Gli oceani in uno stato estremo

Non c'è dubbio: le attuali temperature oceaniche sono assolutamente straordinarie. L'oceano si sta muovendo in un territorio inesplorato e la ricerca climatica sta lottando per anticipare questi movimenti.

Un prodotto di diversi fattori

I fattori che hanno fatto balzare la temperatura del mare a questi nuovi livelli record non sono ancora del tutto noti. L'emergente El Ni?o è certamente un fattore importante. Sappiamo dal passato che un El Ni?o aumenta la temperatura media globale della superficie del mare di circa 0,1-0,2 gradi Celsius. Tuttavia, questo effetto tende a verificarsi in media più tardi nel corso dell'anno, quando El Ni?o raggiunge il suo massimo verso la fine dell'anno.

Inoltre, stiamo osservando due enormi ondate di calore nel Pacifico settentrionale e nell'Atlantico settentrionale, che sono iniziate all'inizio dell'anno e si sono intensificate ed estese negli ultimi mesi. Questa combinazione di El Ni?o e di ondate di calore extratropicali sta facendo aumentare enormemente le temperature globali degli oceani, soprattutto perché attualmente non c'è quasi nessuna regione oceanica che sia significativamente più fredda del normale.

Una tempesta perfetta

La domanda è: questa combinazione è dovuta al caso o ci sono interdipendenze? A mio avviso, si tratta in gran parte di una coincidenza. Anche se l'ondata di calore nel Pacifico settentrionale potrebbe essere stata amplificata da El Ni?o, come nel caso dell'ondata di calore mostruosa nel Pacifico settentrionale dal 2013 al 2015 nota come "Blob", non ci sono prove di un collegamento tra El Ni?o e l'ondata di calore nell'Atlantico settentrionale.

Ritengo quindi che ci troviamo di fronte a una tempesta perfetta: una situazione eccezionale in cui vari fattori si uniscono casualmente in modo tale da rafforzarsi a vicenda. Ma dobbiamo anche riconoscerlo: Senza il riscaldamento globale causato dall'uomo, questa tempesta perfetta non avrebbe mai generato temperature così elevate.

I sistemi di alta pressione stabili favoriscono le ondate di calore

Sebbene la tempistica di un'ondata di calore marina sia in gran parte casuale, esistono condizioni che ne favoriscono la formazione. Tra queste, i cosiddetti sistemi stabili di alta pressione, isole di bel tempo su larga scala che possono persistere per lunghi periodi e quindi favorire le ondate di calore, sia sulla terraferma che in mare.

La circolazione dell'atmosfera e dell'oceano al di fuori dei tropici gioca un ruolo importante in questo caso. La circolazione si riferisce alle correnti su larga scala, come la corrente a getto in atmosfera o la pompa d'acqua profonda nell'Atlantico settentrionale.

In un mondo ideale, potremmo modellare i modelli di circolazione futuri e quindi identificare precocemente le condizioni favorevoli alle ondate di calore. Purtroppo, i modelli di circolazione alla base dei sistemi stabili di alta pressione non possono essere previsti per più di qualche giorno o al massimo qualche settimana. Ciò è dovuto principalmente alla turbolenza su piccola scala, che fa sì che, ad esempio, due possibili sviluppi meteorologici si allontanino molto a causa di piccole differenze nelle condizioni iniziali o al contorno. Questo fenomeno viene spesso definito "effetto farfalla".

Quindi, se non possiamo determinare il singolo caso, dovremmo almeno essere in grado di prevedere se questi modelli di circolazione stabili si verificheranno più frequentemente e più a lungo con il riscaldamento del clima, cioè se le condizioni per le ondate di calore diventeranno più frequenti. Ma è proprio questo il problema.

Circolazione in un trogolo sfocato

La scienza del clima è poco concorde su questa questione, così come non è possibile prevedere se El Ni?o si verificherà più o meno frequentemente in futuro. Né siamo davvero d'accordo se la pompa delle acque profonde del Nord Atlantico si indebolirà in modo significativo o meno. O se la corrente a getto nell'atmosfera cambierà. Sono tutte domande importanti che determineranno con precisione l'impatto dei cambiamenti climatici sulle varie regioni del mondo.

Tutte queste domande hanno in comune il fatto che la circolazione nell'atmosfera e negli oceani non è determinata solo da processi su larga scala, ma è anche significativamente modificata da processi su piccola scala. Si tratta di processi meteorologici come la convezione, la formazione delle nubi, i temporali o le tempeste - processi che avvengono su scale da uno a pochi chilometri. In altre parole, la circolazione è un fenomeno determinato da interazioni tra tutte le scale spaziali.

E sono proprio queste interazioni di scala a essere impedite nei modelli climatici che usiamo oggi. Ciò è dovuto principalmente all'insufficiente risoluzione di questi modelli. Con una griglia attualmente di circa cento chilometri, non sono abbastanza nitidi per rappresentare correttamente molti processi meteorologici elementari nell'atmosfera o nell'oceano. Tuttavia, sono proprio questi processi meteorologici su piccola scala che influenzano fortemente le condizioni meteorologiche su larga scala (e viceversa) - ma oggi siamo costretti a stimarli o a modellarli con metodi molto semplificati, il che porta a grandi incertezze.

La ricerca climatica e meteorologica deve quindi continuare a sviluppare ulteriormente i propri modelli, in particolare in termini di risoluzione e precisione, per poter mappare i cambiamenti nella circolazione e quindi nelle condizioni meteorologiche. Stiamo lavorando all'ETH di Zurigo insieme a MeteoSvizzera nel progetto EXCLAIM.⁶ e a livello internazionale con EVE.⁷

Speriamo che questo ci permetta di comprendere più dettagliatamente la circolazione e quindi di ottenere un maggiore consenso sulle grandi questioni della ricerca sul clima. Soprattutto, abbiamo bisogno dell'accuratezza di queste stime locali e regionali del cambiamento climatico per poterci adattare in modo ottimale.