Daniela Domeisen, ricercatrice del clima dell'ETH, ha documentato come la stratosfera influenzi gli eventi meteorologici estremi. Ciò che l'ha sorpresa è stata la vasta gamma di potenziali impatti. Spiega cosa significa questo per la ricerca sul clima e le previsioni meteorologiche a lungo termine.

ETH News:nel tuo nuovo studio, hai raccolto molti esempi di eventi meteorologici estremi collegati a ciò che accade nella stratosfera. Ma ci è sempre stato detto che eventi così estremi sono dovuti al riscaldamento globale. Non è più così?

Daniela Domeisen:No, è ancora vero. Gli scienziati sanno da molto tempo che la stratosfera, lo strato atmosferico tra 15 e 50 chilometri sopra la superficie terrestre, influenza anche il clima superficiale. Ma pochissime persone hanno esplorato come la stratosfera possa anche causare e influenzare eventi estremi. Questo è ciò che mostriamo nel nostro studio.

Quali sono alcuni esempi di eventi estremi legati alla stratosfera?

Gli scatti di freddo estremo nell'emisfero settentrionale sono i più studiati tra gli estremi meteorologici discussi. Questi possono verificarsi quando il vortice polare nella stratosfera si riscalda improvvisamente e collassa, come sta accadendo proprio ora. Un altro esempio è la serie di forti tempeste che hanno colpito l'Inghilterra nel febbraio 2020, portando a forti inondazioni. Era straordinario che le tempeste seguissero tutte lo stesso percorso. Questo aveva una connessione diretta con ciò che stava accadendo nella stratosfera in quel momento:a febbraio, il vortice polare era insolitamente forte, che ha permesso di stabilizzare il percorso delle tempeste. Tipicamente, le tempeste cambiano spesso percorso, ma in questo caso, continuarono a seguire lo stesso percorso. Abbiamo anche trovato prove che la stratosfera gioca un ruolo in altri estremi, ad esempio gli incendi boschivi estremi in Australia ei mini-uragani nell'Oceano Artico.

L'enorme numero di eventi così estremi ti ha sorpreso?

Sì. Questo è ciò che lo studio porta alla luce. Nel corso della nostra ricerca, abbiamo continuato a trovare ulteriori indicazioni per i collegamenti tra queste condizioni meteorologiche irregolari e la stratosfera.

Perché sono quasi sempre le aree dell'emisfero settentrionale ad essere colpite? Tali eventi sono semplicemente meno comuni nell'emisfero australe?

Questo è un caso di bias di pubblicazione:ci sono molti più studi sugli eventi estremi nell'emisfero settentrionale che nell'emisfero meridionale. Gli incendi boschivi in ​​Australia sono un ottimo esempio di un evento nell'emisfero australe. Il vortice polare sopra l'emisfero australe è crollato molto prima del solito, che ha incoraggiato i fuochi feroci. Poi c'è il fatto che più persone vivono nell'emisfero settentrionale che in quello meridionale perché quest'ultimo ha meno masse di terra. Attualmente, sappiamo molto poco della misura in cui la stratosfera influenza il tempo, ad es. Sud America o Sud Africa.

In che modo la stratosfera è collegata alla troposfera, dove si verifica il nostro tempo?

I principali segnali inviati dalla troposfera fino alla stratosfera si presentano sotto forma di onde atmosferiche su larga scala causate dalle montagne e dalle differenze di temperatura tra la terra e l'oceano. Su nella stratosfera, queste onde disturbano i venti e possono essere abbastanza forti da distruggere il vortice polare ad un'altezza di circa 30 km con velocità tipiche del vento di oltre 200 km/h. Quello che è meno chiaro è come i segnali ritornano dalla stratosfera alla superficie terrestre. Dopo un'interruzione del vortice polare osserviamo spesso che la temperatura nella bassa stratosfera aumenta di diversi gradi Celsius ad un'altezza di 10-15 km. Questo a sua volta influenza il nostro tempo, ma non siamo ancora arrivati ​​al fondo di come un tale evento possa determinare ad es. il percorso di una tempesta sull'Inghilterra.

Sai come si svilupperà la stratosfera in futuro?

No, noi no. I modelli climatici odierni proiettano tendenze completamente divergenti, che vanno da una tendenza verso una stratosfera più calda o più fredda. Ma possiamo stimare che la stratosfera sia responsabile di circa il 10% del nostro clima invernale. La stratosfera potrebbe effettivamente mascherare il cambiamento climatico nell'emisfero settentrionale in quanto, senza l'influenza della stratosfera, il riscaldamento globale sarebbe forse ancora più pronunciato.

Quali sono i tuoi obiettivi di ricerca?

Uno dei nostri obiettivi è migliorare le previsioni meteorologiche a lungo termine che coprono diverse settimane o mesi. A causa della sua influenza sul nostro tempo, la stratosfera è una fonte di prevedibilità per tali previsioni. Sebbene un evento nella stratosfera non ci permetta di prevedere il tempo per un giorno specifico diverse settimane prima, ci consente di stimare la probabilità di eventi come ondate di freddo e ondate di calore. Se, dire, si alzano i venti nella stratosfera, è quindi più probabile che il nord Europa vedrà più tempeste nelle settimane successive. Ma al momento, il vortice polare è particolarmente debole.

Quindi ci vorrà un po' di tempo prima che questo tipo di dati venga inserito nelle previsioni a lungo termine offerte dalle app meteo?

I modelli meteorologici simulano già la stratosfera, solo non abbastanza bene. Questo è uno dei motivi per cui continuiamo ad avere previsioni a lungo termine inaffidabili. Abbiamo molta più esperienza nella creazione di standard, previsioni a breve termine che coprono diversi giorni perché abbiamo passato decenni a verificarle e migliorarle. Attualmente sappiamo molto meno su come fare previsioni per tempi più lunghi, che implica la comprensione delle interazioni su scala globale e non solo di come ciò che accade nel Nord Atlantico può avere un impatto sul clima che ci aspettiamo. La nostra ricerca riguarda la comprensione di queste interazioni globali in modo da poter utilizzare ciò che apprendiamo per migliorare i modelli meteorologici e climatici.

Qual è il prossimo passo verso l'utilizzo degli eventi della stratosfera per migliorare le previsioni del tempo?

Primo, dobbiamo migliorare la nostra comprensione del legame tra la stratosfera e il nostro tempo. Sappiamo che quando succede qualcosa nella stratosfera, spesso vediamo un effetto sulla superficie terrestre. Ma un terzo dei casi non lascia tracce e non sappiamo ancora perché. In tali casi, è questione di sapere se è stato l'evento stratosferico o il legame con la superficie ad essere troppo debole. È anche possibile che il tempo sulla superficie terrestre fosse troppo caotico, lasciandolo senza possibilità di reagire all'evento stratosferico. Poi c'è la questione di quanto tempo la bassa stratosfera mantiene il segnale. Penso alla bassa stratosfera come a uno strato di segnalazione:se il tempo riceve il segnale, la sua influenza può durare per un tempo relativamente lungo, diverse settimane, ad esempio.

Quali nuovi progetti hai in programma?

Voglio indagare più da vicino le regioni in cui le previsioni a lungo termine sono difficili da fare. Questi includono ad es. Europa e parti del Sud America. Cosa c'è di più, poiché alcune regioni dell'Africa, L'Asia e il Sud America sono sottorappresentati nella ricerca condotta fino ad oggi, sappiamo molto poco di loro. Abbiamo avviato progetti in Brasile e Sud Africa per aiutare a correggere questo deficit. Vogliamo scoprire se possiamo mappare processi che i modelli non contengono ancora o che potremmo integrare meglio nei modelli tramite metodi numerici o machine learning combinati con una migliore comprensione dei processi stessi. Vogliamo anche trovare ulteriori eventi estremi per i quali possiamo generare prevedibilità a lungo termine. Quando si tratta di ondate di calore e scatti di freddo, sappiamo già molto su come questi si relazionano con il tempo e come influenzano le persone. Ma ci sono anche indicazioni di come la stratosfera e altri processi influenzino altri eventi estremi, come effetti sulla qualità dell'aria o casi di forti piogge, che hanno un profondo impatto sulla vita delle persone.