In tutto il mondo ogni anno, eventi di precipitazioni estreme causano inondazioni catastrofiche che provocano tragiche perdite di vite umane e costosi danni alle infrastrutture e alle proprietà. Però, una varietà di diversi sistemi meteorologici può causare questi eventi estremi, quindi una comprensione dettagliata dei processi atmosferici che portano alla loro formazione è cruciale.

Ora, per la prima volta, un'analisi globale rivela che due processi atmosferici intrecciati guidano la formazione di molti eventi di precipitazioni estreme su larga scala in tutto il mondo, in particolare nelle regioni subtropicali aride dove possono causare inondazioni catastrofiche, come avvenuto nel marzo 2015 nel deserto di Atacama.

La ricerca precedente sugli eventi di precipitazioni estreme si è concentrata principalmente sulle regioni umide, dove i cicloni sono tipicamente responsabili di questi eventi, mentre le regioni subtropicali secche sono state meno studiate. Però, sono proprio queste aride regioni subtropicali, compresi i deserti, "dove questi misteriosi eventi sono meno attesi, ma può causare impatti devastanti, "dice Andries-Jan de Vries, uno scienziato atmosferico presso l'ETH di Zurigo e il Max Planck Institute for Chemistry di Magonza, Germania, che ha scritto il nuovo studio.

I risultati, pubblicato sulla rivista European Geosciences Union (EGU) Meteo e dinamiche climatiche , migliorare la nostra comprensione dei processi atmosferici e dei sistemi meteorologici che portano a eventi di precipitazioni estreme. Questo, a sua volta, potrebbe aiutare a migliorare le previsioni, forse portando allo sviluppo di sistemi di allerta precoce che potrebbero salvare vite umane.

I risultati potrebbero anche migliorare la nostra comprensione di come questi eventi estremi risponderanno ai cambiamenti climatici. L'intensità e la frequenza di questi eventi di piogge intense sono aumentate negli ultimi decenni, e si prevede che la tendenza continuerà durante il riscaldamento globale.

Onde che si infrangono e trasporti di umidità

Questo studio mette in evidenza il ruolo di due processi atmosferici nella formazione di eventi di precipitazioni estreme:la rottura delle onde di Rossby e l'intenso trasporto di umidità.

Rossby onde, dette anche onde planetarie perché sorgono a causa della rotazione terrestre, sono onde che si verificano nell'oceano e nell'atmosfera scoperte per la prima volta negli anni '30 da Carl Rossby. Nell'atmosfera, Le onde di Rossby determinano in larga misura il tempo nelle regioni di media latitudine. A causa di processi non lineari, Le onde di Rossby possono amplificarsi e alla fine rompersi (come le onde dell'oceano che si muovono sulla costa).

Il trasporto intenso di umidità si riferisce a grandi masse di vapore acqueo che si muovono orizzontalmente nell'atmosfera. Il processo è stato collegato a precipitazioni estreme e inondazioni, spesso lungo le coste occidentali dei continenti. Quando il trasporto di umidità appare in una struttura di forma allungata che raggiunge lunghezze di diverse migliaia di chilometri, è meglio conosciuto come un "fiume atmosferico".

"Quando le onde di Rossby si amplificano e si infrangono, le masse d'aria fredda si intromettono dalle alte latitudini alle basse latitudini, e viceversa, " Dice De Vries. "Questo processo atmosferico può favorire un intenso trasporto di umidità, destabilizzare la troposfera, e costringere le masse d'aria a salire, che insieme favoriscono la formazione di precipitazioni estreme."

Un risultato chiave dello studio è che la gravità delle precipitazioni estreme è fortemente influenzata dalle caratteristiche dei due processi atmosferici. "Più forte è l'onda che si infrange e più intenso è il trasporto di umidità, maggiore è il volume delle precipitazioni, "dice De Vries.

Precipitazioni estreme e inondazioni catastrofiche

De Vries ha analizzato gli eventi giornalieri di precipitazioni estreme che si sono verificati in tutto il mondo tra il 1979 e il 2018. L'analisi si è concentrata su eventi su larga scala e non ha preso in considerazione precipitazioni intense di breve durata molto locali, che sono tipicamente causati da singoli temporali.

Ha scoperto che la rottura delle onde di Rossby può spiegare più del 90% degli eventi di precipitazioni estreme nel Nord America centrale e nel Mediterraneo. Sopra le zone costiere, però, oltre il 95% degli eventi di precipitazioni estreme è stato causato da un intenso trasporto di umidità, che è coerente con i risultati di precedenti studi sui fiumi atmosferici.

Una delle scoperte più interessanti è stata la scoperta di luoghi in cui i due processi combinati guidano gli eventi estremi. "È importante che il verificarsi combinato di questi due processi atmosferici può spiegare fino al 70 percento degli eventi di precipitazioni estreme nelle regioni in cui ci si aspetterebbe di meno:le regioni subtropicali secche, " De Vries dice. "Le onde che si infrangono dalle medie latitudini insolitamente lontane verso l'equatore possono attirare l'umidità dai tropici umidi nei subtropicali secchi, che alimenta le abbondanti piogge.

Lo studio ha inoltre dimostrato che i processi combinati hanno svolto un ruolo chiave in 12 eventi storici di precipitazioni estreme che hanno provocato inondazioni catastrofiche, migliaia di morti e feriti, miliardi di dollari di danni, e gli impatti socioeconomici sostenuti che durano ben oltre l'evento alluvionale. Queste inondazioni includevano il Natal, Sud Africa, alluvioni del settembre 1987; le inondazioni alpine dell'ottobre 2000; l'Uttarakhand, India, alluvioni nel giugno 2013; le inondazioni del Colorado del settembre 2013; e le inondazioni del deserto di Atacama nel marzo 2015.