Il cambiamento climatico aumenterà le dimensioni dei sistemi meteorologici ad alta pressione in stallo chiamati "eventi di blocco" che hanno già prodotto alcune delle ondate di calore più letali del 21° secolo, secondo uno studio della Rice University.

Gli eventi di blocco atmosferico sono di media latitudine, sistemi ad alta pressione che rimangono sul posto per giorni o addirittura settimane. A seconda di quando e dove si sviluppano, eventi di blocco possono causare siccità o acquazzoni e ondate di calore o ondate di freddo. Gli eventi di blocco hanno causato ondate di calore mortali in Francia nel 2003 e in Russia nel 2010.

Utilizzando i dati di due serie di simulazioni complete di modelli climatici, I fluidodinamici del riso Ebrahim Nabizadeh e Pedram Hassanzadeh, e colleghi hanno scoperto che l'area di blocco degli eventi nell'emisfero settentrionale aumenterà fino al 17% a causa del cambiamento climatico antropogenico. Lo studio, che è disponibile online da Lettere di ricerca geofisica , è stato co-autore di Da Yang del Lawrence Berkeley National Laboratory e dell'Università della California, Davis, ed Elizabeth Barnes della Colorado State University.

Hassanzadeh, un assistente professore di ingegneria meccanica e di Terra, scienze ambientali e planetarie, usa il calcolo, modelli matematici e statistici per studiare i flussi atmosferici relativi a un'ampia gamma di problemi, dagli eventi meteorologici estremi all'energia eolica. Ha detto che i ricercatori sono sempre più interessati a sapere come il cambiamento climatico potrebbe influenzare gli eventi di blocco, ma la maggior parte degli studi si è concentrata sul fatto che gli eventi di blocco diventeranno più frequenti man mano che l'atmosfera si riscalda a causa delle emissioni di gas serra.

"Gli studi in passato hanno esaminato se si ottengono eventi più o meno bloccanti con il cambiamento climatico, " ha detto. "La domanda che nessuno si era posto è se la dimensione di questi eventi cambierà o meno. E la dimensione è molto importante perché gli eventi di blocco hanno un impatto maggiore quando sono più grandi. Per esempio, se il sistema ad alta pressione diventa più grande, otterrai ondate di calore più grandi che colpiranno più persone, e probabilmente otterrai ondate di calore più forti."

Nabizadeh, uno studente laureato in ingegneria meccanica presso la Brown School of Engineering di Rice, deciso di rispondere alla domanda due anni fa. Utilizzando un approccio di modellazione gerarchica, ha iniziato con esperimenti su un modello di turbolenza atmosferica che è molto più semplice della vera atmosfera.

Il modello semplice, che cattura le dinamiche fondamentali degli eventi di blocco, ha permesso a Nabizadeh di fare molte esplorazioni. Apportare lievi modifiche a un parametro o all'altro, ha eseguito migliaia di simulazioni. Quindi i dati sono stati analizzati utilizzando una potente tecnica di analisi dimensionale chiamata teorema di Buckingham-Pi, che viene spesso utilizzato nella progettazione di sistemi di ingegneria grandi e complessi che coinvolgono flussi di fluidi.

L'obiettivo era trovare una legge di scala, una formula matematica che descriveva la dimensione di un evento bloccante utilizzando variabili che gli scienziati del clima già studiano e comprendono. Nabizadeh ha iniziato con leggi di scala che sono state sviluppate per prevedere la dimensione dei modelli meteorologici giornalieri, ma ha scoperto che nessuna delle variabili era predittiva per il blocco degli eventi.

La sua tenacia alla fine è stata ripagata con una semplice formula che mette in relazione l'area degli eventi bloccanti con la larghezza, latitudine e forza della corrente a getto, tutte ben studiate e misurate.

"Ho tenuto un discorso su questo di recente, e una delle persone venne dopo e disse:'Questo è magico, che questi poteri si sommano e all'improvviso ottieni la risposta giusta.' Ma ci è voluto molto lavoro da parte di Ebrahim per ottenere questo risultato elegantemente semplice, " Egli ha detto.

Ad un certo punto, Nabizadeh aveva analizzato i dati di molte simulazioni e prodotto un confronto che includeva pagine e pagine di figure, e Hassanzadeh ha affermato che la scoperta della legge sul ridimensionamento è stata incoraggiata da un'agenzia improbabile:il Dipartimento dei veicoli a motore del Texas (DMV).

"Ebrahim è andato alla motorizzazione un fine settimana, e sono andato alla motorizzazione la settimana dopo, e alla motorizzazione devi sederti e non hai niente da fare, " ha detto. "Così dopo aver fissato questi numeri per ore, ci siamo resi conto che questo è il giusto ridimensionamento".

Hanno anche confrontato i risultati del modello semplice con l'output di modelli sempre più complessi del tempo e del clima della Terra. Nabizadeh ha affermato che la legge di ridimensionamento prevedeva cambiamenti nelle dimensioni dei futuri eventi di blocco invernale in simulazioni complete di modelli climatici con notevole precisione.

"Si comporta meglio per gli eventi invernali rispetto agli eventi estivi per motivi che non comprendiamo ancora, " Ha detto Nabizadeh. "I nostri risultati suggeriscono che gli studi futuri dovrebbero concentrarsi su una migliore comprensione dei blocchi estivi e anche su come eventi di blocco più grandi potrebbero influenzare le dimensioni, l'entità e la persistenza di eventi meteorologici estremi come le ondate di calore".