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

tempo di lettura: 7 minuti

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livello medio
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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. Dopo quell’evento, i ricercatori di tutto il mondo incominciarono a studiare la ricorrenza di quelle “febbri dell’oceano”, fenomeni di surriscaldamento eccessivo delle acque superficiali che possono durare fino a cinque giorni, oltrepassando le soglie normali di temperatura 1. Gli effetti sull’ambiente marino sono disastrosi; le ondate di calore marine influiscono pesantemente sulla catena alimentare, devastando la crescita del fitoplancton e portando vaste morie dei coralli (coral bleaching) nelle barriere coralline di tutto il mondo. Sebbene gli oceanografi abbiano sempre notato un’analogia con le ondate di calore che percepiamo nell’atmosfera, il cambiamento climatico sta amplificando la frequenza e lunghezza di quelle marine con temperature sempre più elevate. Questo fenomeno non è solo biologico ma influisce sulle attività di pesca con centinaia di miliardi di dollari di perdite in concomitanza delle ondate di calore marine. 

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Come descritto in un articolo, pubblicato da Nature nel maggio del 2021, “Fevers are plaguing the oceans — and climate change is making them worse, c’è sempre maggiore necessità di comprendere quando e dove si verificheranno questi eventi. Secondo Hillary Scannell, oceanografa fisica presso il Lamont-Doherty Earth Observatory della Columbia University, New York, bisogna comprenderne i meccanismi al fine di pianificare inn anticipo cosa fare quando le ondate di calore marine stanno avvicinando.

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Maggio 2020 Deviazione della temperatura della superficie degli oceani dalla media 1981-2010. Immagine da Data snapshots Image Gallery su 
Climate.gov

L’estate 2013-2014 fu particolarmente pesante in Brasile quando una grave siccità devastò i raccolti e provocò una carenza d’acqua anche a San Paolo. Nello stesso tempo, l’oceano incominciò a riscaldarsi e le concentrazioni di clorofilla, una misura della produttività biologica, diminuirono drasticamente. Regina Rodrigues, oceanografa fisica presso l’Università Federale Santa Catarina di Florianópolis, Brasile, iniziò ad analizzare i dati e scoprì che la siccità e il riscaldamento dell’oceano avevano una causa comune: la presenza di un sistema di alta pressione atmosferica nel sud-est del Paese per gran parte dell’estate 2.

Questo sistema di alta pressione e di lunga durata è normalmente associato ad un fenomeno noto come blocco atmosferico, uno dei driver più comuni delle ondate di calore sia marine che della terraferma, che causa una scarsa copertura nuvolosa e venti relativamente calmi. L’assenza di nuvole consente una maggiore irradiazione solare, riscaldando sempre più l’oceano; nello stesso tempo l’aria stagnante impedisce la miscelazione e l’evaporazione. In estrema sintesi, la concomitanza di tutti questi fattori porta un accumulo di calore sulla parte superficiale dell’oceano.

Come riportato in uno studio 2 pubblicato nel 2019, Rodrigues e il suo team hanno scoperto che circa il 60% degli eventi di ondate di caldo marino nella parte sud-ovest dell’Oceano Atlantico (incluso l’evento del 2013-14) era il risultato di sistemi ad alta pressione originati da qualche parte sopra l’Oceano Indiano, ovvero a migliaia di chilometri di distanza. Questi sistemi si erano poi spostati verso il Sud America.

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aprile 2014

 

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marzo 2015

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 2014 al 2015 da Warm Water and Strange Weather May Be Connected (nasa.gov)

Secondo Rodrigues il processo di surriscaldamento inizia generalmente quando l’aria vicino alla superficie terrestre si riscalda. In pratica, i fenomeni convettivi sopra l’Oceano Indiano creano onde di calore atmosferiche che raggiungono il Sud America, provocando ondate di calore sul mare. Questa interconnessione climatica complica le previsioni in quanto i ricercatori devono tenere conto dei processi che avvengono in tutto il mondo. Un’equazione non facile da modellare.Sempre secondo l’articolo, a volte le condizioni che producono ondate di caldo marino nascono nell’oceano stesso; ciò è accaduto al largo dell’Australia occidentale, quando la corrente di Leeuwin, che scorre verso sud, divenne improvvisamente più forte.

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Rappresentazione schematica del meccanismo del Western South Atlantic Marine Heat Waves. Una profonda convezione tropicale, principalmente nell’Oceano Indiano, associata al passaggio del MJO (Madden-Julian Oscillation MJO, il più grande elemento di variabilità intrastagionale (30-90 giorni) in atmosfera tropicale, innesca un treno di onde di Rossby (dette anche onde planetarie, importanti strutture che caratterizzano i moti dei fluidi geofisici) che si estende attraverso il Pacifico meridionale fino alla punta del Sud America e gira verso l’Equatore per raggiungere il Sud America subtropicale.  Si genera quindi un anticiclone bloccante che riduce la copertura nuvolosa e le precipitazioni. Allo stesso tempo, la perdita di calore dall’oceano viene ridotta diminuendo l’umidità. Il calore trattenuto nell’oceano, porta ad estendere la zona delle onde di calore marine da Sci-Hub | Common cause for severe droughts in South America and marine heatwaves in the South Atlantic. Nature Geoscience | 10.1038/s41561-019-0393-8

Con l’intensificarsi della corrente, venne trasportata una quantità maggiore di acqua calda dall’Oceano Indiano, che comportò un innalzamento delle temperature costiere lungo centinaia di chilometri di costa per mesi ³. Un simile andamento causò l’ondata di caldo marina del 2015-16 nel Mar di Tasmania, tra Australia e Nuova Zelanda, stabilendo il record per durata e intensità di tale condizione in quella parte dell’oceano. Uno studio del 2017 4 ha ricondotto quell’evento ad un rafforzamento della corrente dell’Australia orientale, che portò acque calde tropicali sulle coste di quei Paesi.

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grafico 1900 – 2016 sulla ricorrenza delle ondate di calore oceaniche da https://www.climatecentral.org/climate-matters/2020-ocean-heat-waves

Cosa avviene nelle profondità?
Gli oceanografi possono oggi utilizzare i satelliti per mappare la temperatura superficiale degli oceani, monitorando quindi le ondate di calore marine in tempo quasi reale. L’attuale comprensione di questi fenomeni è però limitata a ciò che accade sulla superficie oceanica, dove le ondate di calore marine spesso devastano gli ecosistemi causando il noto sbiancamento dei coralli. Ci sono poche reti di osservazione che tracciano le condizioni sotto la superficie, dei mari per cui è complesso prevedere l’evoluzione profonda delle anomalie del calore, al fine di valutarne gli effetti sulla biodiversità e sugli ecosistemi più profondi.  Tra i mezzi più innovativi i glider oceanici, impiegati dal Integrated Marine Observing System (IMOS), sistemi autonomi subacquei caratterizzati da una lunga endurance che possono raccogliere per mesi dati di temperatura e salinità a diverse profondità negli oceani. All’inizio del 2021, quando le acque al largo dell’Australia occidentale ricominciarono a riscaldarsi, i ricercatori utilizzarono un glider per monitorare l’ondata di caldo marino in quella parte dell’oceano. Il glider operò per più di 500 chilometri, catturando anche l’effetto di raffreddamento legato al passaggio di un ciclone tropicale che attraversò quelle acque all’inizio di febbraio. A marzo e aprile, il team schierò altri due glider al largo della costa della Tasmania, per mappare l’ondata di caldo persistente nel Mar di Tasman, scoprendo che le anomalie di temperatura erano più elevate negli abissi dell’oceano che nelle acque più superficiali. A dicembre 2020, il gruppo pubblicò la prima previsione statistica creata con tecniche di apprendimento automatico, esaminando dati storici, modelli delle temperature superficiali del mare e i valori della quantità di calore immagazzinati nella parte superiore dell’oceano. Il modello predisse, con un’alta probabilità, che, tra gennaio ed aprile, si sarebbe generata un’ondata di caldo marino al largo delle coste dell’Australia occidentale, cosa che in realtà si avverrò. Sulla base dei risultati ottenuti, i ricercatori, nei prossimi anni, cercheranno di ottenere un modello di previsione dinamico, sui rischi dell’ondata di caldo marino nella regione.

Un trend preoccupante
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.

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

I risultati delle analisi storiche sembrano dimostrare che alcuni di questi eventi potrebbero essere attribuibili al cambiamento climatico di origine antropica, ha affermato Charlotte Laufkötter, una scienziata del clima presso l’Università di Berna in Svizzera. Purtroppo, a causa della conservazione delle temperature del mare, anche in caso di inversione della attuale tendenza,  il mare continuerà a subire queste febbri per molti anni.

in anteprima la moria dei coralli a causa delle alte temperature – autore Bruno de Giusti File:Moofushi bleached corals.JPG – Wikimedia Commons

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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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