Il Mar Rosso si trova tra il Nord Africa e la Penisola Arabica, regioni più grandi del mondo fonte di polvere. I venti estivi pompano polvere dal Sahara e dai deserti arabi lungo un stretto passaggio fiancheggiato da montagne, facendolo accumulare sul Mar Rosso meridionale. La polvere sospesa come particelle di aerosol nell'atmosfera può influenzare il clima alterando l'equilibrio tra la luce solare assorbita sulla superficie terrestre e l'energia termica irradiata nello spazio. Questo è noto come forzante radiativo.

"Mostriamo che le condizioni estive sul Mar Rosso producono il più grande forzante radiativo dell'aerosol al mondo1, eppure l'impatto della polvere sul Mar Rosso non è mai stato studiato:era semplicemente sconosciuto, "dice Sergey Osipov, borsista post-dottorato e coautore con il suo supervisore Georgiy Stenchikov. Le simulazioni rivelano che la polvere raffredda e rinfresca il Mar Rosso, potenzialmente proteggere le barriere coralline dagli effetti dannosi del riscaldamento degli oceani dovuto ai cambiamenti climatici.

Una scoperta sorprendente riguarda la produttività biologica. "La deposizione di polvere aggiunge sostanze nutritive, " spiega Osipov. "Tuttavia, troviamo che il forzamento radiativo della polvere rallenta la circolazione del Mar Rosso e riduce il principale apporto di nutrienti al Mar Rosso attraverso lo stretto di Bab-el Mandeb. L'effetto netto sulla bioproduttività complessiva resta da stabilire".

Grandi eruzioni vulcaniche, come l'eruzione del 1991 del Monte Pinatubo nelle Filippine, iniettare grandi quantità di anidride solforosa nell'atmosfera superiore, dove viene convertito in minuscole goccioline di aerosol di solfato. Questi aerosol di solfato si diffondono in tutto il mondo, esercitando un forte effetto di forzante radiativo.

Osipov e Stenchikov hanno precedentemente dimostrato che l'eruzione del Pinatubo ha influenzato il clima regionale del Medio Oriente e del Mar Rosso2. Ora hanno confrontato il suo impatto con quello della polvere aerodispersa1.

"Mostriamo che gli effetti del Pinatubo e della polvere sono maggiori nel Mar Rosso settentrionale e meridionale, rispettivamente, avere effetti diversi sul raffreddamento superficiale e in acque profonde, "dice Osipov.

Informatica di livello mondiale

Il Medio Oriente e il Nord Africa sono una regione estremamente arida, che sta vivendo un rapido cambiamento climatico e ambientale. Comprendere i processi fisici alla base della forte variabilità climatica naturale della regione è importante per le proiezioni climatiche future, e per prevedere siccità e carestie.

"Il clima della regione è molto complesso, che coinvolgono interconnessioni a lunga distanza - teleconnessioni - e feedback difficili da catturare nei modelli, " dice Stenchikov. "Questo è il motivo per cui lavoriamo al problema utilizzando le risorse informatiche avanzate fornite dal Supercomputing Core Laboratory di KAUST.

Osipov ha sottolineato che la ricerca sarebbe stata impossibile senza le risorse informatiche di livello mondiale fornite da KAUST. Ciò vale anche per altri due studi recenti3, 4, coinvolgendo altri due ricercatori del gruppo.

La dottoranda Evgeniya Predybaylo studia l'impatto di grandi eruzioni vulcaniche su una delle principali modalità di variazione del clima naturale chiamata El Niño-Southern Oscillation (ENSO). ENSO guida eventi meteorologici e climatici estremi e influenza anche l'attività di uragani e tornado.

La previsione degli eventi ENSO aiuterebbe le persone a prepararsi a possibili crolli degli stock ittici e crisi agricole, dice Predybaylo.ENSO è notoriamente difficile da prevedere, ma le eruzioni vulcaniche possono svolgere un ruolo. interessante, le forti eruzioni vulcaniche equatoriali spesso coincidono con un evento di El Niño, La fase calda di ENSO, ma il rapporto è complesso e poco compreso, "dice Predybaylo.

Nelle simulazioni3, La risposta dell'ENSO dipende in parte dalla tempistica stagionale dell'eruzione:le eruzioni estive inducono El Niños più forti delle eruzioni invernali o primaverili.

Anche le condizioni oceaniche prevalenti al momento dell'eruzione giocano un ruolo. "La forzatura radiativa a seguito di grandi eruzioni generalmente si traduce in un raffreddamento superficiale, " spiega Predybaylo. "Tuttavia, il Pacifico tropicale mostra spesso una risposta di riscaldamento. Dimostriamo che ciò è dovuto al raffreddamento irregolare dell'oceano equatoriale e ai cambiamenti degli alisei".

"Un'eruzione delle dimensioni di un Pinatubo può determinare parzialmente la fase, magnitudo e durata di ENSO, ma è fondamentale tenere conto della stagione eruttiva e delle condizioni oceaniche appena prima dell'eruzione, "conclude.

L'Africa occidentale è pronta per un caldo cambiamento

Un altro studio di modellazione climatica KAUST rivela potenziali cambiamenti nel monsone dell'Africa occidentale (WAM) dovuti al riscaldamento globale4. Sede di oltre 300 milioni di persone, L'Africa occidentale ha un'economia basata sull'agricoltura:la sua sicurezza alimentare è influenzata dal WAM, rendendo importante comprendere la variabilità presente e futura.

"WAM è un sistema difficile da modellare perché implica una complessa interazione di processi multiscala, " spiega il dottorando KAUST, Jerry Raj. Per simulare il WAM in condizioni climatiche presenti e future, Raj ha utilizzato un sofisticato modello climatico in grado di tenere conto delle precipitazioni convettive, così come processi su larga scala.

Le loro simulazioni indicano che l'Africa occidentale diventerà generalmente più calda a causa del cambiamento climatico:si prevede che le aree elevate del Sahel e del Sahara occidentale sperimenteranno aumenti di temperatura di 4 gradi Celsius o più entro la fine del secolo.

Le simulazioni indicano anche un aumento delle precipitazioni sull'Atlantico equatoriale e sulla costa della Guinea, tuttavia il Sahel meridionale appare più secco. Allo stesso tempo, il Sahara occidentale registra un moderato aumento delle precipitazioni. Finalmente, L'esordio del WAM si verifica prima nella parte orientale della regione, ma è in ritardo sulla parte occidentale.

"La proiezione del clima è il primo e il più importante passo verso politiche di adattamento volte ad evitare conseguenze ambientali e socio-economiche dannose, "dice Raj.