Nella stagione invernale 2022-2023 della California, lo stato ha dovuto affrontare nove fiumi atmosferici (AR) che hanno portato a inondazioni estreme, frane e interruzioni di corrente:la durata più lunga di condizioni AR continue negli ultimi 70 anni. Gli scienziati del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) hanno recentemente condotto uno studio utilizzando l'apprendimento automatico per comprendere meglio questi complessi sistemi meteorologici, scoprendo che è più probabile che fiumi con un'atmosfera più intensa si verifichino in successione in un breve periodo di tempo.
Un articolo pubblicato su Comunicazioni Terra e Ambiente dettaglia i loro risultati.
Il clima invernale della California è in gran parte definito da questi fiumi atmosferici:regioni lunghe e strette nell'atmosfera che trasferiscono il vapore acqueo dai tropici, più comunemente associati alla costa occidentale proveniente dall'Oceano Pacifico. Quando approdano (cioè passano sulla terra), possono rilasciare enormi quantità di pioggia e neve. Gli effetti catastrofici ambientali ed economici degli AR evidenziano l'urgenza di studiarli, soprattutto alla luce dei cambiamenti climatici della Terra.
"È probabile che gli eventi atmosferici dei fiumi peggiorino con l'aumento delle temperature", ha spiegato Yang Zhou, scienziato dell'EESA (Earth and Environmental Sciences Area) e autore principale della pubblicazione. "Studiando come e perché si verificano eventi più densi, possiamo cercare di aiutare la California a essere meglio preparata."
Sebbene i fiumi atmosferici siano ampiamente studiati, la scienza dietro gli eventi AR consecutivi è rimasta in gran parte un mistero. Zhou, insieme agli scienziati senior del Berkeley Lab William Collins e Michael Wehner, hanno cercato di studiare il comportamento dell'AR utilizzando cluster, gruppi di approdi AR avvenuti in una regione specifica in un periodo di tempo relativamente breve. Il team ha utilizzato l'apprendimento automatico per identificare questi cluster, studiandone le caratteristiche, l'impatto e i collegamenti con le circolazioni atmosferiche.
Per fare ciò, i ricercatori si sono concentrati su quanti “giorni” di AR, che si verificano quando gli AR cadono sulla terra della costa occidentale e rilasciano precipitazioni, si sono verificati nel periodo di tempo del cluster. Questa è chiamata "densità del cluster". Ad esempio, un cluster di cinque giorni più denso avrebbe quattro dei cinque giorni come giorni AR, mentre un cluster meno denso avrebbe due dei cinque giorni come giorni AR.
"I nostri risultati mostrano che è più probabile che si verifichino eventi AR più intensi con cluster AR più densi", ha spiegato Zhou. "Ciò significa che non solo c'è meno tempo a disposizione per il recupero del territorio tra un evento e l'altro, ma che i singoli eventi stessi sono più estremi. Ciò rende l'effetto complessivo dei cluster AR densamente distribuiti ancora più grave."
Il team ha anche studiato come la densità dei cluster influenzi la gravità delle conseguenze sul territorio, dimostrando che cluster più densi provocano maggiori inondazioni e danni alle infrastrutture e agli ecosistemi. Questo perché il terreno ha meno tempo per riprendersi poiché le forti piogge continuano a verificarsi con pause più brevi.
Hanno anche studiato il modo in cui i modelli atmosferici influenzano gli ammassi, scoprendo che specifiche condizioni atmosferiche relative alla pressione e ai venti erano più favorevoli alla formazione di ammassi densi in un mondo più caldo.
Conoscere le condizioni atmosferiche che tipicamente danno luogo a densi cluster AR e sapere che è più probabile che si verifichino eventi AR estremi nei cluster AR può aiutare a informare gli scienziati che prevedono questi eventi anni e decenni nel futuro e le comunità che cercano di prepararsi per loro.