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Le febbri degli oceani: le ondate di calore marine ed i loro effetti sugli ecosistemi

Reading Time: 7 minutes

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livello elementare
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ARGOMENTO: OCEANOGRAFIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: OCEANO PACIFICO
parole chiave: onde di calore in mare, coral bleaching
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Dieci anni fa, una moria di pesci finì a riva sulle spiagge dell’Australia occidentale. La causa fu un’ondata di acque particolarmente calde che devastarono l’ecosistema costiero, colpendo molte specie importanti dal punto di vista commerciale. Da quell’evento, i ricercatori hanno incominciato ad osservare la ricorrenza di queste ondate di calore marine nelle acque superficiali dell’oceano, fenomeni che durano almeno cinque giorni e raggiungono una soglia di temperatura ben al di sopra degli intervalli normali 1.

Gli effetti delle ondate di calore marine influiscono pesantemente sulla catena alimentare, devastando la crescita del fitoplancton e portando alla moria dei coralli (coral bleaching) nelle barriere coralline di tutto il mondo. Gli oceanografi hanno notato un’analogia con quelle che percepiamo nell’atmosfera. Di fatto il cambiamento climatico sta amplificando la loro frequenza, allungando la loro lunghezza e spingendole a temperature più elevate. Questo fenomeno influisce sulle attività di pesca, i cui operatori che devono ora considerare un nuovo fattore nella loro programmazione.

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Acque “bollenti”: un grafico che mostra come le ondate di calore marine siano diventate più durature e più frequenti negli ultimi 40 anni. vedi rif. 7

Parliamo di centinaia di miliardi di dollari di perdite a causa delle ondate di calore marine. Secondo un articolo pubblicato da NatureFevers are plaguing the oceans — and climate change is making them worse, c’è necessità di comprendere “quando e dove si verificheranno questi eventi“, come ha dichiarato Hillary Scannell, oceanografa fisica presso il Lamont-Doherty Earth Observatory della Columbia University, New York, a Nature, al fine di pianificare cosa fare quando le ondate di calore marine si stanno avvicinando.

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Hotspot. Una mappa del mondo che mostra le ondate di calore tra il 2011 e il 2020 Fonte: Schlegel, R. W. Marine Heatwave Tracker (2020) da articolo citato su Nature

L’estate 2013-2014 in Brasile fu particolarmente pesante. Una grave siccità devastò i raccolti e provocò la carenza d’acqua a San Paolo. Nello stesso tempo, l’oceano incominciò a riscaldarsi e le concentrazioni di clorofilla,  una misura della produttività biologica, diminuirono drasticamente. Quando Regina Rodrigues, oceanografa fisica presso l’Università Federale Santa Catarina, Florianópolis, Brasile, iniziò ad analizzare i dati scoprì che la siccità e il riscaldamento dell’oceano avevano una causa comune: un sistema di alta pressione atmosferica era restato presente nel sud-est del Paese per gran parte dell’estate 2. Questo tipo di sistema ad alta pressione di lunga durata è associato ad un fenomeno noto come blocco atmosferico, ed è uno dei driver più comuni delle ondate di calore sia marine chee sulla terraferma.

Esso porta una scarsa copertura nuvolosa e venti relativamente calmi. La mancanza di nuvole consente una maggiore irradiazione solare che riscalda l’oceano; nello stesso tempo l’aria stagnante impedisce la miscelazione e l’evaporazione. Tutti questi fattori possono portare ad un accumulo di calore sulla parte superficiale dell’oceano. In uno studio 2 pubblicato nel 2019, Rodrigues e il suo team scoprirono che circa il 60% degli eventi di ondate di caldo marino nella parte sud-ouest dell’Oceano Atlantico, incluso l’evento del 2013-14, erano il risultato di sistemi ad alta pressione originati da qualche parte sopra l’Oceano Indiano, migliaia di chilometri di distanza. Questi sistemi si spostarono poi attraverso l’atmosfera verso il South America.

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Una grande ondata di caldo marino, soprannominata The Blob, si sviluppò al largo della costa occidentale del Nord America nel 2013 dove si protrasse fino alla metà del 2016. Questa mappa mostra le misurazioni satellitari delle temperature della superficie oceanica, con colori che indicano valori superiori (rosso) e inferiori (blu) rispetto alla media dal 2003 al 2012. da articolo citato su Nature

Poiché il blocco atmosferico si basa su così tanti fattori, è un fenomeno complesso da ricreare in a modello numerico. Secondo Regina Rodrigues il processo inizia generalmente quando l’aria vicino alla superficie terrestre si riscalda. I fenomeni convettivi sopra l’Oceano Indiano spingono l’atmosfera creando onde di calore atmosferiche che raggiungono il Sud America e provocano ondate di calore sul mare. Questa interconnessione del sistema climatico complica le previsioni. Piuttosto che modellare una specifica, piccola regione di interesse nell’oceano, i ricercatori devono quindi tenere conto dei processi che avvengono in tutto il mondo.

Sempre secondo l’articolo, a volte i fattori che producono ondate di caldo marino nascono nell’oceano stesso. Ciò è accaduto con un evento avvenuto al largo dell’Australia occidentale, quando la corrente di Leeuwin che scorre verso sud divenne più forte. Con l’intensificarsi della corrente, venne trasportata quantità maggiore del solito di acqua calda dall’Oceano Indiano, che comportò un innalzamneto delel temperature costiere lungo centinaia di chilometri di costa per mesi 3.

Un andamento simile ha causato un’ondata di caldo marina del 2015-16 nel Mar di Tasmania tra Australia e Nuova Zelanda che hanno stabilito record per durata e intensità in quella parte dell’oceano. Uno studio del 2017 4 ha ricondotto quell’evento ad un rafforzamento della corrente dell’Australia orientale, che portò calde acque tropicali sulle coste di quei paesi. Oggi l’attuale comprensione delle ondate di calore marine è per lo più limitata a ciò che accade sulla superficie oceanica, dove i ricercatori possono utilizzare strumenti satellitari per mappare la temperatura e monitorare gli eventi in tempo quasi reale.

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Ma cosa avviene nelle profondità?
Ci sono relativamente poche reti di osservazione che tracciano le condizioni sotto la superficie, per cui è complesso prevedere l’evoluzione delle anomalie del calore nelle profondità marine e i loro effetti sulla biodiversità e sugli ecosistemi più profondi. Le ondate di calore marine spesso devastano gli ecosistemi e possono portare a un diffuso sbiancamento dei coralli.

L’Integrated Marine Observing System (IMOS) australiano e dei suoi partner mantiene una flotta di glider oceanici – sistemi autonomi subacquei che possono raccogliere dati chiave su temperatura e salinità. Un test è arrivato all’inizio del 2021, quando le acque al largo dell’Australia occidentale hanno ricominciato a riscaldarsi. I ricercatori hanno utilizzato un glider per monitorare lo sviluppo di quella che si è rivelata essere la più forte ondata di caldo marino in quella parte dell’oceano dall’evento devastante di un decennio prima. Il glider ha nuotato per più di 500 chilometri e ha catturato l’effetto di raffreddamento di un ciclone tropicale che ha squarciato le acque all’inizio di febbraio.

A marzo e aprile, il team ha schierato altri due glider al largo della costa della Tasmania per aiutare a mappare l’estensione di un’ondata di caldo persistente nel Mar di Tasman. Quella coppia ha rivelato che le anomalie di temperatura erano più elevate negli abissi dell’oceano che nelle sue acque più alte.

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mappa termica delle acque del nord Pacifico mostra ciò che gli scienziati hanno soprannominato “The Blob” (CBC)

Il problema che i sistemi disponibili non sono in grado di fare previsioni per cui i ricercatori tendono a fare affidamento su modelli statistici basati su modelli passati che consentono una valutazione temporanea, questo almeno fino a quando i modelli dinamici non saranno sufficientemente sofisticati da prevedere gli eventi.

A dicembre 2020, il gruppo ha pubblicato la sua prima previsione statistica creata con tecniche di apprendimento automatico che ha esaminato sia i dati storici che i modelli delle temperature superficiali del mare e la quantità di calore immagazzinata nell’oceano superiore. Le previsioni avvertirono di un’alta probabilità di un’ondata di caldo marino che si stava sviluppando al largo delle coste dell’Australia occidentale tra gennaio ed aprile, cosa che in realtà si avverrò. Il prossimo anno, i ricercatori prevedono di rilasciare una previsione dinamica che fornirà uno sguardo su scala più precisa sui rischi dell’ondata di caldo marino nella regione.  Quello che è certo è che, tra il 1925 e il 2016, il numero di giorni annuali di ondate di calore marino in tutto il mondo è aumentato di oltre il 50 % e, dal 1982, con l’inizio della raccolta dei dati via satellite, le ondate di calore marine sono aumentate di intensità in quasi i due terzi dell’oceano Pacifico 5.

Un trend poco confortante per cui si prevede che nei prossimi anni, anche in scenari di riscaldamento atmosferico più moderato, l’oceano Pacifico sperimenterà ondate di calore marine sempre più frequenti e  più durature 6,7.

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Quattro decenni di ondate di caldo. Mappa del mondo che mostra le ondate di calore marine più lunghe negli ultimi 10 anni. Fonte: rif. 7 da articolo citato di Nature

I risultati delle analisi storiche sembrano dimostrare che alcuni degli eventi furano così forti da essere completamente attribuibili al cambiamento climatico di origine antropica, ha affermato Charlotte Laufkötter, una scienziata del clima presso l’Università di Berna in Svizzera. Di certo il mare continuerà a subire queste febbri per molti anni.

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Riferimenti

  1. Hobday, A. J. et al. Prog. Oceanogr. 141, 227–238 (2016).
  2. Rodrigues, R. R., Taschetto, A. S., Sen Gupta, A. & Foltz, G. R. Nature Geosci. 12, 620–626 (2019).
  3. Feng, M., McPhaden, M. J., Xie, S.-P. & Hafner, J. Sci. Rep. 3, 1277 (2013).
  4. Oliver, E. C. J. et al. Nature Commun. 8, 16101 (2017).
  5. Oliver, E. C. J. et al. Nature Commun. 9, 1324 (2018).
  6. Frölicher, T. L., Fischer, E. M. & Gruber, N. Nature 560, 360–364 (2018).
  7. Laufkötter, C., Zscheischler, J. & Frölicher, T. L. Science 369, 1621–1625 (2020).
  8. Nature 593, 26-28 (2021) – doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-01142-4

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