Ricercatori atmosferici presso l'Istituto Alfred Wegener, Il Centro Helmholtz per la ricerca polare e marina (AWI) ha sviluppato un modello climatico che può rappresentare con precisione il corso tortuoso frequentemente osservato della corrente a getto, una grande corrente d'aria nell'emisfero settentrionale. La svolta è arrivata quando gli scienziati hanno combinato il loro modello climatico globale con un nuovo algoritmo di apprendimento automatico sulla chimica dell'ozono. Utilizzando il modello combinato, dimostrano che il corso ondulatorio della corrente a getto in inverno e le successive condizioni meteorologiche estreme come le epidemie di aria fredda nell'Europa centrale e nel Nord America sono il risultato diretto del cambiamento climatico. I loro risultati sono stati pubblicati in Rapporti scientifici il 28 maggio 2019.

Per anni, i ricercatori del clima di tutto il mondo hanno studiato la questione se il corso tortuoso della corrente a getto sull'emisfero settentrionale, osservato con crescente frequenza negli ultimi anni, sia un prodotto del cambiamento climatico, oppure un fenomeno casuale riconducibile a variazioni naturali del sistema climatico. Il termine "corrente a getto" si riferisce a una potente fascia di venti occidentali alle medie latitudini, che spingono i principali sistemi meteorologici da ovest a est. Questi venti sferzano il pianeta ad un'altitudine di circa 10 chilometri, sono guidati dalle differenze di temperatura tra i tropici e l'Artico, e in passato, spesso raggiungeva velocità massime fino a 500 chilometri all'ora.

Ma in questi giorni, come confermano le osservazioni, i venti sono sempre più incerti. Soffiano meno spesso lungo un percorso rettilineo parallelo all'Equatore; Invece, spazzano l'emisfero settentrionale in onde massicce. A sua volta, durante l'inverno, queste onde producono insolite intrusioni di aria fredda dall'Artico alle medie latitudini, come il freddo estremo che ha colpito il Midwest degli Stati Uniti alla fine di gennaio 2019. In estate, una corrente a getto indebolita porta a ondate di calore prolungate e condizioni di siccità, come quelli sperimentati in Europa ad es. 2003, 2006, 2015 e 2018.

L'apprendimento automatico consente al modello climatico di cogliere il ruolo dell'ozono

Queste connessioni fondamentali sono note da tempo. Tuttavia, i ricercatori non erano riusciti a rappresentare realisticamente il corso incerto della corrente a getto nei modelli climatici oa dimostrare una connessione tra i venti incerti e il cambiamento climatico globale. I ricercatori atmosferici dell'AWI di Potsdam hanno ora superato questo ostacolo integrando il loro modello climatico globale con un componente innovativo per la chimica dell'ozono. "Abbiamo sviluppato un algoritmo di apprendimento automatico che ci consente di rappresentare lo strato di ozono come elemento interattivo nel modello, e così facendo, per riflettere le interazioni della stratosfera e dello strato di ozono, ", afferma il primo autore e ricercatore atmosferico dell'AWI Erik Romanowsky. "Con il nuovo sistema modello possiamo ora riprodurre realisticamente i cambiamenti osservati nella corrente a getto".

Secondo i risultati del team, il ritiro del ghiaccio marino e la conseguente maggiore attività delle onde atmosferiche stanno creando un significativo, riscaldamento amplificato dall'ozono della stratosfera polare. Poiché le basse temperature polari formano il motore della corrente a getto, le temperature in aumento nella stratosfera lo stanno facendo vacillare. A sua volta, questo indebolimento della corrente a getto si sta ora diffondendo verso il basso dalla stratosfera, producendo condizioni meteorologiche estreme.

La corrente a getto indebolita è dovuta al cambiamento climatico

Inoltre, con il nuovo modello i ricercatori possono anche analizzare più da vicino le cause della corrente a getto tortuosa. "Il nostro studio mostra che i cambiamenti nella corrente a getto sono almeno in parte dovuti alla perdita di ghiaccio marino artico. Se la copertura di ghiaccio continua a diminuire, riteniamo che aumenteranno sia la frequenza che l'intensità degli eventi meteorologici estremi precedentemente osservati alle medie latitudini, "dice il professor Markus Rex, Responsabile della Ricerca Atmosferica presso l'AWI. "Inoltre, i nostri risultati confermano che le fasi fredde più frequenti in inverno negli Stati Uniti, L'Europa e l'Asia non sono affatto in contraddizione con il riscaldamento globale; piuttosto, fanno parte del cambiamento climatico antropogenico".

Gli sforzi del team rappresentano anche un significativo progresso tecnologico:"Dopo il successo dell'utilizzo dell'apprendimento automatico in questo studio, ora stiamo impiegando per la prima volta l'intelligenza artificiale nella modellazione del clima, aiutandoci ad arrivare a sistemi di modelli climatici più realistici. Questo ha un enorme potenziale per i futuri modelli climatici, che riteniamo forniranno proiezioni climatiche più affidabili e quindi una base più solida per il processo decisionale politico, "dice Markus Rex.

Durante la spedizione artica MOSAiC, che inizierà a settembre e durante il quale il rompighiaccio da ricerca tedesco Polarstern attraverserà l'Artico centrale insieme al ghiaccio marino per un anno intero, i ricercatori hanno in programma di raccogliere gli ultimi dati sul ghiaccio e sull'atmosfera. Questo li aiuterà ad applicare il nuovo modello climatico al futuro, in modo da simulare il futuro sviluppo del clima artico e del ghiaccio marino. Come spiega Markus Rex, "Il nostro obiettivo è capire in dettaglio come progredirà il ritiro del ghiaccio marino artico, perché solo allora saremo in grado di valutare come e su quale scala i cambiamenti nell'Artico porteranno a condizioni meteorologiche estreme alle medie latitudini".