Gli scienziati a volte pensano all'atmosfera di un pianeta come a un motore. Energia potenziale, fornita dal calore di una stella madre, si trasforma in energia cinetica, producendo venti che turbinano intorno al pianeta e guidano le tempeste.

Questo motore termico sulla Terra è diventato più efficiente a causa del cambiamento climatico, e una maggiore efficienza non è necessariamente positiva in questo contesto. Potrebbe significare cicloni più pericolosi, uragani e tempeste sulla Terra, secondo un team di scienziati planetari che stanno applicando la loro comprensione dei cicli energetici di altri pianeti ai modelli climatici perturbati della Terra a causa del cambiamento climatico indotto dall'uomo.

"Abbiamo scoperto che l'efficienza della conversione dell'energia potenziale in energia cinetica è aumentata negli ultimi 35 anni in modo che ci sia più energia cinetica disponibile per sviluppare più tempeste, " disse Liming Li, uno scienziato planetario presso l'Università di Houston.

LI e i suoi colleghi hanno recentemente pubblicato la loro ricerca sulla rivista Comunicazioni sulla natura .

Gli scienziati del clima hanno avvertito che le tempeste distruttive rappresenteranno una minaccia maggiore man mano che il pianeta si riscalda. Il nuovo studio mostra che il ciclo energetico dell'atmosfera potrebbe essere un modo per "diagnosticare" e capire che l'attività delle tempeste, Li ha detto.

Li e i suoi colleghi hanno analizzato i dati della missione Cassini della NASA sul sistema di Saturno e della missione Juno su Giove per studiare le atmosfere di altri mondi nel sistema solare. Li è stato uno scienziato partecipante su numerosi strumenti di Cassini e Giunone. Il suo team ha scoperto che la luna più grande di Saturno, Titano, ha un bilancio energetico equilibrato (proprio come la Terra), e il team ha studiato come una gigantesca tempesta su Saturno, decine di migliaia di chilometri di larghezza, cambiato il modo in cui il pianeta ha assorbito l'energia solare.

Li pensava che la sua ricerca sull'energia planetaria per i pianeti esterni potesse essere rilevante per la Terra, pure.

"Volevo applicare queste idee sull'energia planetaria al nostro pianeta natale, la Terra, per esaminare se il ciclo energetico può aiutarci a comprendere meglio il cambiamento climatico in corso, " disse Li.

Nel 1955, lo scienziato del MIT Edward Lorenz, che ci ha fornito la teoria del caos e "l'effetto farfalla", ha escogitato una formula complessa per spiegare come l'energia potenziale viene convertita in energia cinetica nell'atmosfera. Il cosiddetto ciclo energetico di Lorenz è noto per influenzare il clima e il tempo. Gli studi precedenti che esaminavano le variazioni del ciclo coprivano brevi periodi di tempo, solo fino a 10 anni, non abbastanza a lungo per collegare quelle osservazioni ai recenti cambiamenti climatici ben documentati, come il riscaldamento globale.

"Il nostro studio è il primo a verificare le variazioni temporali a lungo termine [del ciclo energetico], che si basa principalmente sulle moderne osservazioni satellitari, " disse Li.

Per calcolare le energie potenziale e cinetica, Li e i suoi colleghi hanno esaminato i dati sui campi di vento e temperatura raccolti da osservatori e satelliti a terra tra il 1979 e il 2013. I ricercatori hanno scoperto che l'energia meccanica totale dell'atmosfera globale era sostanzialmente la stessa nel tempo, ma l'energia cinetica legata ai temporali sembrava essere in aumento.

"La tendenza all'aumento a lungo termine è in qualche modo una sorpresa, " disse Li.

Li ha spiegato che un modo per misurare l'efficienza di un motore termico è guardare il rapporto tra l'energia in entrata e l'energia dissipata. Lo studio ha anche riscontrato un aumento della dissipazione di energia nel tempo, implicando che il nostro motore atmosferico sta lavorando con maggiore efficienza.

Questa nuova ricerca probabilmente non influenzerà direttamente le previsioni sui cambiamenti climatici oltre alla previsione più generale di più tempeste in futuro, Li ha detto. Lo studio ha fatto, però, identificare alcuni hotspot in cui il trend positivo delle energie delle tempeste sembra essere particolarmente forte. La maggior parte di questi punti caldi si trovava nell'emisfero australe, in particolare la pista della tempesta intorno all'Antartide. Ma un aumento delle energie delle tempeste è stato trovato anche sull'Oceano Pacifico centrale, dove gli scienziati hanno già documentato un'intensificazione dei cicloni tropicali.

Un gruppo di scienziati ha già calcolato il bilancio energetico di Lorenz per Marte, e con migliori osservazioni di altri pianeti, Li ha detto che sarà possibile fare studi comparativi sulle atmosfere planetarie.

Tali studi ci fornirebbero una "ampia prospettiva" per comprendere i sistemi atmosferici e climatici, Li ha detto.

"In particolare, la passata evoluzione del clima su Marte, in cui Marte è cambiato da un pianeta caldo e umido all'attuale mondo freddo e secco, ci aiuterà a comprendere e prevedere meglio il cambiamento climatico sul nostro pianeta natale, "Li ha aggiunto.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione dell'Astrobiology Magazine della NASA. Esplora la Terra e oltre su www.astrobio.net.