Un nuovo studio condotto da ricercatori del MIT e del Politecnico federale di Zurigo mostra che gli eventi di pioggia più estremi nella maggior parte delle regioni del mondo aumenteranno di intensità dal 3 al 15 percento, a seconda della regione, per ogni grado Celsius che il pianeta riscalda.

Se la temperatura media globale aumenterà di 4 gradi Celsius nei prossimi cento anni, come prevedono molti modelli climatici, date le emissioni di CO2 relativamente elevate, gran parte del Nord America e dell'Europa sperimenterebbero un aumento dell'intensità delle precipitazioni estreme di circa il 25%. Alcuni luoghi, come parti della regione monsonica asiatica, registrerebbero aumenti maggiori, mentre ci saranno incrementi minori nel Mediterraneo, Sudafrica e Australia.

Ci sono alcune regioni che si prevede sperimenteranno una diminuzione delle precipitazioni estreme man mano che il mondo si riscalda, per lo più situati su oceani subtropicali che si trovano appena al di fuori del tropicale, cintura equatoriale.

Lo studio, pubblicato oggi in Cambiamenti climatici naturali , rileva che i vari cambiamenti nelle precipitazioni estreme da regione a regione possono essere spiegati da diversi cambiamenti nella forza dei modelli di vento locali:quando una regione si riscalda a causa delle emissioni di anidride carbonica indotte dall'uomo, venti soffici che tiepidi, aria carica di umidità attraverso l'atmosfera, dove si condensa e torna a piovere in superficie. Ma i cambiamenti nella forza dei venti locali influenzano anche l'intensità dei temporali più estremi di una regione.

Paul O'Gorman, un coautore dell'articolo e professore associato di scienze atmosferiche presso il Dipartimento della Terra del MIT, Scienze Atmosferiche e Planetarie, dice di essere in grado di prevedere la gravità degli eventi di pioggia più forti, regione per regione, potrebbe aiutare i pianificatori locali a prepararsi a tempeste potenzialmente più devastanti.

"C'è interesse in tutto il mondo sulla questione se adeguare i codici per adattarsi a un clima e alle precipitazioni che cambiano, in particolare per le inondazioni, " O'Gorman dice. "Abbiamo scoperto che ci sono variazioni regionali nella risposta prevista per le precipitazioni a causa dei cambiamenti dei venti, e, naturalmente, se sei interessato agli impatti delle precipitazioni estreme, vorreste sapere cosa sta succedendo nella vostra regione."

Una vista a griglia globale

Dagli anni '90, gli scienziati hanno previsto, sulla base di modelli climatici, che l'intensità degli eventi di pioggia estrema in tutto il mondo dovrebbe aumentare con l'aumento delle temperature globali. Le osservazioni attuali hanno finora verificato questa tendenza su un ampio, scala globale. Ma sapendo come le tempeste estreme cambieranno in un modo più specifico, scala regionale è stato un quadro più difficile da risolvere, poiché i dati climatici non sono ugualmente disponibili in tutti i paesi, o anche continenti, e il segnale del cambiamento climatico è mascherato dal rumore meteorologico in misura maggiore su scala regionale.

"Le osservazioni ci dicono che ci saranno aumenti [di precipitazioni estreme] a quasi tutte le latitudini, ma se vuoi sapere cosa succederà su scala continentale o più piccola, è una domanda molto più difficile, " dice O'Gorman.

Lui ei suoi colleghi hanno iniziato il loro studio adottando una prospettiva globale. Hanno prima esaminato un enorme archivio di simulazioni globali, noto come il progetto di intercomparazione del modello accoppiato Fase 5 (CMIP5), che aggrega gli output, o previsioni, fatto da diversi modelli climatici, per tutto, dalla pressione atmosferica locale allo spessore del ghiaccio marino in risposta al cambiamento climatico.

Per questo studio, i ricercatori hanno selezionato l'archivio CMIP5 per output specifici, comprese le precipitazioni superficiali e la temperatura accumulate giornalmente, velocità e pressione del vento verticale, e umidità atmosferica quotidiana. Questi risultati sono stati simulati da 22 modelli climatici, per gli anni dal 1950 al 2100, in uno scenario in cui le emissioni di CO2 sono relativamente elevate.

Il team ha esaminato ciascuna delle uscite dei 22 modelli su un regionale, griglia per griglia. Ogni modello simula le condizioni climatiche dividendo il globo in una griglia, con il lato di ogni cella della griglia che misura da 100 a 200 chilometri. Per ogni cella in ogni modello, i ricercatori hanno identificato la massima piovosità giornaliera all'anno e l'hanno confrontata con la temperatura globale media per quell'anno.

Tutti i 22 modelli hanno previsto che i maggiori aumenti di precipitazioni estreme si verificheranno su parti della regione monsonica asiatica come l'India e su parti del Pacifico equatoriale, con incrementi più moderati in Nord America, America Centrale, il Mediterraneo, e Australia.

O'Gorman afferma che mentre il modello spaziale del cambiamento era robusto attraverso i modelli, l'entità del cambiamento era molto più incerta nelle regioni tropicali, e sono necessari modelli a risoluzione più elevata per restringere questa incertezza.

Per vedere cosa stava influenzando la variabilità da regione a regione nell'aumento delle precipitazioni, il team ha inserito i risultati in una formula basata sulla fisica che mette in relazione la quantità di precipitazioni superficiali con i venti verticali e la quantità di vapore acqueo nell'atmosfera. Hanno scoperto che, globale, erano i cambiamenti nei venti, e non vapore acqueo, che ha determinato le variazioni da regione a regione nella variazione dell'intensità della pioggia estrema.

Espansione tropicale

I ricercatori hanno anche riscontrato una diminuzione della quantità di precipitazioni estreme nelle regioni oceaniche subtropicali, dove l'atmosfera sovrastante è generalmente secca, producendo sistemi temporaleschi relativamente deboli.

"È un po' sorprendente, " dice O'Gorman. "Quasi ovunque, c'è un aumento delle precipitazioni estreme, fatta eccezione per queste regioni oceaniche."

Suggerisce che ciò potrebbe essere in parte dovuto alla continua espansione dei tropici, e le modifiche associate a un sistema di circolazione atmosferica noto come cella di Hadley, in cui l'aria sale vicino all'equatore e scende più lontano verso il polo. Poiché il clima si è riscaldato negli ultimi decenni, i ricercatori hanno notato che il clima all'equatore si è diffuso verso i poli, creando una cintura tropicale molto più ampia. Mentre i tropici e la cellula di Hadley continuano ad espandersi, ciò influenzerebbe l'andamento delle precipitazioni estreme, soprattutto nelle zone subtropicali.

"Le regioni subtropicali sono generalmente aride, e se sposti la regione dell'aria discendente verso il polo, otterresti alcune regioni con aumenti, e altri con diminuzioni [in caso di precipitazioni estreme], " dice O'Gorman. "Tuttavia abbiamo scoperto che questo spiegava solo la metà delle diminuzioni dovute ai cambiamenti dei venti, quindi è ancora un mistero il motivo per cui si ottiene una diminuzione delle precipitazioni estreme lì".

O'Gorman sta attualmente studiando se la durata degli eventi di pioggia estrema cambia con l'aumento delle temperature, che potrebbero avere implicazioni pratiche per determinare la resilienza di edifici e infrastrutture.

"Dato un evento di precipitazioni estreme, quanto dura, dire in ore, e quel tempo cambia con il riscaldamento climatico?" dice O'Gorman. "Pensiamo che l'intensità di un evento cambi, e se cambia anche la durata, anche questo potrebbe essere significativo".

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.