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livello elementare
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ARGOMENTO: CLIMATOLOGIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: PIANETA TERRA
parole chiave: cambiamenti climatici
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Secondo recenti misurazioni oceanografiche, in un quadro di cambiamento climatico che non accenna a invertire la tendenza del riscaldamento globale, potrebbero presentarsi presto in alcune regioni del pianeta i primi segnali di periodi di freddo intenso durante la stagione invernale, caratterizzati da temperature più basse rispetto ai valori medi per il periodo. Ricordando che l’andamento meteorologico e il clima sono analizzati su periodi temporali diversi, quello che dobbiamo considerare sono i segnali che la Natura ci sta inviando, sia in atmosfera che negli oceani, per cercare di predire quali potrebbero essere le tendenze future e mitigarne gli effetti.
Il primo evento da analizzare è il riscaldamento stratosferico improvviso, Sudden Stratospheric Warming o Stratwarming (SSW), ovvero un riscaldamento anomalo e spesso repentino della stratosfera terrestre. Si tratta di un fenomeno naturale ben noto in meteorologia che si presenta in massima parte d’inverno e che sembra coinvolgere in misura molto maggiore l’emisfero settentrionale piuttosto che quello meridionale. Sebbene le sue cause non siano ancora chiare, gli scienziati ritengono che possa essere principalmente correlato all’attività dei cicli solari e all’influenza delle onde planetarie, originate dal fatto che i flussi dei venti diretti da Ovest a Est, possono oscillare in direzione meridionale (Nord-Sud) intorno alla normale posizione di equilibrio, aumentando con la latitudine (seguendo la legge di Coriolis). Si tratta quindi di un fatto fisico (potremmo dire geometrico) in cui l’influenza dell’Uomo è minimale se non nulla. In pratica se un flusso di venti occidentale ha una traiettoria curva che lo porta verso Nord, ha inizialmente una vorticità relativa positiva legata come intensità alla latitudine. Spostandosi verso Nord la vorticità del pianeta aumenta (con il seno della latitudine), e conseguentemente diminuisce la vorticità relativa. Quando la vorticità relativa raggiunge un valore negativo, il flusso dei venti curva verso Sud. Le onde planetarie si possono osservare sia in atmosfera, ad esempio nell’andamento delle correnti a getto sub-polari alle medie latitudini, sia nell’oceano, nell’evoluzione delle perturbazioni del termoclino, per cui il loro studio assume notevole importanza in meteorologia e climatologia.
L’andamento del vortice polare. Normalmente il vortice non interagisce con le correnti a jet polari ed è stabile, ma quando vi è una spinta di aria calda dalle regioni meridionali si può indebolire e spezzarsi in due PolarVortex_Feb2021_large.jpg | NOAA Climate.gov
La stratosfera è lo strato atmosferico compreso tra 11 e 50 km (10-30 miglia) di quota e si trova oltre l’altitudine alla quale avvengono i fenomeni che sono all’origine del tempo atmosferico ovvero la troposfera (fino a 10-12 km – 5 – 9 miglia di quota), il cui limite superiore è individuabile nella tropopausa. Nell’emisfero nord la normale circolazione stratosferica invernale è contrassegnata da un’importante vortice ciclonico freddo posto in corrispondenza delle zone polari con valori termici dell’ordine di –80 °C. Questa massa d’aria fredda è circondata da un flusso a getto (jet stream), caratterizzato da forti venti occidentali, chiamato Vortice Polare Stratosferico, che agisce come una barriera, confinando l’aria polare al suo interno; in pratica il risultato che ne deriva è un modello di circolazione chiuso e ciclonico. Durante l’inverno polare, l’oscurità prolungata porta quelle latitudini ad un intenso raffreddamento, facendo sì che l’aria diventi estremamente fredda nell’atmosfera superiore. Quando, per qualche motivo, il Vortice Polare si indebolisce o si interrompe, si genera un effetto domino nella troposfera che provoca un modello ondulato della corrente a getto, influenzando i sistemi meteorologici. In parole semplici, l’aria al suo interno collassa su se stessa, schiacciandosi e, comprimendosi, e si riscalda rapidamente.
Il vortice polare inizia quindi ad indebolirsi e rallentare, a volte invertendo i suoi venti; questo indebolimento si estende quindi attraverso la stratosfera fino alla cima della troposfera ed inizia a indebolire la corrente a getto, alterando o interrompendo il normale flusso invernale di sistemi di bassa pressione atlantica che in genere causano venti da sud-ovest più miti. Nel caso invece la corrente a getto si indebolisca, si incanalano venti freddi da Est che portano periodi prolungati di basse temperature, ghiaccio, gelo e neve. Sono le ben note ondate di freddo che subiamo a volte nei mesi invernali.
Riassumendo, nel caso di un riscaldamento stratosferico improvviso, si origina una frattura dinamica del vortice ciclonico stratosferico alle latitudini polari (vedi immagine degli Stratwarming del 1985 e del 2024), che si scinde in due sistemi depressionari separati attraverso ai quali si insinua un potente anticiclone originato dal riscaldamento della Stratosfera. Questo aumento delle temperature, causato dall’arrivo di masse d’aria calde meridionali, si diffonde quindi verso il basso (nella troposfera), con tempi che variano da 10 a 20 giorni a seconda dell’intensità del riscaldamento del momento della sua massima intensità stratosferica, provocando fenomeni meteorologici significativi.
Come abbiamo appreso in altri articoli, ogni cambiamento del pianeta produce un effetto domino; in questo caso la presenza di potenti anticicloni polari troposferici sposterà verso sud il vortice polare freddo invernale; essendo alimentato da continue discese dell’aria artica, andrà quindi ad interessare aree geografiche poste a latitudini più basse, provocando il raffreddamento per periodi anche prolungati della troposfera. Storicamente le aree maggiormente interessate nell’emisfero settentrionale sono gli Stati Uniti centrorientali e il continente euroasiatico ma gli effetti si risentono anche in Europa a latitudini più basse. Analogamente simili processi si riscontrano anche nell’emisfero meridionale nella tarda primavera australe e nelle stagioni dell’inizio dell’estate. In particolare, è stato scoperto che determinano condizioni più calde e secche sull’Australia orientale durante la tarda primavera e l’inizio dell’estate, aumentando il rischio di incendi boschivi/boschivi, e condizioni più fresche e umide sulla Patagonia. Inoltre, i venti da sud-sudovest della primavera australe della tarda primavera influenzano l’estensione del ghiaccio marino antartico nella successiva stagione estiva.
Cosa si prevede?
Sebbene abbiamo appreso che fare previsioni di lunga durata sia ancora una scienza inesatta, per l’immediato futuro, si potrebbe generare un evento di Sudden Stratospheric Warming (SSW), che potrebbe provocare un significativo indebolimento del Vortice Polare con potenziali impatti sul prossimo meteo invernale nell’emisfero settentrionale, che, influenzando anche il continente europeo con aria più fredda. In sintesi, nel caso della formazione di un SSW, potrebbero verificarsi nel nostro emisfero eventi molto avversi che dovremo affrontare con mezzi adeguati, aspettando che il vortice polare si ricompatti e torni ad occupare la sua posizione abituale. Un campanello di allarme da non trascurare. Ma c’è una buona notizia: il buco dell’ozono meridionale si sta restringendo (anzi è al minimo di questi ultimi anni). Gli scienziati della NASA e della National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) stimano che lo strato di ozono potrebbe riprendersi completamente entro il 2066, proteggendoci maggiormente dall’influenza solare.
L’influenza dei mari
Un altro campanello di allarme da considerare è Il capovolgimento meridionale della circolazione atlantica, abbreviato in AMOC (Atlantic meridional overturning circulation), un’importante corrente oceanica dell’Oceano Atlantico, caratterizzata da un flusso di acque saline calde in direzione nord negli strati superficiali dell’Atlantico, e da un flusso in direzione sud di acqua fredda in profondità che, come ricorderete da precedenti articoli, fa parte della grande circolazione termoalina.
Variazioni dell’AMOC dal 1856 al 2022 – Fonte https://www.esrl.noaa.gov/…/…/amon.us.long.data AMOC timeseries 1856-present.svg – Wikimedia Commons
AMOC, Atlantic Meridional Overturning Circulation, è uno dei principali sistemi di corrente oceanica mondiale che svolge un ruolo cruciale nella regolazione del clima ed è alla base della stabilità delle temperature in alcune aree del mondo, tra cui l’Europa. Un sistema che potremmo immaginare come un grande nastro trasportatore del calore, in grado di portare calore dalle torride zone tropicali alle latitudini più alte, regalando al nord Europa ed al Nord America temperature più miti rispetto a quelle tipiche delle loro latitudini. Il suo meccanismo di funzionamento è regolato da un delicato equilibrio tra temperatura e salinità oceaniche, da cui il termine “termoalino”.
Schema dell’AMOC. I percorsi rossi mostrano acqua più calda più vicina alla superficie, mentre i percorsi viola mostrano acqua più fredda e densa che si muove in profondità. Credito: Met Office Could the Atlantic Overturning Circulation ‘shut down’?
I dati provenienti dalle ultime osservazioni stanno confermando che l’AMOC si sta indebolendo e il suo rallentamento, influenzato dall’immissione di acqua dolce proveniente dal progressivo scioglimento dei ghiacci, potrebbe ostacolare questo trasferimento termico, aumentando la probabilità di inverni particolarmente rigidi. Nel caso “catastrofico” di abbondante apporto di acqua dolce nell’Atlantico settentrionale, ad esempio a seguito del rapido scioglimento della calotta glaciale della Groenlandia, il punto blu nel grafico sottostante si sposterebbe a destra: lo stato forte dell’AMOC (rosso nel grafico) diventerebbe insostenibile e l’AMOC collasserebbe allo stato debole (blu nel grafico).
Punti di svolta e isteresi dell’AMOC nel modello semplice di Stommel. I possibili stati dell’AMOC dipendono dalla quantità di acqua dolce immessa nell’Oceano Atlantico (asse x). La forza dell’AMOC è mostrata sull’asse y. [Si noti che entrambi sono misurati in Sverdrups (Sv), dove 1 Sv denota un milione di metri cubi di acqua trasportata al secondo.] Quando c’è un basso apporto di acqua dolce, la temperatura domina il flusso ed è possibile solo un forte AMOC (curva rossa). Per un elevato apporto di acqua dolce, è possibile solo uno stato collassato (curva blu). Nel mezzo, sono possibili entrambi gli stati. Se l’apporto di acqua dolce dovesse aumentare oltre un valore critico (il punto di svolta), l’AMOC collasserebbe. Quindi, anche se l’apporto di acqua dolce fosse riportato al suo stato originale, l’AMOC rimarrebbe spento. Credito: Met Office. Could the Atlantic Overturning Circulation ‘shut down’?
Raggiunto e superato questo punto di non ritorno, anche se l’apporto di acqua dolce diminuisse, ovvero se il punto blu si spostasse a sinistra nella figura in alto, l’AMOC rimarrebbe sulla curva blu e non ritornerebbe nella condizione forte ed si andrebbe verso uno stato di collasso della circolazione.
Detto questo, la complessità del sistema AMOC e l’incertezza sui livelli di riscaldamento globale nel prossimo futuro rendono impossibile per ora prevedere la data di un qualsiasi collasso. E’ importante comprendere che ridurre le emissioni di CO2 può contribuire a diminuire la probabilità che questo evento si verifichi in quanto essa aumenta con ogni grammo di CO2 che immettiamo nell’atmosfera.
In sintesi, le proiezioni stagionali dei principali modelli climatici, compreso quello del European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), non sono in grado di darci previsioni a lungo periodo attendibili, e solo il continuo monitoraggio tramite i satelliti ci può dare informazioni attendibili per comprendere il trend del clima nei prossimi anni. Eventi come lo Stratwarming e l’andamento dell’AMOC sono campanelli di allarme da monitorare attentamente per mitigare gli effetti cimatici. A noi non ci resta che comportarci sempre più virtuosamente ed imparare ad affrontare sempre con professionalità queste emergenze che saranno sempre maggiori nei prossimi decenni.
Vincenzo Popio
in anteprima anomalie della temperatura media della superficie terrestre nei 60 giorni successivi all’evento di riscaldamento artico del 5 gennaio 2004 – fonte NOOA NOAA CSL: Chemistry & Climate Processes: SSWC
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Laureato in Scienze Marine presso l’Università di Pisa con un Ph. D. in Maritime Science e Master in “Environmental science and sea pollution research” presso la Pacific Western University di Los Angeles, California, il dottor Popio ha trascorso oltre 32 anni di servizio attivo nella Marina Militare. Ha ricoperto incarichi di Comando a bordo delle unità navali, come Direttore agli Studi presso Istituti di Formazione militare e come rappresentante della Marina presso l’Ufficio del Sottocapo di Stato Maggiore della Difesa. Lasciato il servizio attivo, il dr. Popio, ha continuato, in campo civile, a fornire il proprio contributo per la salvaguardia dell’ambiente marino e di tutte le sue specie, collaborando in diversi progetti riguardanti l’ambiente, con le Università di Bari, Lecce, Napoli e con l’Istituto per l’Ambiente Marino Costiero-CNR di Taranto. Numerosi sono gli articoli pubblicati sulla stampa locale sull’inquinamento (aria, mare, suolo) a Taranto, dovuto alla presenza delle industrie pesanti. Uno studio particolare è stato effettuato sul Mar Piccolo e il Mar Grande di Taranto.
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