L'epidemia mortale di tornado che ha colpito le comunità dall'Arkansas all'Illinois nella notte tra il 10 e l'11 dicembre 2021, è stata così insolita per durata e forza, in particolare per dicembre, che molte persone, incluso il presidente degli Stati Uniti, si stanno chiedendo quale ruolo il cambiamento climatico potrebbe aver giocato e se i tornado diventeranno più comuni in un mondo in fase di riscaldamento.

Entrambe le domande sono più facili da porre che da rispondere, ma la ricerca offre nuovi indizi.

Sono uno scienziato dell'atmosfera che studia forti tempeste convettive come i tornado e le influenze dei cambiamenti climatici. Ecco cosa mostra finora la ricerca scientifica.

I modelli climatici non possono ancora vedere i tornado, ma possono riconoscere le condizioni dei tornado

Per capire in che modo l'aumento delle temperature globali influenzerà il clima in futuro, gli scienziati utilizzano modelli informatici complessi che caratterizzano l'intero sistema terrestre, dall'energia solare che fluisce nel modo in cui il suolo risponde e tutto il resto, anno dopo anno e stagione dopo stagione. Questi modelli risolvono milioni di equazioni su scala globale. Ogni calcolo si somma, richiedendo molta più potenza di calcolo di quella che può gestire un computer desktop.

Per prevedere come cambierà il clima della Terra durante la fine del secolo, attualmente dobbiamo utilizzare una vasta scala. Pensala come la funzione di zoom su una fotocamera che guarda una montagna lontana. Puoi vedere la foresta, ma i singoli alberi sono più difficili da distinguere e una pigna in uno di quegli alberi è troppo piccola per essere vista anche quando fai esplodere l'immagine. Con i modelli climatici, più piccolo è l'oggetto, più difficile è da vedere.

I tornado e le forti tempeste che li creano sono molto al di sotto della scala tipica che i modelli climatici possono prevedere.

Quello che possiamo fare invece è guardare gli ingredienti su larga scala che rendono le condizioni mature per la formazione dei tornado.

Due ingredienti chiave per le forti tempeste sono (1) l'energia guidata dall'aria calda e umida che promuove forti correnti ascensionali e (2) la variazione della velocità e della direzione del vento, nota come wind shear, che consente alle tempeste di diventare più forti e di lunga durata. Un terzo ingrediente, che è più difficile da identificare, è un fattore scatenante per la formazione di tempeste, come una giornata molto calda, o forse un fronte freddo. Senza questo ingrediente, non tutti gli ambienti favorevoli portano a forti tempeste o tornado, ma le prime due condizioni rendono ancora più probabili forti tempeste.

Utilizzando questi ingredienti per caratterizzare la probabilità che si formino forti tempeste e tornado, i modelli climatici possono dirci qualcosa sul cambiamento del rischio.

Come è probabile che cambino le condizioni delle tempeste

Le proiezioni del modello climatico per gli Stati Uniti suggeriscono che la probabilità complessiva di ingredienti favorevoli per forti tempeste aumenterà entro la fine del 21° secolo. Il motivo principale è che il riscaldamento delle temperature accompagnato dall'aumento dell'umidità nell'atmosfera aumenta il potenziale di forti correnti ascensionali.

L'aumento delle temperature globali sta determinando cambiamenti significativi per le stagioni che tradizionalmente pensiamo come raramente producono condizioni meteorologiche avverse. Aumenti più forti dell'aria calda umida in autunno, inverno e all'inizio della primavera significano che ci saranno più giorni con ambienti favorevoli di forti temporali e quando si verificano queste tempeste, hanno il potenziale per una maggiore intensità.

Cosa mostrano gli studi su frequenza e intensità

Su aree più piccole, possiamo simulare temporali in questi climi futuri, il che ci avvicina alla risposta se si formeranno forti tempeste. Diversi studi hanno modellato le modifiche alla frequenza delle tempeste intense per comprendere meglio questo cambiamento nell'ambiente.

Negli ultimi decenni stiamo già assistendo a prove di cambiamenti verso condizioni più favorevoli per forti temporali nelle stagioni più fresche, mentre la probabilità che si formino temporali in estate sta diminuendo.

Per i tornado, le cose si complicano. Anche in una previsione altrimenti azzeccata per il giorno successivo, non vi è alcuna garanzia che si formi un tornado. Solo una piccola frazione delle tempeste prodotte in un ambiente favorevole produrrà un tornado.

Diverse simulazioni hanno esplorato cosa accadrebbe se un'epidemia di tornado o una tempesta che produce tornado si verificasse a diversi livelli di riscaldamento globale. Le proiezioni suggeriscono che tempeste più forti e che producono tornado potrebbero essere più probabili con l'aumento delle temperature globali, anche se rafforzate meno di quanto potremmo aspettarci dall'aumento dell'energia disponibile.

L'impatto di 1 grado di riscaldamento

Gran parte di ciò che sappiamo su come un clima caldo influenzi forti tempeste e tornado è regionale, principalmente negli Stati Uniti. Non tutte le regioni del mondo vedranno le modifiche agli ambienti di forti tempeste alla stessa velocità.

In uno studio recente, io e i colleghi abbiamo scoperto che il tasso di aumento negli ambienti di forti tempeste sarà maggiore nell'emisfero settentrionale e che aumenterà maggiormente alle latitudini più elevate. Negli Stati Uniti, la nostra ricerca suggerisce che per ogni 1 grado Celsius (1,8 F) di aumento delle temperature, è probabile un aumento del 14-25% degli ambienti favorevoli in primavera, autunno e inverno, con l'aumento maggiore in inverno. Ciò è dovuto principalmente all'aumento dell'energia disponibile a causa delle temperature più elevate. Tieni presente che si tratta di ambienti favorevoli, non necessariamente di tornado.

Che cosa dice sui tornado di dicembre?

Per rispondere se il cambiamento climatico ha influenzato la probabilità o l'intensità dei tornado nell'epidemia di dicembre 2021, rimane difficile attribuire un singolo evento come questo al cambiamento climatico. Anche influenze a breve termine come l'oscillazione El Niño-Sud possono complicare il quadro.

Ci sono certamente segnali che puntano nella direzione di un futuro più tempestoso, ma come questo si manifesti per i tornado è un'area di ricerca aperta.