Otto giorni fa, ha piovuto sull’Oceano Pacifico occidentale vicino al Giappone. Non c’era nulla di particolarmente notevole in questo evento di pioggia, eppure ha creato due volte grandi onde.
In primo luogo, ha disturbato l’atmosfera nel modo giusto per innescare un’ondulazione nel jet stream – un fiume di venti molto forti nell’alta atmosfera – che gli scienziati atmosferici chiamano un’onda di Rossby (o un’onda planetaria). Poi l’onda è stata guidata a est dalla corrente a getto verso il Nord America.
Lungo la strada, l’onda si è amplificata fino a rompersi proprio come fa un’onda oceanica quando si avvicina alla riva. Quando l’onda si è rotta ha creato una regione di alta pressione che è rimasta stazionaria sopra il nord-ovest del Nord America per la scorsa settimana.
Qui è dove il nostro innocuo evento di pioggia ha fatto di nuovo le onde: la regione bloccata di aria ad alta pressione ha scatenato una delle più straordinarie ondate di calore che abbiamo mai visto, distruggendo i record di temperatura nel nord-ovest del Pacifico degli Stati Uniti e nel Canada occidentale fino a nord dell’Artico. Lytton nella Columbia Britannica ha raggiunto i 49,6 ℃ questa settimana prima di subire un devastante incendio.
Cosa fa un’ondata di calore?
Mentre questa ondata di calore è stata straordinaria per molti aspetti, la sua nascita ed evoluzione ha seguito una ben nota sequenza di eventi che generano ondate di calore.
Le ondate di calore si verificano quando c’è un’alta pressione dell’aria a livello del suolo. L’alta pressione è il risultato della discesa dell’aria nell’atmosfera. Mentre l’aria scende, la pressione aumenta, comprimendo l’aria e riscaldandola, proprio come in una pompa della bicicletta.
L’aria che sprofonda ha un grande effetto di riscaldamento: la temperatura aumenta di 1 grado per ogni 100 metri che l’aria viene spinta verso il basso.
L’ondata di caldo nordamericano ha visto gli incendi diffondersi nel paesaggio. NASA
I sistemi di alta pressione sono una parte intrinseca di un’onda di Rossby atmosferica, e viaggiano insieme all’onda. Le ondate di calore si verificano quando i sistemi di alta pressione smettono di muoversi e colpiscono una particolare regione per un tempo considerevole.
Quando questo accade, il riscaldamento dell’aria per il solo affondamento può essere ulteriormente intensificato dal riscaldamento dell’aria da parte del terreno – che è particolarmente potente se il terreno era già asciutto. Negli Stati Uniti nord-occidentali e nel Canada occidentale, le ondate di calore sono aggravate dal riscaldamento prodotto dall’aria che affonda dopo aver attraversato le Montagne Rocciose.
Come le onde di Rossby guidano il tempo
Questo lascia due domande: cosa rende un sistema di alta pressione, e perché smette di muoversi?
Come abbiamo detto sopra, un sistema di alta pressione è di solito parte di un tipo specifico di onda nell’atmosfera – un’onda di Rossby. Queste onde sono molto comuni e si formano quando l’aria viene spostata a nord o a sud dalle montagne, da altri sistemi meteorologici o da grandi aree di pioggia.
Le onde di Rossby sono i principali motori del tempo al di fuori dei tropici, compreso il tempo mutevole nella metà meridionale dell’Australia. Occasionalmente, le onde diventano così grandi che si rovesciano su se stesse e si rompono. La rottura delle onde è intimamente coinvolta nel renderle stazionarie.
È importante notare che, proprio come per il recente evento, i semi delle onde di Rossby che innescano le ondate di calore si trovano diverse migliaia di chilometri a ovest della loro posizione. Quindi, per l’America nord-occidentale, si tratta del Pacifico occidentale. Le ondate di calore australiane sono tipicamente innescate da eventi nell’Atlantico a ovest dell’Africa.
Un’altra importante caratteristica delle ondate di calore è che sono spesso accompagnate da forti precipitazioni vicino all’equatore. Quando il sud-est dell’Australia sperimenta ondate di calore, il nord dell’Australia spesso sperimenta la pioggia. Questi eventi di pioggia non sono solo effetti collaterali, ma migliorano e prolungano attivamente le ondate di calore.
Cosa significherà il cambiamento climatico per le ondate di calore?
Capire la meccanica di ciò che causa le ondate di calore è molto importante se vogliamo sapere come potrebbero cambiare man mano che il pianeta diventa più caldo.
Sappiamo che l’aumento dell’anidride carbonica nell’atmosfera sta aumentando la temperatura media della superficie terrestre. Tuttavia, mentre questo riscaldamento medio è lo sfondo delle ondate di calore, le temperature estremamente alte sono prodotte dai movimenti dell’atmosfera di cui abbiamo parlato prima.
Quindi, per sapere come cambieranno le ondate di calore con il riscaldamento del nostro pianeta, dobbiamo sapere come il cambiamento del clima influenza gli eventi meteorologici che le producono. Questa è una domanda molto più difficile che conoscere il cambiamento della temperatura media globale.
Come cambieranno gli eventi che seminano le onde di Rossby? Come cambieranno le correnti a getto? Ci saranno più onde abbastanza grandi da rompersi? I sistemi di alta pressione rimarranno in un posto più a lungo? Le precipitazioni associate diventeranno più intense, e come potrebbero influenzare le ondate di calore stesse?
Le nostre risposte a queste domande sono finora piuttosto rudimentali. Questo in gran parte perché alcuni dei processi chiave coinvolti sono troppo dettagliati per essere esplicitamente inclusi negli attuali modelli climatici su larga scala.
I modelli climatici concordano sul fatto che il riscaldamento globale cambierà la posizione e la forza delle correnti a getto. Tuttavia, i modelli non sono d’accordo su ciò che accadrà alle onde di Rossby.
Dal cambiamento climatico al cambiamento meteorologico
C’è una cosa che sappiamo per certo: dobbiamo migliorare il nostro gioco nel capire come il tempo sta cambiando mentre il nostro pianeta si riscalda, perché il tempo è ciò che ha il maggiore impatto sugli esseri umani e sui sistemi naturali.
Per fare questo, avremo bisogno di costruire modelli informatici del clima mondiale che includano esplicitamente alcuni dei dettagli del tempo. Questo a sua volta richiederà investimenti in enormi quantità di potenza di calcolo per strumenti come il nostro modello climatico nazionale, l’Australian Community Climate and Earth System Simulator (ACCESS), e i progetti di infrastrutture di calcolo e modellazione della National Collaborative Research Infrastructure Strategy (NCRIS) che lo supportano.
Dovremo anche abbattere i confini artificiali tra tempo e clima che esistono nella nostra ricerca, nella nostra educazione e nella nostra conversazione pubblica.
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Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi l’articolo originale.