Otto giorni fa, ha piovuto sull'Oceano Pacifico occidentale vicino al Giappone. Non c'era niente di particolarmente straordinario in questo evento di pioggia, eppure ha fatto grandi onde due volte.

Primo, ha disturbato l'atmosfera nel modo giusto per innescare un'ondulazione nella corrente a getto - un fiume di venti molto forti nell'alta atmosfera - che gli scienziati dell'atmosfera chiamano onda di Rossby (o onda planetaria). Quindi l'onda è stata guidata verso est dalla corrente a getto verso il Nord America.

Lungo la strada l'onda si è amplificata, finché non si è rotto proprio come fa un'onda oceanica quando si avvicina alla riva. Quando l'onda si è rotta, ha creato una regione di alta pressione che è rimasta stazionaria sul nord-ovest nordamericano per la scorsa settimana.

È qui che il nostro innocuo evento di pioggia ha fatto di nuovo ondate:la regione chiusa di aria ad alta pressione ha scatenato una delle ondate di calore più straordinarie che abbiamo mai visto, record di temperatura strepitosi nel Pacifico nord-occidentale degli Stati Uniti e nel Canada occidentale fino all'Artico. Lytton in British Columbia ha colpito 49,6 questa settimana prima di subire un devastante incendio".

Cosa provoca un'ondata di caldo?

Anche se questa ondata di caldo è stata straordinaria in molti modi, la sua nascita ed evoluzione ha seguito una ben nota sequenza di eventi che generano ondate di calore.

Le ondate di calore si verificano quando c'è un'alta pressione dell'aria a livello del suolo. L'alta pressione è il risultato dell'affondamento dell'aria nell'atmosfera. Mentre l'aria scende, la pressione aumenta, comprimendo l'aria e riscaldandola, proprio come in una pompa da bici.

L'aria che affonda ha un grande effetto riscaldante:la temperatura aumenta di 1 grado ogni 100 metri di aria che viene spinta verso il basso.

I sistemi ad alta pressione sono una parte intrinseca di un'onda di Rossby atmosferica, e viaggiano insieme all'onda. Le ondate di calore si verificano quando i sistemi ad alta pressione smettono di muoversi e colpiscono una particolare regione per un tempo considerevole.

Quando questo accade, il riscaldamento dell'aria per il solo sprofondamento può essere ulteriormente intensificato dal riscaldamento dell'aria dal terreno, che è particolarmente potente se il terreno era già asciutto. Negli Stati Uniti nordoccidentali e nel Canada occidentale, le ondate di calore sono aggravate dal riscaldamento prodotto dall'affondamento dell'aria dopo aver attraversato le Montagne Rocciose.

Come le onde di Rossby guidano il tempo

Questo lascia due domande:cosa rende un sistema ad alta pressione, e perché smette di muoversi?

Come abbiamo accennato sopra, un sistema ad alta pressione è solitamente parte di un tipo specifico di onda nell'atmosfera:un'onda di Rossby. Queste onde sono molto comuni, e si formano quando l'aria viene spostata a nord o a sud dalle montagne, altri sistemi meteorologici o grandi aree di pioggia.

Le onde di Rossby sono i principali fattori meteorologici al di fuori dei tropici, compreso il tempo variabile nella metà meridionale dell'Australia. Occasionalmente, le onde diventano così grandi che si rovesciano su se stesse e si infrangono. La rottura delle onde è intimamente coinvolta nel renderle stazionarie.

È importante sottolineare che proprio come per il recente evento, i semi per le onde di Rossby che scatenano le ondate di calore si trovano a diverse migliaia di chilometri a ovest della loro posizione. Quindi per l'America nordoccidentale, quello è il Pacifico occidentale. Le ondate di calore australiane sono in genere innescate da eventi nell'Atlantico a ovest dell'Africa.

Un'altra caratteristica importante delle ondate di calore è che sono spesso accompagnate da precipitazioni elevate in prossimità dell'Equatore. Quando l'Australia sudorientale sperimenta ondate di caldo, l'Australia settentrionale è spesso soggetta a pioggia. Questi eventi di pioggia non sono solo effetti collaterali, ma migliorano e prolungano attivamente le ondate di calore.

Cosa significherà il cambiamento climatico per le ondate di calore?

Comprendere i meccanismi di ciò che causa le ondate di calore è molto importante se vogliamo sapere come potrebbero cambiare man mano che il pianeta diventa più caldo.

Sappiamo che l'aumento dell'anidride carbonica nell'atmosfera sta aumentando la temperatura media della superficie terrestre. Però, mentre questo riscaldamento medio fa da sfondo alle ondate di caldo, le temperature estremamente elevate sono prodotte dai movimenti dell'atmosfera di cui abbiamo parlato prima.

Quindi, per sapere come cambieranno le ondate di calore man mano che il nostro pianeta si riscalda, abbiamo bisogno di sapere come il clima che cambia influenza gli eventi meteorologici che produrre loro. Questa è una domanda molto più difficile che conoscere il cambiamento della temperatura media globale.

Come cambieranno gli eventi che seminano le onde di Rossby? Come cambieranno le correnti a getto? Altre onde diventeranno abbastanza grandi da infrangersi? I sistemi ad alta pressione rimarranno in un posto più a lungo? Le precipitazioni associate diventeranno più intense, e come potrebbe influire sulle ondate di calore stesse?

Le nostre risposte a queste domande sono finora alquanto rudimentali. Ciò è in gran parte dovuto al fatto che alcuni dei processi chiave coinvolti sono troppo dettagliati per essere inclusi esplicitamente negli attuali modelli climatici su larga scala.

I modelli climatici concordano sul fatto che il riscaldamento globale cambierà la posizione e la forza delle correnti a getto. Però, i modelli non sono d'accordo su cosa accadrà alle onde di Rossby.

Dal cambiamento climatico al cambiamento climatico

C'è una cosa che sappiamo per certo:dobbiamo migliorare il nostro gioco per capire come tempo metereologico sta cambiando mentre il nostro pianeta si riscalda, perché il tempo è ciò che ha il maggiore impatto sugli esseri umani e sui sistemi naturali.

Per fare questo, avremo bisogno di costruire modelli computerizzati del clima mondiale che includano esplicitamente alcuni dei minimi dettagli del tempo. (Dai dettagli precisi, intendiamo qualsiasi cosa circa un chilometro.) Ciò a sua volta richiederà investimenti in enormi quantità di potenza di calcolo per strumenti come il nostro modello climatico nazionale, l'Australian Community Climate and Earth System Simulator (ACCESS), e i progetti di infrastrutture di calcolo e modellazione della National Collaborative Research Infrastructure Strategy (NCRIS) che la supportano.

Avremo anche bisogno di abbattere i confini artificiali tra tempo e clima che esistono nella nostra ricerca, la nostra educazione e la nostra conversazione pubblica.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.