Se puoi prevedere il percorso della corrente a getto, l'ondeggiante fiume di vento dell'alta atmosfera, quindi puoi prevedere il tempo, non solo per una settimana o due, ma per un'intera stagione. Un nuovo studio di Stanford si muove verso quel livello di previsione rivelando un legame fisico tra la velocità e la posizione della corrente a getto e la forza del vortice polare, un vortice d'aria che di solito aleggia sull'Artico.

"La corrente a getto imposta tutto, " disse Aditi Sheshadri, autore principale e assistente professore di Earth System Science presso la School of Earth, Energia, e Scienze ambientali (Stanford Earth). "Le tempeste lo percorrono. Interagiscono con esso. Se la corrente a getto si sposta, si sposterà anche il luogo dove le tempeste sono più forti”.

La ricerca, pubblicato sul Journal of Atmospheric Sciences, identifica due modalità distinte nel modo in cui l'aria scorre all'interno della corrente a getto e negli strati di atmosfera che la racchiudono.

Il sistema profondo dell'atmosfera

In una modalità, i cambiamenti nella velocità e nella direzione del vento iniziano vicino all'equatore nella troposfera, il bagnato, strato tempestoso di atmosfera sotto la corrente a getto e più vicino alla superficie terrestre. I cambiamenti di vento in questa modalità si propagano rapidamente attraverso la corrente a getto e nel vortice polare nell'asciutto, strato superiore dell'atmosfera noto come stratosfera.

Nell'altra modalità, la forza del vortice polare della stratosfera influenza il percorso e la forza della corrente a getto e come interagisce con le tempeste nella troposfera. In questa modalità, il vortice polare invia un segnale fino alla superficie come un impulso. Un vortice più debole produce una debole corrente a getto che scivola verso l'equatore; un vortice più forte intensifica la corrente a getto mentre la trascina verso il polo.

"Queste strutture verticali profonde non sono state mostrate prima, "Ha detto Sheshadri. "È qualcosa di fondamentale per il sistema stesso." La sua analisi potrebbe aiutare a spiegare gli impatti meteorologici sulla superficie di un evento verificatosi all'inizio del 2018. quando il vortice si è indebolito così tanto da dividersi in due, un fenomeno che gli scienziati sanno può far esplodere fino a due mesi di condizioni meteorologiche estreme nell'Europa occidentale. Fino ad ora, la comprensione di queste interazioni si è basata su osservazioni e modelli statistici piuttosto che sulla conoscenza del loro fondamento fisico.

Queste modalità potrebbero essere fondamentali per prevedere gli effetti a lungo termine di determinati cambiamenti ambientali sulla superficie terrestre. Mentre si pensa che l'aria scorra in modo relativamente indipendente all'interno della troposfera e della stratosfera negli inverni normali, ozono impoverito, alti livelli di gas serra, riscaldamento dell'oceano, manto nevoso ridotto, e altri disturbi possono scuotere questa indipendenza, influenzando sia il vortice che la corrente a getto in modi complessi. Emissioni di gas serra, Per esempio, può rafforzare il vortice e contemporaneamente aumentare le onde che si propagano dalla troposfera e indebolire il vortice quando si rompono.

"Non sappiamo quale di questi due effetti dell'aumento dei gas serra avrà la meglio, " disse Sheshadri.

Costruire modelli climatici migliori

Per aiutare a trovare risposte, Il team di Sheshadri si è proposto di comprendere il clima come un sistema che risponde in modo prevedibile a forze note, nonostante le dinamiche interne che sono un mix di fluttuazioni casuali e sistematiche. Hanno preso un teorema matematico usato per quasi un secolo per prevedere il comportamento apparentemente casuale nei sistemi di meccanica quantistica e l'hanno applicato ai dati che rappresentano l'atmosfera terrestre in inverno.

"Abbiamo 35 anni di dati sul vento, " Sheshadri ha detto. "Possiamo dire qualcosa solo da quelle osservazioni su come cambieranno i venti se, ad esempio, aumenti l'anidride carbonica? Questo è ciò che ha dato il via a tutta questa cosa".

Gli attuali modelli climatici eccellono nel mostrare i cambiamenti di temperatura in tutti gli strati dell'atmosfera nel tempo e con livelli variabili di sostanze come l'ozono o l'anidride carbonica. "Siamo abbastanza certi di come cambierà la struttura della temperatura dell'atmosfera, " disse Sheshadri. "Tuttavia, se osservi i cambiamenti in cose come il vento, la pioggia o la neve, qualsiasi cosa sia una quantità dinamica, non abbiamo davvero un'idea di cosa sta succedendo".

E ancora, queste sono alcune delle metriche più vivide per un clima che cambia. "Nessuno sente la temperatura media globale, " ha detto Sheshadri. "Quante volte nei prossimi 10 anni avremo a che fare con inondazioni o ondate di freddo in una particolare regione? Questo è il tipo di domanda a cui potrebbe aiutare a rispondere".

Rivelando i processi fisici che sono alla base di alcune di queste variabili dinamiche, il metodo sviluppato in questo studio potrebbe anche aiutare a eliminare i difetti nei modelli climatici.

"Il modo in cui lo facciamo attualmente è che prendi un modello e lo fai andare avanti, " verifica delle previsioni del modello rispetto ai dati osservati, Ha spiegato Sheshadri. Ma molti modelli costruiti sugli stessi dati storici producono previsioni diverse per il futuro, in parte perché fanno ipotesi diverse su come interagiscono la troposfera e la stratosfera e su come fluttua la corrente a getto. Finora non c'è stato un modo per verificare queste ipotesi con l'effettiva variabilità dell'atmosfera.

"Dobbiamo essere sicuri che i modelli siano giusti, e per le giuste ragioni, " Ha detto Sheshadri. Il nuovo lavoro fornisce un modo per risolvere quell'incertezza e per anticipare le tempeste mesi nel futuro.