L'Oceano Pacifico tropicale (Australia e Sud America in grigio, sinistra e destra). La mappa in alto mostra ciò che i modelli climatici dicono che le temperature della superficie del mare dovrebbero fare in risposta all'aumento dei gas serra, compreso il riscaldamento pronunciato delle acque lungo l'equatore. La mappa in basso mostra cosa stanno effettivamente facendo le acque; le acque equatoriali restano relativamente fresche. Credito:Seager et al., Natura Cambiamento climatico 2019
I modelli climatici all'avanguardia prevedono che, a causa del cambiamento climatico indotto dall'uomo, la superficie dell'Oceano Pacifico dovrebbe riscaldarsi, alcune parti in più, alcuni meno, ma comunque tutto si scalda. Infatti, la maggior parte delle regioni si comporta come previsto, con un'eccezione fondamentale:quella che gli scienziati chiamano la lingua fredda equatoriale. Questa è una striscia di acqua relativamente fresca che si estende lungo l'equatore dal Perù nel Pacifico occidentale, su un quarto della circonferenza terrestre. È prodotto dagli alisei equatoriali che soffiano da est a ovest, accumulando acqua calda superficiale nel Pacifico occidentale, e spingendo anche l'acqua superficiale lontano dall'equatore stesso. Questo fa sì che le acque più fredde sgorghino dalle profondità, creando la lingua fredda.
I modelli climatici del riscaldamento globale - simulazioni computerizzate di ciò che le varie parti della terra dovrebbero fare in reazione all'aumento dei gas serra - affermano che la lingua fredda equatoriale, insieme ad altre regioni, avrebbe dovuto iniziare a riscaldarsi decenni fa, e dovrebbe essere ancora caldo adesso. Ma la lingua fredda è rimasta ostinatamente fredda.
Questo preoccupa molti scienziati, perché la lingua fredda gioca un ruolo chiave nel clima globale. Per esempio, colpisce l'Oscillazione El Niño-Sud, un naturale rafforzamento e indebolimento ciclico degli alisei che provoca il raffreddamento e il riscaldamento della superficie del Pacifico orientale ogni due-sette anni. ENSO è il principale produttore di meteo al mondo; a seconda della parte del ciclo in cui si trova, i suoi echi nell'atmosfera possono portare forti piogge o siccità in gran parte delle Americhe, Asia orientale e Africa orientale. Se la lingua fredda si riscalda probabilmente influenzerà il tempo in vaste regioni. I cambiamenti risultanti potrebbero influenzare le forniture alimentari mondiali e le epidemie di condizioni meteorologiche pericolose. Ma le nostre previsioni su questi cambiamenti si basano su modelli climatici.
Richard Seager, uno scienziato del clima presso il Lamont-Doherty Earth Observatory della Columbia University, ha a lungo sospettato che i modelli climatici sbagliassero la lingua fredda. Nel 1997, lui e i suoi colleghi hanno pubblicato un articolo suggerendo che non si era affatto riscaldato durante il XX secolo. Al tempo, la maggior parte degli scienziati presumeva che qualsiasi discrepanza tra le temperature del mondo reale e quelle previste dai modelli climatici fosse dovuta alla variabilità naturale. Dovremmo solo aspettare; alla fine sarebbe emerso il segnale del riscaldamento della lingua fredda. Ora, due decenni dopo, con dati satellitari più moderni in mano, le osservazioni del mondo reale stanno deviando sempre più ovviamente dai modelli. È tempo di riconsiderare, dice Seager.
In un nuovo articolo sulla rivista Cambiamenti climatici naturali , lui e colleghi usano modelli semplificati che isolano le dinamiche fondamentali del sistema atmosfera-oceano tropicale del Pacifico. Queste, dicono, si adattano al comportamento effettivo della lingua fredda e mostrano che è coerente con l'aumento dei gas serra.
Di recente abbiamo parlato con Seager dei modelli climatici, gli intricati meccanismi del sistema climatico del Pacifico, e le più ampie implicazioni per il mondo.
Generalmente, quanto bene i modelli climatici corrispondono alle osservazioni del mondo reale?
La mancata corrispondenza tra i cambiamenti osservati nella temperatura della lingua fredda negli ultimi decenni e i modelli è piuttosto sorprendente. Ci sono decine di simulazioni con più modelli da gruppi di ricerca in tutto il mondo. Mentre questi modelli sono tutti forzati dalle stesse storie di gas serra, vulcani, radiazione solare e altre forze, generano la propria variabilità interna. Quindi creano una serie di stime della storia del clima. Per i cambiamenti nella temperatura della lingua fredda, i cambiamenti osservati sono all'estremità più fredda o al di fuori della gamma del modello. Il modello medio o mediano dice che la lingua fredda dovrebbe essersi riscaldata di 0,8 gradi C o più negli ultimi sei decenni, ma il valore reale è solo 0,4 gradi o meno.
Perché i modelli climatici all'avanguardia non sono in linea con ciò che stiamo vedendo?
Bene, sono stati fuori linea per decenni. Questo non è un problema nuovo. In questo documento, pensiamo di aver finalmente scoperto il motivo. Attraverso più generazioni di modelli, i modelli climatici hanno simulato lingue fredde che sono troppo fredde e che si estendono troppo a ovest. C'è anche acqua falsamente calda immediatamente a sud delle lingue fredde del modello, invece di acque fresche che si estendono fino alle fredde regioni costiere di risalita a ovest del Perù e del Cile. Queste lingue fredde troppo sviluppate nei modelli portano ad ambienti equatoriali che hanno un'umidità relativa troppo alta e velocità del vento troppo basse. Questi rendono la temperatura della superficie del mare molto sensibile all'aumento dei gas serra. Quindi le lingue fredde modello scaldano molto negli ultimi decenni. Nel mondo reale, la sensibilità è minore e, infatti, parte del calore aggiunto dall'aumento dei gas serra è compensato dalla risalita di acqua fredda dal basso. Così la lingua fredda del mondo reale si riscalda meno delle acque sopra il Pacifico occidentale tropicale o al largo dell'equatore a nord ea sud. Questo modello di variazione della temperatura della superficie del mare provoca quindi il rafforzamento degli alisei, che solleva verso l'alto le fredde acque sotterranee, raffreddare ulteriormente la lingua fredda.
Cosa fanno i tuoi modelli che quelli più usati non fanno?
I nostri modelli risalgono infatti ai primi anni '80, quando le persone cercavano per la prima volta di utilizzare modelli per spiegare fenomeni come El Niño-Southern Oscillation. Era quindi comune semplificare il problema assumendo all'interno del modello lo stato climatologico medio e simulando semplicemente le perturbazioni da esso. Abbiamo usato questo approccio. Facendo così, siamo stati in grado di mostrare all'interno del nostro unico semplice modello che, se assumiamo lo stato climatologico del mondo reale, la risposta all'aumento dei gas serra si sta riscaldando ovunque, ma non nella lingua fredda. In contrasto, se assumiamo lo stato climatologico distorto nei complessi modelli allo stato dell'arte, la risposta all'aumento dei gas serra ha aumentato il riscaldamento nella lingua fredda. Quindi questo viaggio nella memoria dei modelli ci consente di diagnosticare cosa c'è di sbagliato nei complessi modelli attualmente utilizzati per le proiezioni climatiche e le valutazioni di impatto.
Se le tue idee sono corrette, come potrebbero cambiare le proiezioni del comportamento futuro dell'ENSO?
Risposta breve, non lo sappiamo. Una cosa alla volta! Però, sappiamo che il comportamento di ENSO dipende dallo stato medio attorno al quale sta perturbando le cose. Se abbiamo ragione sul fatto che il Pacifico tropicale si sta spostando in uno stato in cui le acque si stanno riscaldando ovunque ma non nella lingua fredda, e le fredde acque sotterranee vengono sollevate più vicino alla superficie, allora ENSO cambierà quasi sicuramente in ampiezza, frequenza e altri modi. Dobbiamo scoprirlo.
Quali sono le implicazioni per le persone?
Sono molti. La temperatura della superficie del mare del Pacifico equatoriale influenza il clima e la sua variabilità in tutto il mondo. In genere, il riscaldamento dell'atmosfera aumenta la quantità di umidità che l'aria può contenere, e intensifica il trasporto dell'umidità. Ciò tende a rendere più secche le zone subtropicali secche e più umide le zone umide tropicali e di media latitudine. Ma oltre a questi cambiamenti ci saranno cambiamenti regionali. Se la lingua fredda si scalda come dicono i modelli complessi, analogo a un evento di El Niño, creerà una tendenza all'umidità in alcune regioni, per compensare l'essiccazione subtropicale nel sud-ovest del Nord America e del Sud America. Creerà anche una tendenza alla bagnatura nell'Africa orientale, ma una tendenza all'essiccamento nel Sudamerica equatoriale e nel Sahel. Se, Invece, abbiamo ragione e la lingua fredda non scalderà tanto, poi essiccando nel sud-ovest del Nord America, il Sudamerica subtropicale e l'Africa orientale potrebbero essere più severi del progetto di modelli complessi. Allo stesso tempo, il Sud America equatoriale e il Sahel potrebbero vedere condizioni più umide. Nello sviluppo di valutazioni di impatto climatico, gli scenari non dovrebbero essere limitati ai modelli complessi. Dovrebbero anche considerare il caso in cui la lingua fredda continua a non scaldarsi. L'implicazione per i modellisti è che devono scoprire perché i loro modelli hanno pregiudizi, e aggiustarli.
