Un team di scienziati ha scoperto con successo l'influenza dei cambiamenti climatici causati dall'uomo sulle precipitazioni invernali per gran parte del secolo scorso, dimostrando che il riscaldamento climatico sta alterando significativamente le precipitazioni invernali e le nevicate in tutto l'emisfero settentrionale.

Lo studio, guidato da scienziati del National Center for Atmospheric Research (NCAR), utilizzato un approccio innovativo che si basava su osservazioni di precipitazioni e modelli di circolazione atmosferica su larga scala, insieme a tecniche statistiche e simulazioni climatiche al computer. Ciò ha permesso al team di ricerca di identificare la quantità di precipitazioni mensili medie in regioni specifiche del Nord America e dell'Eurasia che sono diminuite a causa dell'impatto umano sul clima, piuttosto che la variabilità naturale.

"Ho pensato che questo fosse abbastanza rivelatore, " ha detto la scienziata senior dell'NCAR Clara Deser, coautore dello studio. "La nostra ricerca dimostra che il cambiamento climatico causato dall'uomo ha chiaramente influenzato le precipitazioni negli ultimi 100 anni".

I risultati mostrano che le temperature di riscaldamento associate alle emissioni umane di gas serra hanno stimolato un notevole aumento delle precipitazioni invernali in vaste regioni dell'Eurasia settentrionale e del Nord America orientale dal 1920.

Il lavoro potrebbe indicare la strada per studi più dettagliati sull'influenza dei cambiamenti climatici sui cambiamenti delle precipitazioni durante tutto l'anno. Si prevede che le precipitazioni a livello globale aumenteranno in media dell'1-2% per grado Celsius aggiuntivo perché un'atmosfera più calda trattiene più vapore acqueo. Ma i cambiamenti locali possono essere molto variabili, con alcune regioni che diventano più secche e altre molto più umide.

Lo studio, dagli scienziati dell'NCAR, Università di Lanzhou in Cina, e l'Università di Tolosa in Francia, è stato pubblicato sulla rivista AGU Lettere di ricerca geofisica . È stato finanziato in parte dalla National Science Foundation, che è lo sponsor di NCAR.

Sottrarre l'influenza della variabilità naturale

Gli scienziati per anni hanno condotto studi di attribuzione per determinare la misura in cui i cambiamenti nei modelli meteorologici possono essere attribuiti all'influenza umana sul clima. Utilizzando modelli e osservazioni al computer, team di ricercatori nazionali e internazionali hanno ripetutamente dimostrato che le temperature del riscaldamento globale a partire dagli anni '50 sono in gran parte dovute alle emissioni sociali di anidride carbonica e altri gas serra che intrappolano il calore.

Ma determinare il ruolo dei gas serra nelle tendenze secolari delle precipitazioni in tutti i continenti è molto impegnativo, perché le precipitazioni sono influenzate da condizioni meteorologiche localizzate e variabili, rendendo difficile discernere i cambiamenti a lungo termine in mezzo al rumore dei cambiamenti climatici giornalieri e annuali. Gli scienziati hanno precedentemente fatto affidamento su un gran numero di simulazioni di modelli climatici per cercare di rilevare il segnale delle tendenze delle precipitazioni a lungo termine.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno utilizzato osservazioni, piuttosto che modelli climatici, determinare l'influenza di un cambiamento climatico sulle precipitazioni. Essenzialmente hanno ridotto la domanda a un problema di sottrazione:se togli la quantità di precipitazioni causata dalla variabilità naturale, quindi la differenza tra quello e ciò che è effettivamente caduto può essere probabilmente attribuita all'impatto della società sul clima.

Gli scienziati si sono rivolti a un approccio innovativo noto come regolazione dinamica. Ciò consisteva nell'applicare tecniche statistiche alle osservazioni dei modelli di circolazione su larga scala nell'atmosfera per ogni mese invernale dal 1920 al 2015. Questi modelli di circolazione, come l'ubicazione dei sistemi di alta e bassa pressione sul Nord America e sull'Eurasia, si verificano indipendentemente dall'accumulo di gas serra che intrappolano il calore.

Aggregando tutti i modelli di circolazione, i ricercatori potrebbero stimare la quantità tipica di precipitazioni che cadrebbe quando si verifica un particolare modello di circolazione. Il team ha quindi confrontato i risultati con le misurazioni delle precipitazioni effettivamente diminuite. La differenza tra i due - la quantità di precipitazioni che sarebbe associata ai modelli di circolazione su larga scala in condizioni naturali e le tendenze effettive delle precipitazioni - ha rivelato l'influenza del cambiamento climatico.

I risultati hanno mostrato che il riscaldamento climatico ha portato a un aumento delle precipitazioni invernali in tutto il Nord America nord-orientale, così come una piccola regione del Nord America nordoccidentale. Il cambiamento climatico ha anche contribuito ad un aumento delle precipitazioni in gran parte dell'Eurasia nordoccidentale e centrosettentrionale.

In contrasto, lo studio ha indicato che il cambiamento climatico potrebbe aver avuto un'influenza secca su parti del Nord America centrale e sudoccidentale, anche se non abbastanza da compensare la variabilità naturale, e su gran parte dell'Eurasia meridionale. Però, gli autori hanno avvertito che i risultati per quelle regioni erano meno pronunciati e non statisticamente significativi.

Deser e i suoi colleghi si sono concentrati sull'inverno perché le precipitazioni in quel periodo dell'anno sono guidate da ampi modelli atmosferici che sono più facili da vedere nei dati rispetto alle condizioni localizzate che influenzano le precipitazioni estive, come l'umidità del suolo e i singoli temporali. Si sono concentrati sull'emisfero settentrionale perché contiene molte più misurazioni delle precipitazioni rispetto all'emisfero australe.

I risultati erano in buon accordo con le simulazioni del modello climatico dei cambiamenti indotti dall'uomo nelle precipitazioni, fornire una verifica indipendente dei modelli.

"Gli scienziati in precedenza si sono rivolti ai modelli climatici per avere risposte. Qui, i modelli climatici entrano solo alla fine per confermare ciò che abbiamo dedotto dalle osservazioni in modo indipendente, " ha detto lo scienziato NCAR Flavio Lehner, coautore dello studio. "Penso che questa sia la principale scoperta scientifica di questo lavoro".

Lehner e Deser hanno usato la stessa tecnica in uno studio separato, pubblicato in Lettere di ricerca geofisica l'anno scorso, per dimostrare che la recente essiccazione nel sud-ovest degli Stati Uniti è in gran parte attribuibile alla variabilità naturale.

Prove a sostegno di studi internazionali

Il nuovo studio si è basato su dettagliati, set di dati internazionali di misurazioni storiche delle precipitazioni e modelli di circolazione atmosferica. Ha inoltre attinto a due set di dati di simulazioni climatiche globali. Uno, noto come il Grande Ensemble, ha utilizzato il Community Earth System Model (CESM) basato su NCAR per creare 40 simulazioni del clima globale a partire dal 1920, ognuna con condizioni di partenza leggermente diverse. L'altro consisteva in simulazioni di 37 modelli climatici leader a livello mondiale, compreso il CESM, che sono stati utilizzati per un progetto di ricerca internazionale sul clima noto come il Coupled Model Intercomparison Project 5 (CMIP5).

I risultati supportano gli studi internazionali che hanno utilizzato potenti modelli climatici per cercare di discernere l'influenza dei gas serra. Per esempio, il progetto CMIP5 ha mostrato un modello simile di tendenze delle precipitazioni dovute al cambiamento climatico. Quella ricerca si basava interamente su simulazioni al computer, e i suoi risultati erano meno dettagliati rispetto al nuovo studio.

"Quando abbiamo visto quanto bene il nostro approccio, che si basa interamente su dati osservativi, concordato con i modelli climatici, siamo rimasti sorpresi perché si tratta di due modi indipendenti di guardare al cambiamento climatico, " Ha detto Deser. "Il grado di accordo sia con l'ampiezza che con i modelli spaziali del cambiamento delle precipitazioni è stato davvero impressionante".

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di AGU Blogs (http://blogs.agu.org), una comunità di blog di scienze della Terra e dello spazio, ospitato dall'American Geophysical Union. Leggi la storia originale qui.