I temporali sono destinati a diventare più intensi in tutti i tropici e subtropicali in questo secolo a causa dei cambiamenti climatici, secondo nuove ricerche.

I temporali sono tra i fenomeni naturali più spettacolari, producendo fulmini, pioggia battente, e talvolta imponenti formazioni nuvolose. Ma hanno anche una serie di importanti impatti sugli esseri umani e sugli ecosistemi.

Ad esempio, i fulmini prodotti dai temporali sono un importante fattore scatenante per gli incendi boschivi a livello globale, mentre la grandinata che ha colpito Sydney nell'aprile 1999 rimane il disastro naturale più costoso mai registrato in Australia.

Visti i danni causati dai temporali in Australia e nel mondo, è importante chiedersi se cresceranno in frequenza e intensità man mano che il pianeta si riscalda.

I nostri strumenti principali per rispondere a tali domande sono i modelli climatici globali, descrizioni matematiche del sistema Terra che tentano di spiegare gli importanti processi fisici che governano il clima. Ma i modelli climatici globali non sono abbastanza precisi da simulare i singoli temporali, che sono in genere solo pochi chilometri di diametro.

Ma i modelli possono parlarci degli ingredienti che aumentano o diminuiscono la potenza dei temporali.

Preparare una tempesta

I temporali rappresentano il drammatico rilascio di energia immagazzinata nell'atmosfera. Una misura di questa energia immagazzinata è chiamata "energia potenziale convettiva disponibile", o CAPO. Più alto è il CAPO, più energia è disponibile per alimentare le correnti ascensionali nelle nuvole. Le correnti ascensionali veloci spostano le particelle di ghiaccio al freddo, regioni superiori di un temporale rapidamente verso l'alto e verso il basso attraverso la tempesta. Questo aiuta a separare le particelle cariche negativamente e positivamente nella nuvola e alla fine porta a fulmini.

Per creare temporali che causano danni da vento o grandine, spesso indicati come forti temporali, è necessario anche un secondo fattore. Questo è chiamato "wind shear verticale", ed è una misura dei cambiamenti nella velocità e nella direzione del vento mentre si sale attraverso l'atmosfera. Il wind shear verticale aiuta a organizzare i temporali in modo che le correnti ascensionali e discendenti siano fisicamente separate. Ciò impedisce alla corrente discendente di interrompere la fonte di energia del temporale, permettendo alla tempesta di persistere più a lungo.

Stimando l'effetto del cambiamento climatico su queste proprietà ambientali, possiamo stimare i probabili effetti del cambiamento climatico sui forti temporali.

Previsioni tempestose

La mia ricerca, condotto con i colleghi statunitensi e pubblicato oggi su Proceedings of the National Academy of Sciences, fa proprio questo. Abbiamo esaminato i cambiamenti nell'energia disponibile per i temporali attraverso i tropici e le subtropicali in 12 modelli climatici globali in uno scenario "business as usual" per le emissioni di gas serra.

In ogni modello, le giornate con valori di CAPE elevati sono diventate più frequenti, e i valori del CAPE sono aumentati in risposta al riscaldamento globale. Questo era il caso di quasi tutte le regioni dei tropici e subtropicali.

Queste simulazioni prevedono che questo secolo porterà un marcato aumento della frequenza delle condizioni che favoriscono forti temporali, a meno che le emissioni di gas serra non possano essere significativamente ridotte.

Precedenti studi hanno fatto previsioni simili per forti temporali nell'Australia orientale e negli Stati Uniti. Ma il nostro è il primo a studiare i tropici e i subtropicali nel loro insieme, una regione caratterizzata da alcuni dei temporali più potenti della Terra.

Cosa spinge l'aumento di energia?

Diversi modelli climatici, costruito da diversi gruppi di ricerca in tutto il mondo, tutti concordano sul fatto che il riscaldamento globale aumenterà l'energia disponibile per i temporali, una previsione sottolineata dalla nostra nuova ricerca. Ma dobbiamo capire perché questo accade, in modo da essere sicuri che l'effetto sia reale e non un prodotto di ipotesi errate del modello.

I miei colleghi ed io abbiamo precedentemente proposto che alti livelli di CAPE si possano sviluppare ai tropici a causa del turbolento rimescolamento che si verifica quando le nuvole aspirano aria dall'ambiente circostante. Questa miscelazione impedisce all'atmosfera di dissipare l'energia disponibile troppo rapidamente. Anziché, l'energia si accumula più a lungo e viene rilasciata in tempeste meno frequenti ma più intense.

Mentre il clima si riscalda, la quantità di vapore acqueo necessaria per la formazione delle nubi aumenta. Questo è il risultato di una nota relazione termodinamica chiamata relazione di Clausius-Clapeyron. In un clima più caldo ciò significa che la differenza di umidità tra le nuvole e l'ambiente circostante aumenta. Di conseguenza, il meccanismo di miscelazione diventa più efficiente nella costruzione dell'energia disponibile. Questo, discutiamo, spiega l'aumento del CAPE visto nelle nostre simulazioni del modello.

Nel nostro nuovo studio, abbiamo testato questa idea in un modello climatico globale aumentando artificialmente la forza della miscelazione tra le nuvole e l'ambiente circostante. Come previsto, questo cambiamento ha prodotto un forte aumento dell'energia disponibile per i temporali nel nostro modello.

Un'altra previsione della nostra ipotesi è che i giorni con valori elevati di CAPE e precipitazioni abbondanti tendono a verificarsi quando l'atmosfera è meno umida nei suoi livelli medi (ad altitudini di pochi chilometri). Utilizzando dati reali da palloni meteorologici, abbiamo confermato che questo è il caso in tutti i tropici e subtropicali.

Cosa significa per i futuri temporali

I modelli prevedono che l'energia disponibile per i temporali aumenterà con il riscaldamento della Terra. Ma quanto più intense diventeranno effettivamente le tempeste?

La risposta a questa domanda è attualmente incerta, e rispondere è il prossimo lavoro per me, e altri ricercatori in tutto il mondo.

Ma è chiaro che attraverso le nostre continue emissioni di gas serra, stiamo aumentando il carburante a disposizione per i temporali più forti. Resta da vedere esattamente quanto più forti diventeranno i nostri futuri temporali.