric Science Journal 5, 74-86, 2011, http://dx.doi.org/10.2174/1874282301105010074
 
Mazzarella A., Giuliacci A., Pregliasco F.:  Hypothesis on a possible role of El Niño in the occurrence of influenza pandemics.  Theor. Appl. Climatol., 105, 65-69, 2011, http://dx.doi.org/10.1007/s00704-010-0375-7
 
Scafetta N.: Empirical analysis of the solar contribution to global mean air surface temperature change. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics 71, 1916-1923, 2009, http://dx.doi.org/10.1016/j.jastp.2009.07.007
 
Scafetta N., Willson R. C.: 2009. ACRIM-gap and Total Solar Irradiance (TSI) trend issue resolved using a surface magnetic flux TSI proxy model. Geophysical Research Letter 36, L05701, 2009, http://dx.doi.org/10.1029/2008GL036307
cuccio