Cambiamenti in serbo per i fiumi atmosferici

Una nuova ricerca, condotta da scienziati del Centro nazionale per la ricerca atmosferica (NSF NCAR) della National Science Foundation degli Stati Uniti, ha scoperto che le condizioni di riscaldamento aumenteranno l’evaporazione delle acque oceaniche e altereranno significativamente i fiumi atmosferici a sud. Più a nord, tuttavia, i fiumi atmosferici saranno maggiormente influenzati dall’aumento delle temperature nell’oceano e nell’atmosfera.

Anche se processi così diversi possono sembrare arcani, avranno conseguenze reali per milioni di persone. Entro il 2100, ad esempio, i fiumi atmosferici che colpiscono il Pacifico nord-occidentale potrebbero aumentare i rischi di inondazioni innalzando temporaneamente l’altezza delle acque oceaniche fino a tre volte di più rispetto alle tempeste attuali se la società continuasse a emettere gas serra a un ritmo elevato. Anche i residenti della California meridionale sperimenteranno acque più tempestose, ma non nella misura di coloro che vivono più a nord.

“Sul campo, le persone vedranno una risposta diversa tra la costa meridionale della California e il Pacifico nord-occidentale”, ha affermato Christine Shields, scienziata della NSF NCAR, co-autrice principale del nuovo studio. “Non è una situazione valida per tutti. Ci sono risposte regionali che possono essere molto diverse”.

Lo studio, in Comunicazioni sulla natura Terra e ambiente, è stato condotto da un gruppo di ricerca che comprendeva lo scienziato Hui Li, coautore principale della NSF NCAR, e altri coautori della NSF NCAR, della Texas A&M University e della Pennsylvania State University. Il lavoro è stato finanziato dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e dalla NSF.

Fiumi nel cielo

I fiumi atmosferici sono “fiumi nel cielo” lunghi e stretti che serpeggiano dalle latitudini più basse a quelle più alte, trasportando enormi quantità di acqua. I fiumi atmosferici più potenti possono scatenare piogge torrenziali e causare inondazioni diffuse, soprattutto quando si fermano su bacini idrografici vulnerabili. Ma sono anche una caratteristica vitale del ciclo idrologico della Terra, poiché spesso forniscono l’umidità necessaria e ricostituiscono i manti nevosi.

Ricerche precedenti hanno dimostrato che è probabile che il cambiamento climatico renda i fiumi atmosferici più grandi e più forti, causando potenzialmente più caos nelle comunità vulnerabili. Come nel caso di altri tipi di tempeste, un clima più caldo significa che l’atmosfera può trattenere più umidità, aumentando così la quantità di precipitazioni che una tempesta può rilasciare.

Nel nuovo studio, Shields, Li e i loro coautori si sono concentrati sugli impatti dei fiumi atmosferici del Pacifico sulla regione superiore dell’oceano. Volevano ottenere informazioni su come le future tempeste potrebbero influenzare le variabili oceaniche come la temperatura e l’altezza della superficie e il mescolamento delle acque a diverse profondità. Tali variabili hanno implicazioni per la pesca e le comunità costiere.

Per simulare i futuri fiumi atmosferici, il gruppo di ricerca ha utilizzato una versione ad alta risoluzione del modello del sistema climatico comunitario basato sull’NSF NCAR. Ciò ha consentito loro di ottenere una visione insolitamente dettagliata dei processi atmosferici ogni 25 chilometri (circa 16 miglia) e una visione ancora più dettagliata dei processi oceanici ogni 10 chilometri (6 miglia): una simulazione così precisa da poter ricreare i singoli vortici oceanici. Le simulazioni hanno richiesto grandi quantità di calcoli e gli scienziati ne hanno eseguite alcune sul supercomputer Derecho presso il NSF NCAR-Wyoming Supercomputing Center.

Con sorpresa degli scienziati, le simulazioni hanno rivelato che un clima in riscaldamento avrà impatti molto diversi sui fiumi atmosferici in diverse località lungo la costa occidentale e, potenzialmente, in altre regioni del mondo.

I fiumi atmosferici attualmente sono guidati in parte dall’evaporazione delle acque oceaniche, che raffredda temporaneamente l’atmosfera e spinge avanti le tempeste. In un mondo più caldo, questo processo sarà amplificato per un tipo di fiume atmosferico, noto come “Pineapple Express”, che solca la California meridionale.

Ma i fiumi atmosferici che si riversano nella California settentrionale e nel Pacifico nordoccidentale inizieranno invece a essere influenzati da temperature più calde sia nell’atmosfera che nell’oceano. Queste temperature alimenteranno tempeste più potenti e porteranno ad un drammatico aumento dell’altezza del livello del mare per diversi giorni mentre il fiume atmosferico si avvicina alla costa e approda.

Sebbene siano necessarie ulteriori ricerche per individuare la ragione di questi diversi effetti, Shields ha osservato che i fiumi atmosferici sono influenzati da processi diversi anche nel clima attuale. Il Pineapple Express, ad esempio, si muove lungo un getto subtropicale di aria molto umida dalle Hawaii alla California meridionale. Al contrario, i fiumi atmosferici a nord sono spesso collegati a un getto d’aria polare meno umido. Tendono ad essere più ventosi e tortuosi rispetto al Pineapple Express.

Indipendentemente dai processi, le comunità vulnerabili della costa occidentale possono aspettarsi che le tempeste cambino e diventino più potenti.

“I fiumi atmosferici sono come i cicloni tropicali in quanto raccolgono venti potenti e trasportano enormi quantità di acqua che possono devastare le infrastrutture locali”, ha affermato Shields. “Le comunità devono capire come cambieranno in futuro in modo da potersi adattare e pianificare.”

La modellazione ha anche mostrato che i complessi effetti a valle e a monte dei fiumi atmosferici sulla regione superiore dell’oceano si evolveranno man mano che il clima si riscalda.

“I forti venti e le precipitazioni legati ai fiumi atmosferici possono avere un impatto significativo sulla superficie dell’oceano, influenzando potenzialmente le dinamiche oceaniche e gli ecosistemi su scale spaziali più ampie e tempi più lunghi rispetto al presente”, ha affermato Li. “È importante comprendere l’influenza dei fiumi atmosferici sul clima attuale e come potrebbero cambiare in futuro.”