Una complessa interazione porta a un grande calore

Un clima insolitamente caldo in India e Pakistan alla fine di marzo, un'estate lunga e più calda della media in Europa centrale, temperature estreme a dicembre nel nord dell'Argentina, in Uruguay e in Paraguay: l'anno 2022 si è distinto anche per una serie di ondate di calore. I ricercatori sul clima sono ormai concordi nell'affermare che in futuro questi eventi estremi si verificheranno molto più frequentemente di quanto non avvenga oggi.

I meccanismi che fanno salire il termometro a valori insolitamente alti sono essenzialmente tre: o l'aria proveniente da regioni più calde raggiunge regioni più fredde, ad esempio dal Sahara all'Europa centrale; l'aria sprofonda in un'area di alta pressione e si riscalda per compressione; oppure il sole riscalda il suolo in modo insolitamente forte, così che l'aria sovrastante si riscalda più del solito.

Quale processo domina?

"Questi tre processi sono facili da capire e possono essere descritti con formule fisiche", spiega Matthias R?thlisberger, personale scientifico presso la cattedra di dinamica atmosferica dell'ETH di Zurigo. Per lui è ancora più notevole che ci sia un'intensa controversia intorno a questi tre processi. Non c'è consenso tra gli esperti sull'importanza di ciascuno di questi tre processi e su quale di essi determini in ultima analisi la presenza o meno di un'ondata di calore in un determinato luogo.

Non si tratta di una semplice questione accademica, dice R?thlisberger: "? importante capire quanto siano grandi le quote dei singoli meccanismi. Solo così si può valutare l'affidabilità delle proiezioni dei modelli climatici, che prevedono con grande precisione la frequenza e la durata delle ondate di calore nelle condizioni attuali. "Ma non sappiamo ancora bene se i modelli stiano effettivamente modellando le ondate di calore in modo corretto per le ragioni fisicamente corrette".

Set di dati completo

R?thlisberger vuole ora colmare questa lacuna di conoscenze insieme al collega Lukas Papritz dello stesso gruppo. Per chiarire la questione controversa, i ricercatori hanno analizzato gli estremi di calore in tutto il mondo basandosi su un'ondata di calore in Canada, dove sono state misurate temperature di quasi 50 gradi alla fine di giugno 2021.

Per la loro analisi, gli scienziati hanno utilizzato l'ultima serie di dati del Centro europeo per le previsioni meteorologiche a medio raggio (ECMWF), che contiene dati meteorologici globali tridimensionali ad alta risoluzione temporale e spaziale. Da questo ampio set di dati, hanno innanzitutto filtrato il giorno più caldo degli ultimi 40 anni in ogni località del mondo. Hanno poi effettuato calcoli meticolosi per determinare il percorso seguito dall'aria vicino al suolo in ogni località negli ultimi 15 giorni e l'ultimo punto in cui quest'aria ha avuto una temperatura normale.

Il percorso dell'aria è fondamentale perché indica il principale meccanismo di riscaldamento. Se l'aria proviene da una regione climaticamente più calda, il trasporto di calore contribuisce in modo sostanziale all'ondata di calore. Se invece l'aria proviene da una regione climaticamente simile, è più probabile che siano gli altri due fattori a far salire le temperature.

Grandi differenze regionali

Per il loro studio, R?thlisberger e Papritz hanno analizzato un totale di 250 milioni di parcelle d'aria. L'analisi dei dati mostra che: L'interazione dei tre fattori varia notevolmente da regione a regione. Ciascuno dei fattori domina in alcune regioni del mondo, ma molto spesso le ondate di calore sono causate da una complessa interazione di tutti e tre i meccanismi.

Nel caso della già citata ondata di calore in Canada, ad esempio, i ricercatori sono riusciti a dimostrare che una combinazione di tutti e tre i fattori ha portato a una situazione meteorologica insolita. Anche all'interno di questa singola ondata di calore esistono differenze regionali: Nelle zone costiere, è stato soprattutto il trasporto di calore da sud e lo sprofondamento dell'aria a portare al caldo estremo, mentre nell'entroterra il riscaldamento dell'aria dovuto al terreno secco e quindi riscaldato ha causato temperature estreme.

Per quanto riguarda l'Europa centrale, invece, i ricercatori hanno scoperto che l'aria calda sahariana ha spesso un'influenza solo indiretta. Quando l'aria calda proveniente dall'Africa raggiunge l'Europa, di solito non sposta l'aria più fredda al suolo, ma vi scivola sopra. "L'aria del Sahara non riscalda quindi gli strati inferiori, ma piuttosto quelli medi e superiori dell'atmosfera", spiega Papritz. "L'aria calda al suolo, invece, arriva di solito dall'Atlantico e viene poi riscaldata qui dal riscaldamento al suolo e dalla compressione". Tuttavia, l'aria del Sahara svolge un ruolo importante: poiché riscalda gli strati più alti, nonostante il riscaldamento al suolo non si sviluppano temporali, che fornirebbero l'auspicato raffreddamento.