La paralizzante siccità invernale che ha colpito la California dal 2013 al 2015, così come l'inverno californiano insolitamente umido di quest'anno, sembrano essere associati allo stesso fenomeno:uno schema ondulatorio distintivo che emerge nell'alta atmosfera e circonda il globo.

Scienziati del National Center for Atmospheric Research (NCAR) hanno scoperto in un recente studio che la cresta persistente ad alta pressione al largo della costa occidentale del Nord America che ha impedito alle tempeste di arrivare a terra durante gli inverni del 2013-14 e 2014-15 è stata associata a il modello d'onda, che chiamano numero d'onda-5. Il lavoro di follow-up ha mostrato che il numero d'onda 5 è emerso di nuovo questo inverno ma con le sue caratteristiche di alta e bassa pressione in una posizione diversa, permettendo alle tempeste inzuppanti del Pacifico di approdare.

"Questo modello d'onda è un sistema dinamico globale che a volte rende più probabile che si verifichino siccità o inondazioni in California, " ha detto lo scienziato dell'NCAR Haiyan Teng, autore principale del giornale californiano. "Man mano che impariamo di più, questo potrebbe aprire una nuova finestra sulla prevedibilità a lungo termine".

La scoperta fa parte di un corpo emergente di ricerca sul modello delle onde che mantiene la promessa di una migliore comprensione dei modelli meteorologici stagionali in California e altrove. Un altro nuovo documento, guidato dallo scienziato NCAR Grant Branstator, esamina il potente modello d'onda in modo più approfondito, analizzando i processi fisici che contribuiscono alla sua formazione, nonché le sue variazioni stagionali e come varia in forza e posizione.

Lo studio californiano è stato pubblicato nel Giornale del clima mentre lo studio completo sui modelli d'onda sta comparendo nel Journal of the Atmospheric Sciences . Entrambi i documenti sono stati finanziati dalla National Science Foundation, che è lo sponsor di NCAR, nonché dal Dipartimento dell'Energia, l'Amministrazione nazionale oceanica e atmosferica, e NASA.

I nuovi documenti seguono uno studio del 2013 di Teng e Branstator che mostrava che un modello correlato al numero d'onda 5 tendeva ad emergere circa 15-20 giorni prima delle principali ondate di calore estive negli Stati Uniti.

Forti impatti sui sistemi meteorologici locali

Wavenumber-5 è costituito da cinque coppie di caratteristiche alternate di alta e bassa pressione che circondano il globo a circa sei miglia (10 chilometri) dal suolo. È un tipo di fenomeno atmosferico noto come onda di Rossby, un'onda planetaria su larga scala che può avere forti impatti sui sistemi meteorologici locali spostando il calore e l'umidità tra i tropici e le latitudini più elevate, nonché tra le aree oceaniche e interne e influenzando i luoghi in cui si verificano le tempeste.

Le onde lente di Rossby a volte diventano quasi stazionarie. Quando lo fanno, il risultato può essere modelli meteorologici persistenti che spesso portano a siccità, inondazioni, e ondate di calore. Wavenumber-5 ha spesso questa qualità stazionaria quando emerge durante l'inverno settentrionale, e, di conseguenza, è associato a una maggiore probabilità di eventi estremi persistenti.

Per determinare il grado in cui il modello d'onda ha influenzato la siccità della California, Teng e Branstator hanno utilizzato tre modelli di computer specializzati, così come i record di precipitazioni della California e i dati del 20 ° secolo sui modelli di circolazione atmosferica globale. Le diverse finestre nell'atmosfera e i modelli di precipitazione hanno rivelato che la formazione di una cresta lungo la costa della California è associata all'emergere del modello distintivo del numero d'onda-5, che guida i sistemi a bassa pressione che producono pioggia in modo che viaggino bene a nord della California.

Durante lo scorso inverno, mentre la California fu sferzata da una serie di intense tempeste, era presente anche il numero d'onda 5, hanno detto gli scienziati. Ma il modello si era spostato sul Nord America, sostituendo la cresta ad alta pressione al largo della costa con una depressione a bassa pressione. Il risultato fu che le tempeste che furono forzate a nord durante gli inverni siccitosi furono, Invece, permesso di approdare.

Indizi sui modelli meteorologici stagionali

I meteorologi che prevedono modelli meteorologici stagionali hanno in gran parte cercato di spostare le temperature della superficie del mare nel Pacifico tropicale, in particolare i cambiamenti associati a El Niño e La Niña. Ma durante gli inverni secchi del 2013-14 e 2014-15, quelle condizioni variavano notevolmente:una presentava l'inizio di un El Niño mentre le temperature della superficie del mare durante l'altra non erano caratteristiche né di El Niño né di La Niña.

La nuova ricerca indica che il modello d'onda può fornire un'ulteriore fonte di prevedibilità che a volte può essere più importante degli impatti dei cambiamenti di temperatura della superficie del mare. Primo, però, gli scienziati devono capire meglio perché e quando emerge il modello d'onda.

Nell'articolo pubblicato sul Journal of the Atmospheric Sciences, Branstator e Teng hanno esplorato la fisica del modello d'onda. Utilizzando un modello computerizzato semplificato del sistema climatico per identificare i processi fisici essenziali, la coppia ha scoperto che il numero d'onda 5 si forma quando forti correnti a getto fungono da guide d'onda, stringendo l'onda altrimenti serpeggiante di Rossby nella configurazione caratteristica di cinque alti e cinque bassi.

"I getti agiscono per concentrare l'energia, " disse Branstator. "Quando i getti sono presenti, l'energia è intrappolata e non può sfuggire." Ma anche quando i getti sono presenti, il modello numero d'onda-5 non si forma sempre, indicando che sono in gioco anche altre forze che richiedono studio.

Gli scienziati hanno anche cercato specificamente cosa potrebbe aver causato la formazione del modello d'onda legato alla grave siccità in California. Nel documento pubblicato su Giornale del clima , la coppia ha scoperto che le piogge estremamente intense da dicembre a febbraio in alcune regioni del Pacifico tropicale potrebbero raddoppiare la probabilità che si formi la cresta estrema associata al numero d'onda-5. La ragione potrebbe avere a che fare con la pioggia tropicale che riscalda le parti dell'alta atmosfera in modo tale da favorire la formazione del modello del numero d'onda-5.

Ma gli scienziati hanno avvertito che rimangono molte domande.

"Dobbiamo cercare a livello globale i fattori che causano questo comportamento del numero d'onda 5, "Teng ha detto, "I nostri studi sono solo l'inizio di quella ricerca."