Kiwook Kim¹, Myong-In Lee¹, Daehyun Kang² e Adam A. Scaife³˒⁴
La prevedibilità della circolazione atmosferica invernale sul settore euro-atlantico rappresenta da decenni una delle sfide più complesse della climatologia dinamica e della previsione stagionale. A differenza delle regioni tropicali, nelle quali una quota relativamente elevata della variabilità climatica è legata a processi oceanico-atmosferici lentamente evolutivi, le medie latitudini sono dominate da una componente caotica molto più pronunciata. Tra i principali protagonisti di questa variabilità figura la North Atlantic Oscillation, o NAO, il modo dominante della circolazione atmosferica invernale sul Nord Atlantico, capace di modificare la posizione e l’intensità del jet stream, la traiettoria delle perturbazioni, la distribuzione delle precipitazioni e delle temperature su vaste porzioni dell’Europa e del Nord America. Per questa ragione, comprendere quali componenti del sistema climatico possano fornire un segnale prevedibile alla NAO costituisce un problema di enorme importanza non soltanto scientifica, ma anche applicativa. Il nuovo studio di Kiwook Kim, Myong-In Lee, Daehyun Kang e Adam A. Scaife, pubblicato il 27 agosto 2026 su Communications Earth & Environment, introduce in questo quadro un risultato particolarmente significativo: gli eventi di El Niño del Pacifico centrale, o Central Pacific El Niño, sembrano creare condizioni nelle quali la NAO diventa sensibilmente più prevedibile grazie al rafforzamento di una specifica teleconnessione che collega il Pacifico settentrionale al Nord Atlantico.
Questo risultato assume particolare rilevanza perché la letteratura scientifica degli ultimi due decenni ha progressivamente abbandonato l’idea di ENSO come fenomeno caratterizzato da una struttura spaziale sostanzialmente uniforme. Gli eventi di El Niño possono infatti presentare configurazioni notevolmente differenti. Kao e Yu, in un importante studio pubblicato nel 2009 sul Journal of Climate, distinsero formalmente una tipologia Eastern Pacific, caratterizzata dalle anomalie termiche più intense nel Pacifico equatoriale orientale, e una tipologia Central Pacific, nella quale le anomalie della temperatura superficiale oceanica risultano maggiormente concentrate nella parte centrale del bacino tropicale. Le due configurazioni non rappresentano semplicemente versioni geograficamente traslate dello stesso fenomeno: differiscono nella struttura oceanica, nell’accoppiamento atmosfera-oceano, nella distribuzione della convezione tropicale e, soprattutto, nella capacità di eccitare differenti risposte atmosferiche a distanza. Successivi lavori sulla cosiddetta ENSO diversity hanno ulteriormente evidenziato come posizione, intensità ed evoluzione delle anomalie tropicali possano modificare profondamente le teleconnessioni extratropicali.
È proprio questa diversità ad assumere un ruolo centrale nel lavoro di Kim e colleghi. Gli autori non si limitano infatti a chiedersi se El Niño influenzi la NAO, ma analizzano separatamente la risposta atmosferica associata alle differenti configurazioni dell’ENSO, concentrandosi soprattutto sull’asimmetria tra Central Pacific El Niño e Central Pacific La Niña. L’analisi utilizza diversi sistemi previsionali e sperimentali, comprendenti gli hindcast multimodello dei sistemi stagionali del Copernicus Climate Change Service, le simulazioni del Decadal Climate Prediction Project, il sistema CESM2 Seasonal-to-Multiyear Large Ensemble, un modello deterministico ridotto denominato Extended Recharge Oscillator 2 e specifici esperimenti Pacific Pacemaker realizzati con CESM2. A questi strumenti viene inoltre affiancata un’analisi delle simulazioni CMIP6 per valutare come il meccanismo potrebbe modificarsi in un clima più caldo. L’utilizzo congiunto di osservazioni, rianalisi, modelli previsionali, simulazioni accoppiate ed esperimenti nei quali le condizioni del Pacifico vengono artificialmente vincolate costituisce uno degli aspetti più robusti dello studio, perché permette di affrontare la questione da prospettive indipendenti.
Il risultato fondamentale è che la capacità dei modelli di prevedere la NAO aumenta significativamente durante gli inverni caratterizzati da Central Pacific El Niño. Ma questo non significa che un El Niño del Pacifico centrale determini automaticamente una specifica fase della NAO. Tale distinzione è essenziale. ENSO non funziona come un semplice interruttore attraverso il quale a un’anomalia positiva nel Pacifico debba necessariamente corrispondere una NAO negativa o positiva. Ciò che Kim e colleghi identificano è piuttosto un aumento della quota di variabilità nordatlantica che diventa riconducibile a una forzante remota e quindi, almeno in parte, prevedibile. In altre parole, durante alcuni eventi CP El Niño l’atmosfera del Nord Atlantico sembra essere meno dominata esclusivamente dal rumore caotico interno e maggiormente vincolata a una sequenza coerente di anomalie provenienti dal Pacifico. Questo concetto è particolarmente importante nella previsione stagionale: prevedibilità e segno della previsione sono due problemi differenti. Un determinato stato climatico può aumentare la prevedibilità della NAO senza obbligarla sempre ad assumere lo stesso segno.
Il collegamento individuato dagli autori passa innanzitutto attraverso il Pacifico settentrionale e, in particolare, attraverso la regione aleutinica. Durante gli eventi CP El Niño aumenta significativamente la variabilità sia della pressione atmosferica sia delle temperature superficiali oceaniche nel settore delle Aleutine. Per quantificare questa relazione gli autori introducono un indice delle SST aleutiniche, calcolato nella regione compresa approssimativamente tra 30° e 50°N e tra 160° e 130°W. Questa regione emerge come una sorta di ponte dinamico tra il forcing tropicale e la circolazione atlantica. Durante CP El Niño, la relazione osservata tra le SST aleutiniche e la successiva NAO risulta significativa, con una correlazione pari a circa 0,51 nei 18 eventi analizzati; nei 18 casi CP La Niña, invece, la correlazione scende a circa −0,21 e non risulta statisticamente significativa. È quindi evidente una marcata asimmetria dinamica tra le due fasi, elemento che aiuta a comprendere perché correlazioni calcolate indiscriminatamente sull’intera serie storica ENSO-NAO possano risultare relativamente deboli o instabili.
Questo problema della non linearità delle teleconnessioni ENSO verso il Nord Atlantico non è nuovo. Jiménez-Esteve e Domeisen hanno mostrato come il percorso troposferico attraverso cui ENSO influenza il settore nordatlantico sia fortemente non lineare e come le risposte associate a El Niño e La Niña non debbano necessariamente presentare strutture perfettamente opposte. Il forcing tropicale genera anomalie convettive e divergenza nella troposfera superiore, eccitando onde di Rossby che si propagano verso le medie latitudini; la loro traiettoria dipende però dalla posizione dei jet stream, dallo stato medio dell’atmosfera e dall’interazione con le perturbazioni sinottiche. Questo significa che piccole differenze nella posizione della sorgente tropicale delle onde possono produrre differenze considerevoli nella risposta finale sul Nord Atlantico.
Nel caso individuato da Kim e colleghi, durante CP El Niño le anomalie atmosferiche nella media troposfera del Pacifico equatoriale e del Pacifico settentrionale interagiscono con il jet climatologico generando un’anomala divergenza nella parte superiore della troposfera. Il Pacific jet agisce quindi come una vera e propria guida d’onda, favorendo la propagazione delle perturbazioni verso est. Contemporaneamente, le SST anomale nella regione aleutinica contribuiscono a modificare i flussi di calore e il riscaldamento diabatico dell’atmosfera sovrastante, rafforzando l’instabilità baroclina. Ne consegue una modificazione della storm track, cioè del corridoio preferenziale seguito dai sistemi perturbati delle medie latitudini. Secondo lo studio, durante CP El Niño l’attività della storm track tende ad intensificarsi e a spostarsi verso nord dal Pacifico nordorientale, propagando la propria influenza attraverso il Nord America fino al settore nordatlantico. La struttura risultante delle anomalie di geopotenziale a 500 hPa presenta una sorprendente somiglianza con il pattern associato alla NAO: gli autori calcolano una correlazione spaziale di circa 0,89, indicando una forte corrispondenza tra il segnale generato dal collegamento Pacifico-Aleutine-Atlantico e la struttura atmosferica caratteristica della NAO.
Anche la sequenza temporale è significativa. Le anomalie delle SST aleutiniche iniziano a emergere già durante l’autunno boreale; successivamente modificano il riscaldamento diabatico e la circolazione atmosferica sul Pacifico nordorientale tra l’inizio e la parte centrale dell’inverno. La risposta si propaga poi verso valle fino a influenzare maggiormente la NAO e la storm track atlantica durante gennaio e febbraio. Dal punto di vista della previsione stagionale, questa successione rappresenta precisamente ciò che si ricerca in una sorgente di prevedibilità: una variabile oceanica relativamente persistente, osservabile con anticipo, capace di influenzare un sistema atmosferico molto più rapidamente variabile.
Le evidenze provenienti dai sistemi previsionali rafforzano ulteriormente questa interpretazione. Analizzando molti sottocampioni degli ensemble, Kim e colleghi mostrano che i sistemi che rappresentano meglio l’accoppiamento tra SST aleutiniche e NAO tendono anche a prevedere meglio la NAO stessa. La relazione tra intensità della teleconnessione ALSST-NAO e abilità previsionale raggiunge una correlazione di circa 0,48 nel multimodello stagionale C3S e 0,51 nel multimodello DCPP. Non si tratta quindi soltanto di un aumento della variabilità atmosferica durante CP El Niño: il segnale sembra contenere effettivamente informazioni utilizzabili dai sistemi previsionali.
Questi risultati si inseriscono in un percorso scientifico iniziato molti anni prima. Scaife e collaboratori dimostrarono nel 2014 che la NAO invernale e diverse caratteristiche del clima europeo e nordamericano potevano essere previste con abilità significativa a diversi mesi di distanza, mostrando al tempo stesso che i modelli tendevano a produrre un segnale prevedibile troppo debole rispetto a quello osservato. Questo comportamento ha contribuito allo sviluppo del concetto di signal-to-noise paradox, secondo cui alcuni modelli possono essere capaci di prevedere la fase osservata della circolazione meglio di quanto la debolezza del loro segnale ensemble lascerebbe teoricamente attendere. Successivamente Dunstone e colleghi mostrarono che una componente della NAO poteva essere prevedibile persino con circa un anno di anticipo, individuando proprio nella variabilità tropicale del Pacifico una delle potenziali sorgenti di tale abilità.
Uno degli aspetti più interessanti del nuovo studio del 2026 è quindi la possibilità di spiegare almeno una parte di quella prevedibilità ancora “nascosta” identificata dalle precedenti generazioni di sistemi stagionali. Non basta che un modello rappresenti correttamente El Niño: deve simulare anche la posizione delle anomalie di SST, la risposta delle Aleutine, l’interazione atmosfera-oceano nel Pacifico settentrionale, il jet del Pacifico, la storm track e infine la propagazione dell’anomalia verso il bacino atlantico. Una rappresentazione imperfetta anche di uno solo di questi anelli può indebolire drasticamente il segnale finale. Un lavoro del 2025 ha infatti evidenziato come gli errori nel rapporto segnale-rumore delle previsioni euro-atlantiche siano strettamente collegati alla debolezza con cui molti modelli riproducono la teleconnessione ENSO-Atlantico e ai bias climatologici nella posizione e nella dinamica dei jet del Pacifico settentrionale e del Nord Atlantico.
Alla via troposferica descritta da Kim e colleghi deve inoltre essere affiancato un secondo importante percorso attraverso la stratosfera. Numerosi studi hanno mostrato che El Niño può alterare la propagazione verticale delle onde planetarie, favorendo mediamente un indebolimento del vortice polare stratosferico boreale. Le anomalie stratosferiche possono successivamente propagarsi verso il basso e modificare la circolazione troposferica, aumentando la probabilità di configurazioni associate alla fase negativa dell’Arctic Oscillation e della NAO. La review di Domeisen del 2019 ha mostrato in maniera dettagliata come questa teleconnessione costituisca una possibile sorgente di prevedibilità su scale temporali comprese tra settimane e mesi. È però fondamentale sottolineare che la risposta non è deterministica: la frequenza degli eventi estremi del vortice polare, la presenza o meno di sudden stratospheric warmings e lo stato iniziale della stratosfera possono modificare sostanzialmente il segnale osservato alla superficie.
Il nuovo lavoro non contraddice questa interpretazione; piuttosto aggiunge un importante meccanismo troposferico. Gli autori riconoscono esplicitamente il possibile ruolo della stratosfera e delle connessioni tra Aleutian Low, Arctic Oscillation e vortice polare, ma concentrano l’analisi sull’accoppiamento oceanico-atmosferico troposferico. Ne emerge quindi un quadro nel quale la teleconnessione ENSO-NAO non deve essere immaginata come un’unica catena causale. Possono esistere simultaneamente una via troposferica, attraverso onde di Rossby, jet e storm track, e una via stratosferica, attraverso la modulazione del vortice polare e il successivo accoppiamento verso il basso. La prevalenza dell’una o dell’altra può variare da inverno a inverno, contribuendo alla grande variabilità osservata della risposta europea a ENSO.
Un’ulteriore implicazione riguarda il cambiamento climatico. Utilizzando simulazioni CMIP6, Kim e colleghi confrontano il periodo storico 1959–2014 con il periodo 2044–2099 nello scenario SSP5-8.5. I risultati suggeriscono che un aumento della frequenza degli eventi CP El Niño potrebbe creare più frequentemente condizioni favorevoli all’attivazione della teleconnessione tra SST aleutiniche e NAO. Tale conclusione deve tuttavia essere interpretata con cautela, come sottolineano gli stessi autori, perché le proiezioni future dell’ENSO presentano ancora notevoli differenze tra modelli. Numerose simulazioni climatiche suggeriscono un aumento della variabilità ENSO o della probabilità di eventi El Niño intensi in un clima più caldo, ma la risposta dipende profondamente dall’evoluzione dello stato medio del Pacifico tropicale, la cui rappresentazione costituisce ancora una delle maggiori fonti di incertezza nei modelli climatici.
L’elemento forse più rilevante per l’interpretazione delle future previsioni stagionali europee è che non sarebbe corretto utilizzare il semplice valore dell’indice Niño 3.4 come indicatore sufficiente della possibile risposta nordatlantica. Due eventi con identica intensità media nel Niño 3.4 possono presentare distribuzioni spaziali delle anomalie termiche molto differenti e produrre teleconnessioni altrettanto differenti. Diventa quindi necessario osservare la posizione longitudinale del massimo riscaldamento, l’evoluzione della regione Niño 4, la struttura della convezione tropicale, la risposta dell’Aleutian Low, le SST del Pacifico settentrionale, la configurazione dei jet stream, lo stato della storm track atlantica e, contemporaneamente, quello del vortice polare stratosferico. È precisamente questa visione multidimensionale che permette di superare interpretazioni troppo semplicistiche del tipo “El Niño uguale inverno mite” oppure “El Niño uguale NAO negativa”.
Un ulteriore studio pubblicato nel marzo 2026 da Kim, Lee, Scaife e collaboratori ha inoltre mostrato che anche le transizioni di fase dell’ENSO possono contenere informazioni utili alla previsione della NAO addirittura con un anno di anticipo. In quel caso il meccanismo proposto coinvolgeva la propagazione verso nord di anomalie del momento angolare atmosferico, capaci di organizzare dinamicamente la risposta della circolazione extratropicale. L’accostamento dei due lavori è particolarmente interessante: indica che la prevedibilità nordatlantica non dipende soltanto dall’ampiezza istantanea dell’ENSO, ma anche dalla sua tipologia spaziale, dalla sua evoluzione temporale e dalle modalità con cui il segnale tropicale viene trasferito alle medie latitudini.
Per l’Europa e il Mediterraneo le implicazioni sono considerevoli. La NAO controlla in larga misura la posizione media della storm track nordatlantica e quindi la frequenza con cui le perturbazioni raggiungono il continente europeo. Una NAO fortemente positiva tende ad associarsi a un flusso occidentale più intenso verso l’Europa centro-settentrionale, mentre le regioni mediterranee possono trovarsi più frequentemente sotto condizioni relativamente stabili e asciutte; una NAO negativa favorisce invece uno spostamento meridionale del corridoio perturbato, aumentando in numerosi casi la probabilità di precipitazioni sull’Europa meridionale e sul Mediterraneo, mentre le regioni settentrionali possono essere maggiormente esposte alle irruzioni fredde. Sono però relazioni probabilistiche e non deterministiche, modificate continuamente dalla posizione precisa dei centri d’azione, dall’Atlantic Ridge, dallo Scandinavian Blocking, dall’East Atlantic pattern, dalla stratosfera e dalle condizioni oceaniche circostanti. Proprio per questo un aumento della prevedibilità della NAO rappresenterebbe un progresso molto importante per le previsioni stagionali europee.
Il contributo di Kim, Lee, Kang e Scaife porta quindi a una conclusione di notevole interesse: la “memoria” utile a prevedere parte dell’inverno nordatlantico può risiedere migliaia di chilometri più a ovest, nelle anomalie oceaniche del Pacifico tropicale e settentrionale. Il Central Pacific El Niño può predisporre una sequenza dinamicamente coerente nella quale il forcing tropicale modifica la circolazione del Pacifico settentrionale, intensifica la variabilità delle SST aleutiniche, altera la propagazione delle onde e l’attività delle storm track e trasferisce infine un segnale organizzato verso il Nord Atlantico. Quando questa catena viene rappresentata correttamente dai modelli, la quota prevedibile della NAO aumenta sensibilmente. Lo studio del 2026 non rende quindi la NAO improvvisamente deterministica, né risolve completamente il problema della previsione invernale europea; mostra però che una parte importante della sua apparente imprevedibilità può derivare dal fatto che finora i modelli non hanno sempre rappresentato con sufficiente accuratezza l’intera architettura delle teleconnessioni Pacifico-Atlantico.
In questa prospettiva, il progresso delle previsioni stagionali passerà sempre più dalla capacità di considerare l’ENSO non come un semplice indice numerico, ma come un fenomeno tridimensionale e dinamicamente diversificato, nel quale posizione delle anomalie oceaniche, distribuzione della convezione, stato del Pacifico settentrionale, jet stream, storm track e stratosfera costituiscono componenti di un unico sistema accoppiato. Il lavoro di Kim e colleghi fornisce quindi una nuova chiave interpretativa della prevedibilità invernale: non è soltanto sapere se arriverà El Niño a essere importante, ma capire quale El Niño si formerà, dove sarà concentrato il massimo riscaldamento e attraverso quali percorsi atmosferici il suo segnale riuscirà a raggiungere il Nord Atlantico. È probabilmente proprio in questa distinzione che si trova una delle strade più promettenti per migliorare, negli anni futuri, la capacità di prevedere la NAO e quindi una parte sostanziale della variabilità climatica invernale europea.
El Niño del Pacifico centrale e prevedibilità della NAO: il ruolo delle teleconnessioni Pacifico–Atlantico nel clima invernale dell’Emisfero Settentrionale
La North Atlantic Oscillation rappresenta uno degli elementi fondamentali attraverso cui la variabilità atmosferica delle medie e alte latitudini dell’Emisfero Settentrionale si manifesta durante la stagione invernale. La NAO descrive principalmente le variazioni del gradiente di pressione tra la regione subtropicale dell’Atlantico settentrionale, prossima al massimo delle Azzorre, e il settore subpolare dominato climatologicamente dalla depressione islandese. Le oscillazioni di questo gradiente sono strettamente associate alla posizione, all’intensità e alla struttura della corrente a getto nordatlantica e della storm track, con conseguenze dirette sulla distribuzione delle temperature, delle precipitazioni, dei venti e degli eventi estremi tra Nord America, Atlantico ed Europa. La sua importanza climatica è quindi considerevole: una fase fortemente positiva o negativa della NAO può modificare per settimane o mesi la probabilità di determinate configurazioni meteorologiche, influenzando non soltanto le anomalie climatiche medie stagionali, ma anche la frequenza di tempeste, episodi di freddo, precipitazioni intense e condizioni anormalmente miti. Proprio questa rilevanza rende la previsione della NAO uno degli obiettivi centrali della moderna climatologia stagionale. Il recente lavoro di Kim, Lee, Kang e Scaife, pubblicato nel 2026 su Communications Earth & Environment, introduce in questo contesto un risultato particolarmente significativo: gli eventi di El Niño con massimo riscaldamento localizzato nel Pacifico equatoriale centrale possono aumentare sensibilmente la prevedibilità della NAO, rafforzando un percorso di teleconnessione che coinvolge il Pacifico settentrionale, la regione aleutinica e infine il Nord Atlantico.
Il problema della prevedibilità della NAO è particolarmente interessante perché per molto tempo la variabilità atmosferica invernale del Nord Atlantico è stata considerata largamente dominata dalla dinamica interna e caotica dell’atmosfera. Il comportamento delle perturbazioni barocline, le interazioni tra eddies e flusso medio e le variazioni spontanee della corrente a getto producono infatti una notevole variabilità anche in assenza di cambiamenti significativi nelle forzanti esterne. Negli ultimi quindici anni, tuttavia, i sistemi di previsione stagionale hanno dimostrato che una componente della NAO è effettivamente prevedibile con diversi mesi di anticipo. Scaife e collaboratori mostrarono già nel 2014 che un moderno sistema stagionale poteva riprodurre con abilità significativa le variazioni interannuali della NAO, della storminess, della temperatura superficiale e della velocità del vento sul settore euro-atlantico. Gli autori sottolineavano tuttavia come le sorgenti di prevedibilità fossero rappresentate solo parzialmente dai modelli, suggerendo l’esistenza di una quota di informazione potenzialmente utilizzabile ma non completamente espressa nell’ampiezza della risposta modellistica.
Questa apparente contraddizione è alla base del cosiddetto signal-to-noise paradox. Nei sistemi stagionali, infatti, è stato osservato che la correlazione tra la previsione dell’ensemble e l’atmosfera reale può essere sorprendentemente elevata, mentre i singoli membri dell’ensemble mostrano tra loro una relazione molto più debole. In termini fisici, l’atmosfera reale sembra rispondere con maggiore intensità alle sorgenti prevedibili rispetto a quanto facciano i modelli. Il problema non consiste quindi necessariamente in un’incapacità assoluta di identificare il segnale corretto, ma può riguardare la sottostima dell’ampiezza della risposta atmosferica prevedibile rispetto alla variabilità interna simulata. È proprio in questo contesto che acquistano particolare importanza le teleconnessioni provenienti dal Pacifico tropicale: se i modelli riproducono correttamente lo stato dell’ENSO ma sottostimano il modo in cui tale forcing viene trasferito verso il Nord Atlantico, una parte della prevedibilità reale della NAO può rimanere nascosta all’interno del rumore dell’ensemble. Lo studio di Kim e colleghi affronta esattamente questa possibilità, cercando di identificare quale componente dell’ENSO sia maggiormente efficace nel generare un segnale nordatlantico prevedibile.
Un passaggio essenziale consiste nel superare la rappresentazione dell’ENSO come fenomeno unitario. Gli studi di Kao e Yu hanno contribuito in maniera fondamentale alla distinzione tra ENSO del Pacifico orientale, Eastern Pacific ENSO, ed ENSO del Pacifico centrale, Central Pacific ENSO. Nel primo caso le maggiori anomalie della temperatura superficiale dell’oceano si estendono verso il Pacifico equatoriale orientale e la costa sudamericana, accompagnandosi a modificazioni su larga scala della termoclina e dei venti equatoriali. Nel secondo caso le anomalie oceaniche tendono invece a concentrarsi maggiormente nel Pacifico centrale e presentano una struttura dinamica differente, con un ruolo relativamente maggiore dei processi atmosferici e dell’accoppiamento locale oceano-atmosfera. Kao e Yu mostrarono inoltre che le due configurazioni presentano differenti evoluzioni temporali e differenti teleconnessioni, rendendo insufficiente una descrizione dell’ENSO basata esclusivamente su un singolo indice medio del Pacifico tropicale.
Il concetto di “ENSO diversity” si è successivamente sviluppato proprio a partire dall’osservazione che gli eventi El Niño e La Niña differiscono considerevolmente in ampiezza, posizione longitudinale delle anomalie, durata, evoluzione e risposta atmosferica. Capotondi e collaboratori hanno evidenziato come questa diversità abbia conseguenze sostanziali sulle teleconnessioni e sugli impatti climatici globali. Non è quindi sufficiente conoscere il valore dell’indice Niño 3.4 per prevedere la risposta atmosferica extratropicale: due eventi con anomalie termiche medie apparentemente simili possono produrre distribuzioni profondamente differenti della convezione tropicale e quindi sorgenti differenti di onde di Rossby. Anche la rappresentazione modellistica di queste diverse configurazioni rimane una questione complessa. Studi recenti continuano infatti a individuare differenze nella prevedibilità delle forme CP ed EP dell’ENSO e nei meccanismi che ne controllano l’evoluzione, indicando che la diversità ENSO costituisce non soltanto un problema climatologico, ma anche una delle principali frontiere della previsione stagionale.
La posizione delle anomalie tropicali è particolarmente importante perché determina dove si concentrano le anomalie della convezione profonda e del rilascio di calore latente nell’atmosfera. Le anomalie convettive tropicali producono divergenza nella troposfera superiore e possono generare sorgenti anomale di vorticità in grado di eccitare treni di onde di Rossby. Queste onde si propagano verso le medie latitudini seguendo percorsi condizionati dalla struttura del flusso atmosferico di fondo e dalle correnti a getto. Una variazione relativamente modesta nella longitudine della convezione tropicale può quindi determinare differenze considerevoli nella traiettoria delle onde e nella risposta finale del Pacifico settentrionale, del Nord America e del Nord Atlantico. È uno dei motivi fondamentali per cui Central Pacific ed Eastern Pacific El Niño possono produrre teleconnessioni extratropicali differenti. Le analisi comparative degli eventi EP e CP hanno infatti mostrato differenze statisticamente rilevanti nella distribuzione globale delle anomalie di geopotenziale, pressione e precipitazione.
Kim e colleghi introducono un elemento ulteriore: la relazione tra CP-ENSO e NAO presenta una forte asimmetria di fase. In altre parole, la risposta associata al CP El Niño non può essere semplicemente considerata l’opposto della risposta generata dal CP La Niña. Questa osservazione è molto importante. Nei sistemi climatici non lineari, invertire il segno di un’anomalia tropicale non implica necessariamente ottenere una risposta extratropicale perfettamente opposta. Il background atmosferico, i gradienti di temperatura, la posizione della convezione, l’accoppiamento con il Pacifico settentrionale e le interazioni con altre modalità climatiche possono produrre risposte differenti nelle due fasi. Lo stesso studio del 2026 evidenzia che la distinzione tra CP ed EP è molto più evidente per El Niño rispetto a La Niña: gli eventi CP El Niño presentano anomalie delle SST concentrate maggiormente verso la regione Niño 4, mentre le configurazioni CP ed EP di La Niña risultano meno nettamente separate.
Questa asimmetria porta a uno dei risultati più importanti dello studio: la previsione della NAO migliora nettamente durante gli inverni caratterizzati da CP El Niño rispetto agli inverni CP La Niña. Gli autori analizzano hindcast provenienti da molteplici sistemi previsionali stagionali e decadali, tra cui quelli del Copernicus Climate Change Service, del Decadal Climate Prediction Project e del CESM2 Seasonal-to-Multiyear Large Ensemble. Non si affidano quindi a un unico modello, ma verificano il segnale attraverso differenti sistemi, ensemble ed esperimenti. Nei compositi CP El Niño compare un’abilità previsionale significativa non soltanto nel Pacifico tropicale, ma anche nella regione della depressione aleutinica e nei centri d’azione della NAO. Durante CP La Niña, invece, l’abilità diminuisce sensibilmente proprio in queste regioni. Questo suggerisce l’esistenza di una catena fisica attraverso la quale il CP El Niño rende maggiormente prevedibili alcune componenti della circolazione extratropicale.
Particolarmente importante risulta la variabilità delle temperature superficiali marine nella regione aleutinica. Gli autori mostrano che durante CP El Niño aumenta la variabilità delle SST nel Pacifico nordorientale e che questa variabilità è associata alla successiva circolazione nordatlantica. I modelli che riescono a rappresentare meglio l’accoppiamento tra le SST aleutiniche e la NAO sono anche quelli che mostrano una maggiore abilità nella previsione della NAO. Nelle analisi bootstrap riportate nello studio, la relazione tra capacità di riprodurre l’accoppiamento Aleutian SST–NAO e abilità previsionale raggiunge una correlazione di circa 0,48 nei sistemi C3S e circa 0,51 nel DCPP. Si tratta di un risultato particolarmente significativo perché suggerisce che il legame con il Pacifico settentrionale non sia semplicemente un effetto collaterale della maggiore variabilità atmosferica durante El Niño, ma rappresenti una vera sorgente di segnale prevedibile per il Nord Atlantico.
Il meccanismo proposto implica quindi un collegamento dinamico a più stadi. Il CP El Niño modifica la distribuzione del riscaldamento tropicale e la circolazione atmosferica del Pacifico; la risposta extratropicale influenza la regione aleutinica e l’interazione tra atmosfera e oceano nel Pacifico settentrionale; le anomalie delle SST e della circolazione in questa regione contribuiscono a loro volta a modificare l’attività delle perturbazioni e la propagazione verso valle delle anomalie dinamiche. La storm track rappresenta in questo processo un elemento essenziale, perché le perturbazioni transitorie delle medie latitudini non sono semplicemente trasportate dal flusso medio, ma interagiscono con esso attraverso trasporti di calore e momento, contribuendo a rafforzare o indebolire le anomalie della circolazione su scala planetaria. Kim e colleghi mostrano che CP El Niño può modulare questa attività fino al settore atlantico, rafforzando in questo modo il ponte dinamico Pacifico–Atlantico.
È importante sottolineare che questo risultato modifica in maniera sostanziale una lettura eccessivamente deterministica del rapporto ENSO–NAO. Nella climatologia classica, El Niño viene spesso associato a una maggiore probabilità di NAO negativa e La Niña a una maggiore probabilità di NAO positiva. Lo stesso lavoro di Kim e colleghi mostra però che, considerando gli eventi CP, non emerge necessariamente durante CP El Niño una forte e statisticamente significativa NAO negativa, così come CP La Niña non produce sistematicamente una NAO positiva. Ciò che cambia maggiormente è la prevedibilità della variabilità della NAO, non semplicemente il valore medio del suo indice. In altre parole, CP El Niño sembra aumentare la capacità dei modelli di seguire le oscillazioni interannuali della NAO attraverso un rafforzamento del segnale remoto, piuttosto che imporre invariabilmente una specifica fase della NAO. Questa distinzione è fondamentale quando si utilizzano le teleconnessioni ENSO per interpretare una previsione stagionale.
La complessità della relazione ENSO–NAO è confermata anche da lavori indipendenti. King, Keenlyside e Li hanno riesaminato nel 2023 l’influenza dell’ENSO sulla circolazione nordatlantica separando la componente atmosferica associata alla NAO da quella ad essa ortogonale, sottolineando come la teleconnessione ENSO–Atlantico non possa essere ridotta a una semplice proiezione lineare sul pattern della NAO. Una parte della risposta ENSO può infatti manifestarsi attraverso strutture atmosferiche differenti dalla NAO canonica e soltanto successivamente interagire con essa attraverso il jet e le storm track. Questa prospettiva aiuta a comprendere perché le relazioni statistiche ENSO–NAO possano apparire deboli quando analizzate sull’intero campione storico, ma diventare molto più evidenti quando vengono separati differenti tipi e fasi dell’ENSO.
Al percorso troposferico Pacifico–Atlantico deve inoltre essere affiancato il ruolo della stratosfera. La vasta revisione di Domeisen, Garfinkel e Butler ha evidenziato che ENSO è in grado di influenzare il vortice polare stratosferico. Durante El Niño si osserva mediamente una maggiore propagazione verticale delle onde planetarie verso la stratosfera extratropicale, associata a un riscaldamento e a un indebolimento medio del vortice polare e a modificazioni della Brewer–Dobson circulation. Le anomalie stratosferiche possono successivamente propagarsi verso il basso, alterando il jet troposferico e la probabilità di determinate fasi della NAO. Un vortice polare persistentemente forte, al contrario, tende ad aumentare la probabilità di configurazioni assimilabili a una NAO positiva. La stratosfera costituisce quindi una sorgente aggiuntiva di prevedibilità alle scale da alcune settimane ad alcuni mesi.
Questa componente stratosferica non deve essere vista come alternativa al meccanismo troposferico identificato nello studio del 2026. È più appropriato considerare l’influenza del Pacifico sul Nord Atlantico come il risultato di diversi percorsi potenzialmente simultanei. Una parte del segnale può propagarsi prevalentemente nella troposfera attraverso onde di Rossby, Pacific jet, anomalie aleutiniche e storm track; un’altra parte può attraversare la stratosfera mediante modificazioni della propagazione ondulatoria e del vortice polare. Le due vie possono inoltre interagire. Lo stato iniziale del vortice polare, della QBO, del jet del Pacifico, delle SST extratropicali e di altre modalità climatiche può modulare l’efficienza con cui il segnale ENSO raggiunge l’Atlantico. È proprio questa molteplicità di percorsi a spiegare perché la risposta europea a El Niño vari considerevolmente da un inverno all’altro e perché sia rischioso dedurre l’andamento stagionale dell’Europa semplicemente dall’intensità prevista dell’ENSO.
Che una componente sostanziale della NAO possa essere prevedibile molto in anticipo era già emerso in maniera sorprendente dal lavoro di Dunstone e colleghi del 2016. Gli autori mostrarono la possibilità di ottenere previsioni statisticamente significative della NAO invernale persino con circa un anno di anticipo, indicando tra le sorgenti potenziali del segnale prevedibile proprio il Pacifico tropicale e altri elementi lentamente variabili del sistema climatico. Il risultato contribuì a modificare profondamente l’idea che la circolazione atmosferica nordatlantica fosse sostanzialmente imprevedibile oltre poche settimane. L’attuale studio di Kim e colleghi rappresenta quindi un ulteriore passo avanti: non si limita a dimostrare l’esistenza della prevedibilità, ma identifica una specifica configurazione dell’ENSO e uno specifico percorso Pacifico–Aleutine–Atlantico in grado di contribuire a essa.
Le implicazioni nel contesto del cambiamento climatico sono altrettanto rilevanti, ma devono essere interpretate con prudenza. Kim e colleghi utilizzano le simulazioni CMIP6 per valutare se la frequenza e la struttura degli eventi CP El Niño possano cambiare in risposta all’aumento delle concentrazioni dei gas serra. Le simulazioni suggeriscono che una maggiore frequenza degli eventi CP El Niño potrebbe aumentare il numero di inverni nei quali vengono create condizioni favorevoli alla teleconnessione tra SST aleutiniche e NAO. Gli autori, tuttavia, sottolineano esplicitamente che le variazioni future della teleconnessione rimangono caratterizzate da una significativa incertezza modellistica. Non è quindi corretto affermare che il riscaldamento globale produrrà necessariamente una NAO più prevedibile; la conclusione più rigorosa è che un’eventuale maggiore frequenza delle condizioni CP El Niño potrebbe creare più frequentemente lo stato di fondo favorevole all’attivazione del collegamento Pacifico–Atlantico.
Per l’Europa e il Mediterraneo queste conclusioni rivestono una particolare importanza. La NAO positiva è generalmente associata a un rafforzamento del gradiente di pressione nordatlantico, a una corrente a getto più intensa e a una storm track spostata verso l’Europa centro-settentrionale, mentre una NAO negativa tende a ridurre il gradiente zonale, favorire una maggiore ondulazione del jet e permettere uno spostamento verso sud di parte dell’attività perturbata. Un esempio emblematico ricordato nello stesso studio è l’inverno 2009/2010, quando la forte fase negativa della NAO fu associata a un jet più debole e ondulato e a una storm track meridionale, con intense nevicate sugli Stati Uniti orientali, anomalie fredde sull’Europa settentrionale e precipitazioni abbondanti sull’Europa meridionale. Questi esempi mostrano chiaramente perché anche un miglioramento relativamente modesto dell’abilità stagionale della NAO possa avere conseguenze applicative importanti per gestione energetica, agricoltura, trasporti, risorse idriche e preparazione agli eventi meteorologici estremi.
Per l’interpretazione operativa delle previsioni stagionali emerge quindi un messaggio altrettanto importante: il semplice monitoraggio dell’indice Niño 3.4 non è sufficiente. Occorre osservare la distribuzione longitudinale delle anomalie delle SST tropicali, distinguere la componente Niño 3 da quella Niño 4, valutare la posizione delle anomalie convettive, seguire l’evoluzione del Pacifico settentrionale e dell’Aleutian Low e verificare contemporaneamente lo stato del vortice polare e della circolazione stratosferica. La letteratura sull’ENSO diversity dimostra infatti che la stessa intensità nominale di El Niño può nascondere strutture oceaniche e atmosferiche profondamente differenti. Nel caso specifico della prevedibilità della NAO, lo studio di Kim e colleghi indica che sapere dove è concentrato El Niño può essere importante quasi quanto sapere quanto è intenso.
Il quadro che emerge è quindi quello di un sistema climatico nel quale tropici, medie latitudini, oceano, troposfera e stratosfera sono dinamicamente interconnessi. La NAO conserva una componente molto elevata di variabilità interna e nessuna teleconnessione elimina la natura probabilistica della previsione stagionale. Tuttavia, durante alcune configurazioni del Pacifico tropicale, in particolare durante gli eventi Central Pacific El Niño, la circolazione nordatlantica sembra essere maggiormente vincolata da segnali remoti e quindi più prevedibile. L’aumento della variabilità delle SST aleutiniche, la modulazione della storm track e il rafforzamento della teleconnessione Pacifico–Atlantico costituiscono il meccanismo centrale identificato da Kim, Lee, Kang e Scaife. Il significato scientifico del risultato va oltre la semplice relazione tra ENSO e NAO: esso suggerisce che una parte del cosiddetto signal-to-noise paradox possa derivare dalla difficoltà dei modelli nel rappresentare correttamente l’intera catena di processi che collega le anomalie tropicali alla circolazione delle medie latitudini. Migliorare la simulazione della diversità dell’ENSO, delle interazioni aria–mare nel Pacifico settentrionale, dei jet stream, delle storm track e dell’accoppiamento stratosfera–troposfera potrebbe quindi consentire di recuperare una parte della prevedibilità attualmente sottoutilizzata. In questa prospettiva, il CP El Niño non rappresenta semplicemente una variante geografica del fenomeno ENSO, ma una particolare configurazione del sistema Pacifico capace di modificare l’efficienza con cui l’informazione climatica tropicale viene trasferita fino al Nord Atlantico. È proprio questa capacità di stabilire un ponte dinamico tra regioni separate da migliaia di chilometri che rende le teleconnessioni Pacifico–Atlantico una delle sorgenti più promettenti per migliorare la previsione della NAO e, indirettamente, di una parte significativa della variabilità climatica invernale europea.
Risultati – Maggiore abilità di previsione della NAO durante gli eventi di CP El Niño
Uno dei risultati più significativi dello studio di Kim, Lee, Kang e Scaife riguarda la marcata dipendenza dell’abilità previsionale della North Atlantic Oscillation dalla particolare configurazione assunta dall’El Niño–Southern Oscillation nel Pacifico tropicale. L’analisi mostra infatti che la capacità dei sistemi stagionali e stagionale-decennali di prevedere la NAO nella parte avanzata dell’inverno boreale non rimane costante tra le diverse fasi dell’ENSO, ma aumenta considerevolmente durante gli eventi di Central Pacific El Niño, mentre non emerge un’abilità statisticamente significativa comparabile durante gli episodi di Central Pacific La Niña. Questo comportamento rappresenta un risultato di notevole interesse perché suggerisce che la prevedibilità della circolazione atmosferica nordatlantica non dipenda soltanto dall’esistenza di una forzante ENSO nel Pacifico tropicale, ma anche dalla distribuzione longitudinale delle anomalie oceaniche, dalla fase dell’evento e dall’efficienza con cui la perturbazione tropicale riesce a organizzare una teleconnessione coerente dal Pacifico fino al bacino atlantico. Gli autori concentrano l’analisi sulla NAO media di gennaio-febbraio, cioè sulla fase relativamente avanzata dell’inverno, durante la quale sia la variabilità intrinseca della NAO sia l’espressione delle teleconnessioni ENSO verso il Nord Atlantico tendono a risultare particolarmente evidenti. Nel lavoro, gli eventi Central Pacific vengono identificati quando l’anomalia media invernale della regione Niño4 supera quella della regione Niño3, permettendo così di distinguere gli episodi nei quali il massimo segnale oceanico è spostato verso il Pacifico equatoriale centrale rispetto agli eventi maggiormente concentrati nel Pacifico orientale. Questa distinzione è coerente con una vasta letteratura sulla cosiddetta ENSO diversity, secondo la quale gli eventi ENSO non costituiscono realizzazioni perfettamente equivalenti di una singola modalità climatica, ma differiscono considerevolmente per localizzazione delle anomalie delle SST, intensità, meccanismi di sviluppo, struttura subsuperficiale, risposta convettiva e conseguenti teleconnessioni atmosferiche. Capotondi e collaboratori hanno sottolineato come proprio tali differenze tra un evento e l’altro siano essenziali per comprendere la prevedibilità e gli impatti remoti dell’ENSO, poiché l’atmosfera extratropicale può rispondere in maniera molto diversa a sorgenti convettive localizzate nel Pacifico centrale rispetto a quelle concentrate più a est.
La struttura delle anomalie osservate nello studio evidenzia chiaramente questa asimmetria. Durante CP El Niño il massimo riscaldamento della superficie oceanica risulta maggiormente concentrato nella regione Niño4 rispetto alla Niño3, mentre durante gli eventi freddi la distinzione tra CP La Niña ed Eastern Pacific La Niña appare meno netta. Tale risultato è coerente con l’idea che la separazione tra eventi orientali e centrali non debba essere interpretata rigidamente come una dicotomia, ma piuttosto come un continuum di configurazioni possibili dell’ENSO. La review di Capotondi e collaboratori ha infatti mostrato che gli eventi caldi e freddi possono occupare un ampio spettro longitudinale e che, sebbene alcuni episodi rappresentino esempi particolarmente chiari delle categorie EP e CP, numerosi eventi possiedono caratteristiche intermedie. Questa considerazione diventa particolarmente importante per La Niña, poiché la separazione spaziale tra le due tipologie tende a essere meno pronunciata rispetto a El Niño. La conseguenza dinamica è che non può essere assunta una perfetta simmetria tra CP El Niño e CP La Niña: l’atmosfera non necessariamente reagisce alla fase fredda come alla semplice inversione di segno della fase calda. La posizione delle anomalie convettive, l’interazione con il Pacific jet, lo stato medio dell’atmosfera e la risposta delle SST extratropicali possono produrre percorsi di teleconnessione differenti, contribuendo alla forte asimmetria individuata da Kim e collaboratori.
Prima di analizzare tale dipendenza dall’ENSO, gli autori verificano che i sistemi previsionali siano in grado di riprodurre adeguatamente la struttura fondamentale della NAO. Nella rianalisi ERA5 emerge il caratteristico dipolo di pressione tra il settore islandese e quello delle Azzorre, e sia il multimodel ensemble C3S sia quello DCPP rappresentano questa configurazione con correlazioni spaziali estremamente elevate, rispettivamente pari a 0,95 e 0,96. Il fatto che il pattern spaziale della NAO sia riprodotto correttamente è essenziale: una carente abilità previsionale non può infatti essere semplicemente attribuita all’incapacità dei modelli di simulare il modo atmosferico stesso. Nei modelli, la NAO spiega circa il 37–45% della variabilità interannuale considerata, rispetto al 46,8% ottenuto dalla rianalisi ERA5, evidenziando una rappresentazione complessivamente realistica, pur con una certa sottostima della quota di variabilità associata al modo dominante nordatlantico.
Considerando l’intero periodo di hindcast, il multimodel ensemble C3S raggiunge un coefficiente di correlazione delle anomalie della NAO pari a 0,48, il DCPP-MME raggiunge 0,34 e il modello deterministico XRO2 circa 0,39. Già questi valori indicano che una parte non trascurabile delle fluttuazioni interannuali della NAO può essere prevista con mesi di anticipo. Il risultato si inserisce direttamente nel filone di ricerca sviluppatosi a partire dai progressi della previsione stagionale della circolazione euro-atlantica. Scaife e collaboratori dimostrarono nel 2014 che sistemi atmosferico-oceanici di nuova generazione potevano prevedere con abilità significativa la NAO invernale e diverse caratteristiche del clima europeo e nordamericano con alcuni mesi di anticipo, un risultato che modificò profondamente la precedente percezione di una sostanziale imprevedibilità della circolazione nordatlantica oltre le scale meteorologiche. Quel lavoro mise tuttavia contemporaneamente in evidenza una caratteristica sorprendente: il rapporto tra il segnale atmosferico prevedibile e il rumore interno simulato risultava anormalmente debole, anticipando quello che sarebbe successivamente diventato noto come signal-to-noise paradox.
L’aspetto realmente innovativo dei risultati di Kim e collaboratori emerge quando il campione viene separato in funzione della fase del Central Pacific ENSO. Durante gli inverni CP El Niño l’abilità previsionale aumenta drasticamente: il coefficiente di correlazione raggiunge 0,78 nel multimodel ensemble C3S, 0,51 nel DCPP-MME e 0,62 nel modello XRO2. Durante CP La Niña, al contrario, l’abilità non raggiunge la significatività statistica. La differenza non riguarda soltanto i multimodel ensemble. Diversi singoli sistemi, tra cui quelli di Météo-France, JMA, UK Met Office, NCEP e CMCC, mostrano valori particolarmente elevati negli anni CP El Niño. Inoltre, lo stesso aumento della prevedibilità compare sia nella validazione leave-one-out sia negli esperimenti XRO2 indipendenti out-of-sample, indicando che il risultato non sembra essere semplicemente il prodotto di una calibrazione favorevole sul campione utilizzato per costruire il modello. Questa convergenza tra modelli dinamici complessi e un modello deterministico di ordine ridotto assume notevole importanza metodologica, perché suggerisce che il segnale rifletta una relazione fisicamente organizzata tra Pacifico e Atlantico anziché una peculiarità statistica di uno specifico sistema previsionale.
La forte differenza tra CP El Niño e CP La Niña evidenzia inoltre quanto possa essere fuorviante utilizzare l’ENSO come singolo predittore lineare della NAO. Una correlazione calcolata su tutti gli anni ENSO tende necessariamente a mescolare condizioni nelle quali il collegamento Pacifico–Atlantico è molto efficiente con altre nelle quali risulta assai più debole. Di conseguenza, una teleconnessione fisicamente importante può apparire modesta quando analizzata sull’intero campione. La diversità degli eventi ENSO ha proprio questo tipo di conseguenza: Capotondi e collaboratori hanno evidenziato che posizione, evoluzione temporale e condizioni subsuperficiali contribuiscono a determinare non soltanto quale configurazione ENSO si sviluppi, ma anche la natura delle sue ripercussioni a distanza. In particolare, condizioni subsuperficiali differenti possono predisporre l’evoluzione verso eventi CP o EP, confermando che le anomalie superficiali osservate nella fase matura rappresentano soltanto una parte di una struttura dinamica più complessa.
Il comportamento del rapporto delle componenti prevedibili, RPC, permette di approfondire ulteriormente il significato di questo risultato. Nel contesto della previsione stagionale della NAO, valori dell’RPC superiori all’unità implicano che la relazione tra l’ensemble medio previsto e le osservazioni sia più forte di quanto ci si aspetterebbe sulla base dell’ampiezza del segnale prevedibile simulato internamente dal modello. Nei multimodel ensemble C3S e DCPP il rapporto supera già l’unità considerando l’intero periodo di reforecast, ma durante gli eventi CP El Niño aumenta rispettivamente fino a 3,04 e 2,32. Questo incremento non deriva da un aumento equivalente della componente prevedibile stimata internamente dai modelli, che non differisce significativamente tra CP El Niño e CP La Niña, ma soprattutto dal forte aumento della correlazione con l’atmosfera reale. Il significato fisico è profondo: durante CP El Niño sembra emergere nell’atmosfera osservata un segnale organizzato molto più forte di quello che i modelli riescono a esprimere attraverso la dispersione dei propri ensemble. È quindi possibile che una componente importante del signal-to-noise paradox derivi non soltanto dalla presenza di troppo rumore nei modelli, ma dall’insufficiente rappresentazione dell’ampiezza delle teleconnessioni remote che raggiungono il Nord Atlantico.
Il paradosso non deve essere interpretato come se l’atmosfera fosse deterministicamente prevedibile. Piuttosto, significa che l’insieme dei processi forzati e lentamente variabili sembra esercitare nel mondo reale un controllo statisticamente più intenso sulla NAO rispetto a quello simulato dai singoli membri modellistici. Questo aspetto è centrale per l’interpretazione operativa delle previsioni stagionali: un modello può identificare correttamente il segno e l’evoluzione interannuale del segnale, ma rappresentarlo con ampiezza insufficiente rispetto alla variabilità caotica interna. La previsione dell’ensemble può allora risultare altamente correlata alle osservazioni pur apparendo poco “confidente” nella propria stessa previsione. Il fatto che questo comportamento risulti particolarmente accentuato negli inverni CP El Niño suggerisce che proprio le teleconnessioni generate dal Pacifico centrale costituiscano una delle sorgenti del segnale prevedibile che i modelli tendono a sottostimare.
Un ulteriore elemento significativo emerge analizzando l’evoluzione temporale della skill. Nei multimodel ensemble C3S e DCPP, gli anni CP El Niño mostrano un’abilità statisticamente significativa dalla prima parte dell’inverno fino a febbraio, mentre nel modello XRO2 il segnale rimane significativo addirittura fino ad aprile. Durante CP La Niña, invece, la dispersione dell’ensemble aumenta rapidamente dopo l’inizializzazione e la capacità di riprodurre la NAO di gennaio-febbraio si deteriora. Questa differenza indica che CP El Niño non si limita a produrre una relazione contemporanea più forte con la circolazione nordatlantica, ma introduce nel sistema una “memoria” climatica capace di essere sfruttata alle scale stagionali. L’origine di questa memoria deve necessariamente risiedere in componenti del sistema climatico che evolvono più lentamente dell’atmosfera alle medie latitudini, e le temperature oceaniche costituiscono il candidato naturale principale.
È proprio in questo punto che entra in gioco la regione aleutinica. Le mappe dell’abilità previsionale della pressione al livello del mare mostrano che durante CP El Niño le aree in cui la skill aumenta maggiormente non si trovano soltanto nel Pacifico equatoriale, ma si estendono al Pacifico nordorientale in corrispondenza dell’Aleutian Low e ai due centri d’azione della NAO. Durante CP La Niña questa struttura coerente scompare o risulta fortemente indebolita. Le osservazioni mostrano inoltre che durante CP El Niño sia la variabilità della pressione al livello del mare sia quella delle SST nella regione aleutinica aumentano significativamente, con un test F significativo al livello del 5%, mentre un aumento della variabilità della pressione compare contemporaneamente sul Nord Atlantico. È questa evidenza che conduce gli autori alla definizione dell’Aleutian SST Index, ALSST, interpretato come possibile anello oceanico della teleconnessione tra il Pacifico tropicale e la NAO.
L’Aleutian Low costituisce climatologicamente uno dei principali centri d’azione della circolazione atmosferica del Pacifico settentrionale durante l’inverno. Le sue variazioni sono strettamente collegate alla posizione e all’intensità della corrente a getto pacifica, alla storm track del Pacifico settentrionale e alla propagazione delle onde planetarie. Una perturbazione tropicale associata al CP El Niño può quindi modificare la circolazione aleutinica attraverso il classico meccanismo delle teleconnessioni atmosferiche: le anomalie della convezione tropicale alterano la divergenza nella troposfera superiore e generano una sorgente anomala di onde di Rossby; queste perturbazioni si propagano nelle medie latitudini e interagiscono con il flusso occidentale climatologico, modificando a loro volta la struttura della depressione aleutinica, del Pacific jet e delle perturbazioni sinottiche. Quando a questa risposta atmosferica si associa una più intensa variabilità delle SST extratropicali, il Pacifico settentrionale può acquisire una maggiore capacità di modulare il successivo sviluppo della circolazione atmosferica.
I risultati del bootstrap utilizzato da Kim e collaboratori forniscono una verifica quantitativa di questa interpretazione. Nei membri dell’ensemble, una maggiore correlazione tra ALSST e NAO è sistematicamente associata a una migliore previsione della NAO. La relazione tra intensità dell’accoppiamento ALSST–NAO e skill previsionale raggiunge 0,48 nei sistemi C3S e 0,51 nel DCPP. Questo risultato è particolarmente importante perché permette di distinguere tra due interpretazioni differenti. Un aumento della variabilità aleutinica potrebbe, in teoria, rappresentare semplicemente un aumento generalizzato dell’attività atmosferica, senza alcuna conseguenza positiva sulla prevedibilità. I dati mostrano invece che sono proprio i sistemi che riproducono meglio il collegamento tra SST aleutiniche e NAO a prevedere meglio la NAO stessa. La teleconnessione Pacifico–Atlantico non appare quindi come una semplice conseguenza statistica di una maggiore varianza, ma come una sorgente effettiva di informazione prevedibile.
La possibilità che anomalie oceaniche extratropicali contribuiscano alla prevedibilità atmosferica è coerente con numerosi studi precedenti sul Nord Atlantico. Il North Atlantic SST Tripole costituisce un esempio particolarmente importante. Analisi statistiche e modellistiche hanno indicato che il tripolo delle SST nordatlantiche può fornire informazioni predittive aggiuntive sulla NAO e che l’accoppiamento tra oceano e atmosfera può aumentare la persistenza della variabilità atmosferica rispetto a quella attesa da un sistema puramente atmosferico. Un classico studio sull’interazione NAO–SST mostrò, ad esempio, che il feedback oceanico può aumentare la varianza delle medie stagionali della NAO, mentre la struttura tripolare delle SST contiene informazione predittiva supplementare rispetto alla sola memoria atmosferica della NAO. Esperimenti modellistici hanno inoltre evidenziato che la risposta atmosferica al tripolo delle SST può assumere una struttura simile alla NAO attraverso l’interazione tra la circolazione forzata dalle anomalie termiche e la storm track nordatlantica, mettendo in evidenza il ruolo essenziale degli eddies transitori nel trasformare una perturbazione oceanica relativamente debole in una risposta atmosferica su scala più ampia.
Studi più recenti hanno ulteriormente chiarito che il rapporto tra NAO e SST nordatlantiche è bidirezionale e dipende dalla stagione e dalla configurazione atmosferica. Wu e collaboratori hanno mostrato che la persistenza o la transizione della NAO tra inizio e fine inverno è collegata all’intensità dell’accoppiamento con il tripolo delle SST nordatlantiche: anomalie di vento e flussi superficiali generate dalla NAO possono produrre il tripolo oceanico, mentre l’oceano può successivamente contribuire a sostenere o modificare la circolazione atmosferica. Un lavoro del 2024 ha inoltre documentato come la relazione NAO–tripolo possa cambiare su scala interdecadale in funzione dello spostamento spaziale dei centri d’azione della NAO, evidenziando quanto sia sensibile la risposta atmosferica alla precisa sovrapposizione tra anomalie oceaniche, jet e storm track. Nel 2024 Yu e collaboratori hanno mostrato anche come l’evoluzione stagionale del North Atlantic Tripole possa essere regolata dall’accoppiamento aria–mare e dall’interazione eddy–flusso medio, rafforzando ulteriormente l’idea che le SST extratropicali costituiscano una componente attiva della prevedibilità climatica eurasiatica.
Il risultato relativo alle SST aleutiniche può essere letto come l’estensione di questo principio al Pacifico settentrionale: un’anomalia tropicale relativamente persistente associata al CP El Niño modifica la circolazione extratropicale; questa risposta influenza la regione aleutinica e produce una maggiore variabilità oceanica; le SST extratropicali e la circolazione atmosferica interagiscono quindi con le storm track e con i treni d’onda che si propagano verso valle, contribuendo a trasferire il segnale dal Pacifico verso il Nord Atlantico. La presenza dell’oceano introduce una memoria più lunga rispetto alla variabilità puramente atmosferica e può quindi contribuire a rendere una parte della circolazione successiva statisticamente prevedibile. Il meccanismo non deve tuttavia essere interpretato come una semplice causalità unidirezionale dalle SST all’atmosfera. Come dimostrano gli studi sul Nord Atlantico, atmosfera e oceano interagiscono continuamente e il segnale osservato può derivare da feedback reciproci, nei quali una prima perturbazione atmosferica modifica le SST e queste ultime contribuiscono successivamente a influenzare la circolazione.
La mancata riduzione sostanziale dell’errore quadratico medio durante CP El Niño, nonostante il forte miglioramento della correlazione, rappresenta un altro aspetto apparentemente paradossale ma dinamicamente coerente con questo quadro. Gli anni CP El Niño presentano infatti una maggiore varianza della NAO, che compensa parzialmente il beneficio derivante dalla migliore capacità dei modelli di seguire l’evoluzione interannuale. In altre parole, i modelli riescono meglio a prevedere quando la NAO tenderà verso valori relativamente più elevati o più bassi rispetto agli altri anni, ma l’ampiezza effettiva delle anomalie può continuare a essere sottostimata. Anche questa caratteristica è compatibile con il signal-to-noise paradox: l’ensemble medio contiene la giusta informazione temporale, ma il segnale modellistico è troppo debole rispetto a quello osservato. Ciò implica che l’ACC e l’RMSE valutano aspetti differenti della qualità previsionale e che un forte aumento della correlazione non deve necessariamente essere accompagnato da una diminuzione proporzionale dell’errore in ampiezza.
La particolare importanza della regione aleutinica non esclude inoltre il contributo della stratosfera. L’Aleutian Low è dinamicamente collegato alla propagazione delle onde planetarie verso le alte latitudini e alla variabilità del vortice polare stratosferico, un altro noto predittore della NAO. Gli stessi autori riconoscono questo legame, pur concentrando l’analisi della presente sezione sull’accoppiamento troposferico oceano–atmosfera. È quindi plausibile che, nel sistema reale, il miglioramento della prevedibilità durante CP El Niño derivi dalla cooperazione di più percorsi: una via prevalentemente troposferica attraverso Aleutian Low, SST del Pacifico settentrionale, storm track e propagazione verso l’Atlantico, e una possibile componente stratosferica attraverso l’alterazione del flusso ondulatorio e del vortice polare. Questa sovrapposizione contribuisce probabilmente a spiegare perché alcuni eventi CP El Niño producano una risposta nordatlantica particolarmente coerente.
Nel complesso, la sezione dedicata all’abilità previsionale della NAO durante CP El Niño modifica significativamente il modo in cui può essere interpretato il rapporto tra ENSO e inverno euro-atlantico. Il risultato fondamentale non consiste nel dimostrare che CP El Niño determini necessariamente una fase positiva o negativa della NAO, ma nel mostrare che durante tali eventi la NAO diventa più prevedibile. Questa distinzione è fondamentale. Una teleconnessione climatica non deve necessariamente imporre lo stesso segno della risposta in ogni evento per rappresentare una sorgente di prevedibilità; può invece rafforzare la relazione dinamica tra variabili lentamente evolutive e circolazione atmosferica, aumentando la capacità dei modelli di discriminare le differenze tra un inverno e l’altro. Kim e collaboratori mostrano che questo è precisamente ciò che sembra accadere durante CP El Niño: le anomalie tropicali organizzano una più forte variabilità nella regione aleutinica, le SST del Pacifico settentrionale diventano maggiormente accoppiate alla successiva evoluzione della NAO e i sistemi che riproducono meglio tale collegamento ottengono sistematicamente previsioni migliori.
Questi risultati forniscono quindi una possibile chiave per comprendere una parte del problema storico della previsione stagionale nordatlantica. La NAO rimane un modo atmosferico caratterizzato da una forte componente caotica e non può essere prevista deterministicamente a distanza di mesi; tuttavia, la proporzione tra variabilità interna imprevedibile e segnale forzato non è costante nel tempo. Durante gli inverni nei quali si sviluppa un Central Pacific El Niño sufficientemente organizzato, il peso relativo della componente remota e prevedibile sembra aumentare. La regione aleutinica funziona allora come un nodo dinamico intermedio capace di trasformare una perturbazione tropicale in un segnale extratropicale persistente e di trasferirlo verso il Nord Atlantico attraverso la circolazione atmosferica e le storm track. È proprio questa catena di processi che può spiegare perché l’abilità della NAO raggiunga valori molto elevati nel C3S-MME durante CP El Niño, fino a una correlazione di 0,78, mentre diventa statisticamente non significativa negli anni CP La Niña. La conseguenza più importante è che l’abilità delle previsioni stagionali della NAO deve essere considerata condizionale allo stato del sistema climatico, e non una proprietà fissa del modello. In alcuni inverni il Pacifico tropicale e settentrionale possono fornire un forte segnale remoto che restringe l’insieme degli stati atmosferici possibili sul Nord Atlantico; in altri, l’atmosfera rimane maggiormente dominata dalla propria variabilità interna. Questa interpretazione apre una prospettiva particolarmente promettente per il miglioramento delle previsioni stagionali: distinguere correttamente la tipologia dell’ENSO, rappresentare fedelmente le anomalie del Pacifico settentrionale e il loro accoppiamento con l’atmosfera e simulare con sufficiente accuratezza la propagazione delle perturbazioni attraverso le storm track potrebbe permettere di sfruttare una quota di prevedibilità della NAO che molti modelli continuano ancora oggi a rappresentare con ampiezza insufficiente. In questo senso, CP El Niño non deve essere considerato semplicemente come una particolare configurazione termica del Pacifico equatoriale, ma come uno stato climatico capace di riorganizzare l’intera catena delle teleconnessioni Pacifico–Atlantico e di creare, almeno in alcuni inverni, condizioni eccezionalmente favorevoli alla previsione della circolazione nordatlantica.
Figura 1 – Central Pacific El Niño e prevedibilità della NAO: evidenze di una teleconnessione Pacifico–Atlantico più forte durante la fase calda dell’ENSO
La Figura 1 dello studio di Kiwook Kim, Myong-In Lee, Daehyun Kang e Adam A. Scaife costituisce uno dei passaggi centrali dell’intera analisi, perché dimostra che l’abilità delle previsioni stagionali della North Atlantic Oscillation non rappresenta una proprietà costante dei sistemi previsionali, ma dipende in misura sostanziale dallo stato del Pacifico tropicale e, più precisamente, dalla configurazione spaziale e dalla fase dell’El Niño–Southern Oscillation. Il risultato più rilevante è che durante gli inverni caratterizzati da un El Niño del Pacifico centrale, o Central Pacific El Niño, la NAO di gennaio-febbraio diventa significativamente più prevedibile rispetto agli anni dominati da Central Pacific La Niña. Questa differenza emerge contemporaneamente nelle osservazioni, nei grandi sistemi dinamici di previsione stagionale e decadale e nel modello deterministico di ordine ridotto XRO2, fornendo un’evidenza convergente dell’esistenza di una componente fisicamente organizzata della prevedibilità. Kim e collaboratori interpretano tale comportamento come espressione di una teleconnessione Pacifico–Atlantico particolarmente efficace durante CP El Niño, nella quale la risposta inizialmente originata nel Pacifico tropicale si estende verso il Pacifico settentrionale, interessa la regione della depressione aleutinica e, attraverso la propagazione delle anomalie atmosferiche e l’interazione con le storm track, contribuisce infine a modulare la circolazione del Nord Atlantico.
I pannelli (a) e (b) rappresentano il punto di partenza fisico di questa interpretazione. Le anomalie composite delle temperature superficiali del mare osservate tra il 1959 e il 2025 mostrano infatti che CP El Niño e CP La Niña non costituiscono semplicemente due immagini speculari dello stesso fenomeno. Nel pannello (a), corrispondente agli episodi di CP El Niño, il massimo delle anomalie positive delle SST è nettamente concentrato nel Pacifico equatoriale centrale, con un riscaldamento più intenso nella regione Niño4 rispetto alla Niño3. È proprio questa caratteristica che identifica la particolare configurazione CP considerata dagli autori. Nel pannello (b), durante CP La Niña, domina invece un esteso raffreddamento equatoriale, ma la separazione spaziale tra le regioni Niño4 e Niño3 appare meno marcata. La figura offre quindi una rappresentazione immediata dell’asimmetria tra la fase calda e quella fredda, asimmetria che successivamente emerge anche nella risposta atmosferica e nell’abilità delle previsioni. Questo aspetto è pienamente coerente con il più ampio concetto di ENSO diversity, sviluppato nella letteratura climatica per descrivere il fatto che gli eventi ENSO differiscono sensibilmente per ampiezza, posizione delle anomalie termiche, evoluzione temporale, meccanismi di sviluppo e impatti atmosferici. Capotondi e collaboratori hanno evidenziato che tale diversità è particolarmente accentuata negli eventi di El Niño e che la posizione longitudinale del massimo riscaldamento può modificare profondamente le teleconnessioni atmosferiche prodotte dal Pacifico tropicale.
Questa distinzione è essenziale dal punto di vista dinamico. Le anomalie della temperatura superficiale del Pacifico tropicale modificano la distribuzione della convezione profonda e del rilascio di calore latente nella troposfera tropicale. La posizione della sorgente convettiva determina a sua volta la struttura della divergenza nella troposfera superiore e quindi la configurazione delle sorgenti delle onde di Rossby. Tali onde possono propagarsi verso le medie latitudini e interagire con il flusso zonale di fondo, con il Pacific jet e con la storm track. Spostando verso il Pacifico centrale la regione di massima anomalia termica e convettiva, un CP El Niño può pertanto generare una struttura ondulatoria extratropicale diversa da quella associata a un classico Eastern Pacific El Niño. Non è dunque sufficiente conoscere l’intensità media di ENSO attraverso un singolo indice: occorre anche considerare dove è localizzato il massimo delle anomalie e come la risposta convettiva si distribuisce longitudinalmente. Questa interpretazione è coerente con gli studi sulle vie troposferiche della teleconnessione ENSO–Nord Atlantico. Jiménez-Esteve e Domeisen hanno infatti mostrato che il collegamento tra Pacifico e settore nordatlantico è fortemente sensibile alla propagazione delle onde transienti e quasi stazionarie attraverso il Pacifico settentrionale e il continente nordamericano e presenta importanti caratteristiche di non linearità e asimmetria tra El Niño e La Niña.
Il pannello (c) svolge invece una funzione metodologicamente fondamentale, perché dimostra che i sistemi previsionali utilizzati nello studio sono in grado di riprodurre correttamente la struttura spaziale della NAO. Il campo della pressione al livello del mare regredito sull’indice NAO medio di gennaio-febbraio mostra il classico dipolo meridionale tra il settore subpolare e quello subtropicale dell’Atlantico settentrionale. Nella rianalisi ERA5 compaiono anomalie negative particolarmente intense tra Islanda, Groenlandia e Atlantico subpolare, mentre anomalie di segno opposto occupano il settore subtropicale in prossimità delle Azzorre. Questa configurazione esprime le variazioni del gradiente barico meridionale che regolano in larga misura l’intensità dei venti occidentali e la posizione della storm track nordatlantica. I contorni prodotti dai multimodel ensemble C3S e DCPP seguono molto fedelmente quelli delle rianalisi. Le correlazioni spaziali indicate dagli autori, pari a 0,95 per C3S-MME e 0,96 per DCPP-MME, mostrano che il pattern fondamentale della NAO è rappresentato in maniera estremamente realistica. La frazione di variabilità associata al modo NAO raggiunge il 46,8% in ERA5, il 43,6% nel C3S-MME e il 39,8% nel DCPP-MME. La moderata sottostima modellistica della varianza spiegata non impedisce quindi ai sistemi di riprodurne adeguatamente la struttura spaziale.
Questa verifica preliminare è importante perché permette di escludere un’interpretazione troppo semplice delle differenze di skill. Il problema non è che i modelli non sappiano rappresentare la NAO come modalità dinamica; ciò che cambia è quanto efficacemente essi riescano a prevederne le fluttuazioni interannuali in presenza di differenti condizioni del Pacifico tropicale. Il pannello (d) rende tale risultato particolarmente evidente. Le barre grigie rappresentano l’abilità sull’intero periodo di reforecast, le barre blu gli episodi di CP La Niña e quelle rosse gli anni di CP El Niño. Considerando l’intero campione, C3S-MME, DCPP-MME e XRO2 raggiungono coefficienti di correlazione delle anomalie pari rispettivamente a circa 0,48, 0,34 e 0,39. Si tratta già di risultati significativi alla luce della forte componente caotica della circolazione atmosferica nordatlantica. La NAO è infatti tradizionalmente considerata una modalità dominata in larga misura dall’interazione tra perturbazioni sinottiche, jet stream e variabilità interna atmosferica, processi capaci di produrre considerevoli differenze tra un inverno e l’altro anche a parità di condizioni oceaniche esterne. Il fatto che una correlazione statisticamente significativa possa emergere con mesi di anticipo rappresenta quindi di per sé una dimostrazione dell’esistenza di forzanti lentamente variabili in grado di condizionare la probabilità dei differenti stati della NAO.
Il salto di qualità diventa però evidente quando vengono isolati gli anni CP El Niño. In tali condizioni l’ACC della NAO raggiunge circa 0,78 nel C3S-MME, 0,51 nel DCPP-MME e 0,62 nel sistema XRO2. Durante CP La Niña, al contrario, la correlazione non risulta statisticamente significativa. Una correlazione di 0,78 nella previsione stagionale di un modo atmosferico come la NAO è particolarmente rilevante: non implica naturalmente una capacità deterministica di prevedere ogni dettaglio dell’inverno, ma indica che una quota considerevole dell’ordinamento interannuale delle anomalie osservate viene riprodotta correttamente dall’ensemble medio. Il contrasto tra le barre rosse e quelle blu dimostra pertanto che lo stato del Pacifico centrale modifica profondamente il rapporto tra la componente forzata e quella interna della circolazione nordatlantica.
La robustezza del risultato è rafforzata dalla presenza dello stesso comportamento nei singoli sistemi previsionali. C3S-MF, C3S-JMA, C3S-UKMO, C3S-NCEP e DCPP-CMCC mostrano tutti una skill particolarmente elevata negli anni di CP El Niño. Non emerge quindi soltanto un miglioramento generato matematicamente dalla combinazione di numerosi modelli nel multimodel ensemble. Il segnale è riconoscibile all’interno di sistemi indipendenti, sviluppati da centri differenti e caratterizzati da formulazioni, risoluzioni, schemi fisici e procedure di inizializzazione diverse. Ancora più interessante è la concordanza con XRO2, che rappresenta le interazioni tra ENSO e altre modalità climatiche con una struttura deterministica drasticamente più semplice rispetto a un modello climatico accoppiato tridimensionale. Quando sistemi così differenti convergono verso la stessa dipendenza di fase, aumenta la plausibilità che si stia osservando una relazione climatica reale e non un artefatto specifico di una determinata architettura modellistica.
Tali risultati si inseriscono direttamente nella lunga evoluzione degli studi sulla prevedibilità della NAO. Scaife e collaboratori mostrarono nel 2014 che le variazioni della NAO e diversi aspetti dell’inverno europeo e nordamericano potevano essere previsti con una skill significativa a mesi di distanza mediante il sistema stagionale GloSea5. Quel risultato contribuì a modificare una visione secondo cui la circolazione nordatlantica alle scale stagionali sarebbe stata dominata quasi interamente dal caos atmosferico. Allo stesso tempo, gli autori evidenziarono un rapporto segnale-rumore anormalmente basso nei modelli: l’ensemble medio seguiva sorprendentemente bene l’andamento osservato, mentre i singoli membri mostravano una dispersione eccessiva rispetto alla forza effettiva del segnale prevedibile.
Il lavoro di Eade e collaboratori formalizzò ulteriormente questo problema mostrando che, per la NAO stagionale e per alcune variabili nordatlantiche previste su scala pluriennale, la componente prevedibile simulata dai modelli può essere inferiore a quella osservata nell’atmosfera reale. Si tratta del cosiddetto signal-to-noise paradox: i modelli riescono a produrre ensemble mean sorprendentemente correlati alla realtà, ma contemporaneamente ciascun membro contiene una quantità di variabilità imprevedibile troppo elevata o una componente forzata troppo debole. In un sistema perfettamente calibrato, la prevedibilità stimata internamente al modello e quella osservata dovrebbero essere comparabili; quando invece il rapporto delle componenti prevedibili è nettamente superiore all’unità, significa che il modello appare meno fiducioso di quanto la sua abilità effettiva giustificherebbe. Eade et al. trovarono già per la NAO valori RPC significativamente superiori a uno, indicando una possibile sottostima della reale prevedibilità nordatlantica.
La Figura 1 di Kim e collaboratori aggiunge a questa problematica un elemento nuovo: il paradosso segnale-rumore sembra intensificarsi proprio durante CP El Niño. Nel lavoro, il rapporto delle componenti prevedibili raggiunge 3,04 nel C3S-MME e 2,32 nel DCPP-MME negli anni CP El Niño. Poiché la componente prevedibile stimata internamente dai modelli non cambia in misura comparabile tra CP El Niño e CP La Niña, l’incremento dell’RPC deriva soprattutto dall’aumento molto forte dell’ACC rispetto alle osservazioni. In altre parole, la realtà sembra sviluppare durante CP El Niño una risposta nordatlantica molto più coerente con il forcing prevedibile di quanto suggerisca l’ampiezza del segnale simulato dall’ensemble. Questa osservazione porta a una conseguenza importante: almeno una parte del signal-to-noise paradox potrebbe non derivare semplicemente da una quantità generica di “rumore eccessivo” nei modelli, ma da una rappresentazione insufficiente di specifiche teleconnessioni climatiche, tra cui quella che collega CP El Niño al Nord Atlantico.
Anche l’evoluzione con il lead time, illustrata nei pannelli (e) e (f), rafforza questa interpretazione. Durante CP La Niña, rappresentata nel pannello (e), l’abilità previsionale decade rapidamente man mano che ci si allontana dall’inizializzazione. I multimodel ensemble C3S e DCPP perdono progressivamente la capacità di riprodurre il segnale della NAO, mentre anche XRO2 mostra un deterioramento considerevole. La dispersione dell’ensemble aumenta e il vantaggio rispetto a una semplice previsione di persistenza diventa limitato. Durante CP El Niño, nel pannello (f), la situazione cambia sostanzialmente. C3S-MME e DCPP-MME mantengono una significativa capacità previsionale attraverso gran parte dell’inverno, mentre XRO2 conserva una skill statisticamente significativa ancora più a lungo, fino alla primavera iniziale secondo l’analisi degli autori. Ciò suggerisce che CP El Niño introduca nel sistema climatico un’informazione persistente, capace di sopravvivere molto più a lungo della memoria tipica delle condizioni iniziali atmosferiche.
È proprio questa persistenza a rendere plausibile il coinvolgimento dell’oceano. Mentre le perturbazioni atmosferiche delle medie latitudini perdono rapidamente memoria delle condizioni iniziali, le anomalie delle SST possono persistere per settimane o mesi e costituire quindi una sorgente lenta di prevedibilità. Lo studio identifica nel Pacifico settentrionale, e soprattutto nella regione aleutinica, un nodo fondamentale del collegamento. Questa interpretazione verrà sviluppata nelle figure successive, ma la Figura 1 ne fornisce già la premessa statistica: la skill aumenta quando la configurazione CP El Niño è presente, suggerendo che la fase calda del Pacifico centrale renda più organizzato il percorso di teleconnessione che collega il forcing tropicale alla circolazione nordatlantica.
Il ruolo della regione aleutinica è dinamicamente plausibile anche alla luce della letteratura precedente. Le anomalie ENSO modificano in maniera robusta il Pacifico settentrionale attraverso treni di onde di Rossby e variazioni della depressione aleutinica, del Pacific jet e della storm track. Jiménez-Esteve e Domeisen hanno mostrato che durante El Niño l’attività delle onde transienti diretta dal Pacifico verso l’Atlantico può aumentare e contribuire a produrre una risposta nordatlantica assimilabile a una NAO negativa, mentre durante La Niña la risposta può essere differente sia nell’intensità sia nella stagionalità. Gli stessi autori sottolineano che il percorso è non lineare e che la stratosfera può rafforzare o indebolire il segnale troposferico. Questo quadro è perfettamente compatibile con la forte asimmetria mostrata nella Figura 1: non esiste alcuna ragione fisica per attendersi che la risposta del sistema a CP La Niña sia semplicemente l’opposto esatto di quella prodotta da CP El Niño.
L’influenza della stratosfera merita particolare attenzione. Una parte delle teleconnessioni ENSO verso l’Atlantico può infatti svilupparsi attraverso la modulazione della propagazione verticale delle onde planetarie e del vortice polare stratosferico. Durante alcuni eventi di El Niño, una maggiore attività ondulatoria può indebolire il vortice polare, modificando successivamente la circolazione troposferica attraverso processi di accoppiamento discendente. Il percorso troposferico attraverso il Pacifico settentrionale e il percorso stratosferico non devono essere considerati mutuamente esclusivi: possono agire simultaneamente e perfino rafforzarsi reciprocamente. Jiménez-Esteve e Domeisen mostrano che quando la risposta del vortice stratosferico e quella troposferica hanno segni coerenti, l’influenza sul Nord Atlantico può diventare più intensa e persistente. È quindi possibile interpretare l’elevata skill degli anni CP El Niño come il risultato di una configurazione nella quale molteplici componenti del sistema climatico cooperano nel restringere l’insieme degli stati atmosferici possibili sul Nord Atlantico.
La Figura 1 deve tuttavia essere letta con una precauzione fondamentale: maggiore prevedibilità non significa che CP El Niño imponga automaticamente una determinata fase della NAO. Lo studio dimostra principalmente che durante questi anni la corrispondenza tra previsione e variazioni osservate della NAO aumenta. Ciò è diverso dall’affermare che ogni CP El Niño debba necessariamente determinare una NAO negativa. La NAO conserva una componente intrinseca di variabilità molto elevata e può essere modulata simultaneamente dalla stratosfera, dalle SST nordatlantiche, dall’estensione del ghiaccio marino, dalla variabilità tropicale in altri bacini e dalla dinamica caotica delle perturbazioni. Il CP El Niño agisce pertanto come una sorgente di probabilità condizionata e di prevedibilità, non come un meccanismo deterministico capace di stabilire in anticipo l’esatto stato della circolazione atmosferica europea.
Questa distinzione consente anche di comprendere perché il miglioramento dell’ACC non sia accompagnato da una riduzione altrettanto evidente dell’RMSE. Durante CP El Niño aumenta anche la varianza della NAO. I modelli possono quindi prevedere correttamente l’ordine relativo e il segno di molte oscillazioni da un anno all’altro, aumentando la correlazione, senza riuscire necessariamente a riprodurre con uguale precisione l’ampiezza delle anomalie osservate. In presenza di un ensemble mean troppo debole, caratteristica centrale del signal-to-noise paradox, l’errore in ampiezza può rimanere relativamente elevato anche quando la relazione temporale previsione-osservazione migliora drasticamente. La correlazione e l’errore quadratico medio descrivono infatti aspetti differenti della qualità previsionale e non devono essere interpretati come indicatori intercambiabili.
L’importanza di distinguere la capacità di prevedere il segno dalla capacità di prevedere l’ampiezza era emersa anche dagli studi precedenti sulla NAO. Dunstone e collaboratori dimostrarono nel 2016 che una componente della NAO invernale poteva essere prevista addirittura con più di un anno di anticipo quando venivano utilizzati ensemble sufficientemente grandi. Tra le sorgenti identificate figuravano proprio la variabilità del Pacifico tropicale e gli effetti prevedibili della forzante solare sul vortice polare stratosferico. Gli autori trovarono inoltre che l’aumento della dimensione dell’ensemble migliorava sostanzialmente la skill proprio perché consentiva di ridurre l’incidenza del rumore modellistico e di isolare il debole segnale prevedibile. La Figura 1 del lavoro del 2026 permette quindi di compiere un ulteriore passo concettuale: non solo il Pacifico tropicale è una sorgente di prevedibilità della NAO, ma l’efficienza di tale sorgente dipende dalla precisa configurazione dell’ENSO e può diventare eccezionalmente importante durante gli eventi Central Pacific El Niño.
Un altro elemento metodologico da tenere presente riguarda le dimensioni dei campioni. Per C3S sono disponibili sette eventi CP El Niño e sette CP La Niña, per DCPP sedici e quindici rispettivamente, mentre XRO2 considera diciotto eventi per ciascuna fase nell’analisi in-sample. Gli intervalli derivati da mille ricampionamenti bootstrap, mostrati nella figura, servono precisamente a quantificare l’incertezza dovuta alla numerosità relativamente limitata degli eventi. Ciò invita a non interpretare la differenza tra El Niño e La Niña come una legge assoluta e immutabile. La robustezza deriva piuttosto dalla coerenza con cui lo stesso comportamento compare attraverso differenti sistemi, campioni e metodologie. La questione della dimensione campionaria è particolarmente importante negli studi delle teleconnessioni climatiche, perché pochi eventi eccezionali possono influenzare significativamente le correlazioni, soprattutto quando le analisi vengono ulteriormente suddivise in categorie CP ed EP.
La letteratura sull’ENSO diversity rafforza ulteriormente questa prudenza. Capotondi e collaboratori hanno sottolineato che le differenti “tipologie” di ENSO devono essere considerate soprattutto come estremi di uno spettro continuo di comportamenti e non necessariamente come categorie completamente separate. Gli El Niño più intensi tendono frequentemente a mostrare massimi di SST più orientali, mentre eventi di intensità moderata possono presentare strutture più centrali; nello stesso tempo, la variabilità decennale dello stato medio del Pacifico può alterare la frequenza relativa delle diverse configurazioni. Ne consegue che l’efficienza della teleconnessione CP El Niño–NAO può variare anch’essa nel tempo, contribuendo alla non stazionarietà storicamente osservata nelle relazioni statistiche ENSO–Europa.
La Figura 1 assume dunque un significato che va ben oltre il semplice confronto fra alcune barre di correlazione. Essa suggerisce un modo diverso di concepire la prevedibilità stagionale: la skill non deve essere considerata un valore intrinseco e immutabile del modello, ma una quantità dipendente dallo stato del sistema climatico. Durante alcuni regimi oceanico-atmosferici, come CP El Niño, una maggiore parte della variabilità successiva viene vincolata da forzanti remote relativamente persistenti; durante altri regimi, come CP La Niña nel campione analizzato, la componente caotica può avere un peso proporzionalmente maggiore e rendere la NAO meno prevedibile. Tale concetto ha implicazioni rilevanti anche nell’interpretazione pratica delle previsioni stagionali: la stessa previsione probabilistica della NAO può avere livelli di affidabilità diversi a seconda del contesto tropicale in cui viene emessa.
Nel complesso, i sei pannelli della Figura 1 costruiscono una sequenza logica particolarmente efficace. I primi due dimostrano che CP El Niño e CP La Niña presentano strutture oceaniche differenti; il terzo certifica che i sistemi previsionali riproducono realisticamente il pattern atmosferico della NAO; il quarto mostra che la skill aumenta drasticamente durante CP El Niño; gli ultimi due dimostrano che questa maggiore prevedibilità presenta anche una significativa persistenza temporale. Considerate insieme, queste evidenze sostengono la tesi secondo cui il Central Pacific El Niño crea un ambiente dinamico particolarmente favorevole alla trasmissione di informazioni dal Pacifico tropicale fino al Nord Atlantico. Il passaggio cruciale non consiste quindi semplicemente nella presenza di un’anomalia calda nell’oceano equatoriale, ma nella sua specifica posizione, nel modo in cui essa modifica la convezione tropicale, nella risposta del Pacifico settentrionale e nell’efficienza con cui le perturbazioni risultanti vengono trasferite attraverso il sistema atmosferico globale.
Da questo punto di vista, la Figura 1 fornisce una delle evidenze più forti dello studio a favore dell’idea che le teleconnessioni Pacifico–Atlantico costituiscano una sorgente sostanziale della prevedibilità invernale della NAO. Essa contribuisce inoltre a spiegare perché decenni di analisi lineari della relazione ENSO–NAO abbiano restituito risultati talvolta deboli o apparentemente contraddittori: raggruppare insieme tutte le fasi e tutte le configurazioni di ENSO significa combinare stati climatici nei quali il collegamento Pacifico–Atlantico è molto efficace con altri nei quali è assai più debole. La separazione degli eventi Central Pacific rivela invece un comportamento fortemente asimmetrico, con CP El Niño associato a una marcata amplificazione del segnale prevedibile. L’insegnamento più generale è quindi che la previsione stagionale dell’inverno europeo e nordatlantico non può essere fondata soltanto sull’intensità dell’ENSO. Deve considerare la posizione delle anomalie del Pacifico, la loro evoluzione temporale, la risposta della regione aleutinica, lo stato dei jet stream e delle storm track, l’accoppiamento con l’oceano extratropicale e il possibile contributo della stratosfera. Soltanto attraverso questa visione integrata diventa possibile sfruttare pienamente quella componente di prevedibilità che, come già indicato dai lavori di Scaife, Eade e Dunstone e ora ulteriormente chiarito da Kim e collaboratori, sembra essere presente nell’atmosfera reale in misura superiore a quella che molti modelli climatici riescono ancora a rappresentare esplicitamente.
Collegamento dinamico delle teleconnessioni nordatlantiche durante gli eventi di CP El Niño
Il collegamento dinamico tra El Niño–Southern Oscillation e North Atlantic Oscillation rappresenta uno dei problemi più complessi della climatologia delle teleconnessioni, poiché la risposta atmosferica del settore nordatlantico non può essere interpretata come una semplice proiezione lineare delle anomalie termiche presenti nel Pacifico equatoriale. La visione climatologica tradizionale associa generalmente El Niño a una maggiore probabilità di NAO negativa e La Niña a una maggiore probabilità di NAO positiva; tuttavia, i risultati ottenuti da Kim, Lee, Kang e Scaife mostrano che questa rappresentazione diventa insufficiente quando vengono analizzati specificamente gli eventi di Central Pacific ENSO. Durante CP El Niño non emerge infatti in maniera sistematica una risposta negativa della NAO statisticamente significativa, soprattutto nel centro d’azione settentrionale localizzato tra Islanda e Groenlandia; allo stesso modo, CP La Niña non produce necessariamente una risposta positiva della NAO statisticamente robusta. La principale conseguenza del CP El Niño sembra essere differente e, per certi aspetti, più interessante: esso non impone direttamente il segno della NAO, ma modifica le condizioni dinamiche entro cui la NAO evolve, aumentando la quota della sua variabilità che può essere collegata a forzanti oceaniche persistenti e quindi potenzialmente prevedibili.
Questa distinzione tra “forzare una fase della NAO” e “aumentare la prevedibilità della NAO” è fondamentale per comprendere i risultati dello studio. La NAO rappresenta infatti una modalità atmosferica caratterizzata da una forte componente di variabilità interna, sostenuta dall’interazione tra corrente a getto, perturbazioni barocline, storm track ed eddy feedback. Anche in presenza dello stesso stato medio dell’ENSO, la NAO può quindi assumere segni differenti da un inverno all’altro. Ciò che CP El Niño sembra modificare è la forza con cui alcune anomalie lentamente variabili, soprattutto quelle della temperatura superficiale del Pacifico settentrionale, riescono a influenzare l’evoluzione successiva della circolazione nordatlantica. Questa interpretazione permette di comprendere perché l’abilità previsionale possa aumentare considerevolmente negli anni CP El Niño pur senza osservare un composito medio della NAO rigidamente negativo. In termini probabilistici, CP El Niño aumenta l’organizzazione del sistema e la quantità di informazione climatica disponibile alla previsione stagionale, ma non elimina il ruolo della variabilità atmosferica interna.
Una simile conclusione trova riscontro nella precedente letteratura sulle teleconnessioni ENSO–Nord Atlantico. Jiménez-Esteve e Domeisen hanno mostrato che il percorso troposferico attraverso il quale ENSO influenza l’area nordatlantica ed europea è fortemente non lineare e non stazionario. L’attività delle onde transienti e quasi stazionarie che si propaga dal Pacifico verso l’Atlantico attraverso il Nord America varia infatti con lo stato dell’ENSO, ma viene contemporaneamente modulata dalla circolazione atmosferica di fondo e dalla stratosfera. Durante El Niño, un aumento del flusso di attività ondulatoria dal Pacifico verso l’Atlantico può favorire una risposta di tipo NAO negativa, mentre durante La Niña la risposta opposta risulta generalmente meno persistente e maggiormente dipendente dalla stagione. Ciò dimostra che la teleconnessione non può essere considerata una relazione perfettamente simmetrica tra le fasi calda e fredda dell’ENSO.
Kim e collaboratori spingono questa interpretazione ulteriormente, identificando nel Pacifico nordorientale e nelle temperature superficiali marine della regione aleutinica un vero e proprio nodo intermedio della teleconnessione. La variabilità delle ALSST, cioè delle SST aleutiniche definite nello studio, mostra forti oscillazioni interannuali ed è collegata su scale temporali più lunghe alla North Pacific Gyre Oscillation. Tale collegamento è dinamicamente plausibile alla luce del lavoro fondamentale di Di Lorenzo e collaboratori, che nel 2008 identificarono la NPGO come una modalità distinta della variabilità del Pacifico settentrionale, collegata alle variazioni della circolazione oceanica, dell’avvezione e dell’upwelling. La NPGO non costituisce quindi semplicemente un indice statistico delle SST, ma riflette modificazioni dinamiche della circolazione del gyre nordpacifico, con importanti conseguenze sulla temperatura, sulla salinità e sul trasporto oceanico.
Il successivo lavoro di Di Lorenzo e collaboratori del 2010 risulta ancora più direttamente pertinente, perché mostrò un legame tra Central Pacific El Niño e variabilità decadale del Pacifico settentrionale. Gli autori evidenziarono che le anomalie termiche associate al riscaldamento del Pacifico centrale possono forzare cambiamenti della circolazione atmosferica extratropicale che, a loro volta, contribuiscono alla variabilità della NPGO. Esiste quindi una connessione dinamica bidirezionale tra le anomalie tropicali centrali, la risposta atmosferica del Pacifico settentrionale e l’evoluzione oceanica extratropicale. Il nuovo studio del 2026 inserisce questo sistema in una prospettiva ancora più ampia: la variabilità nordpacifica associata al CP El Niño può contribuire alla propagazione del segnale fino al settore atlantico e diventare così una sorgente remota di prevedibilità della NAO.
Il meccanismo atmosferico descritto dagli autori inizia durante gli anni CP El Niño con una configurazione coerente delle anomalie nella media troposfera. Un’anomalia anticiclonica interessa il Pacifico equatoriale, mentre una struttura ciclonica compare nel Pacifico settentrionale. La disposizione relativa di questi centri modifica il flusso divergente e favorisce la sua organizzazione lungo il jet climatologico del Pacifico. Il jet agisce in questo contesto come un waveguide, cioè come una regione nella quale i forti gradienti di vorticità potenziale e l’intensa corrente occidentale favoriscono la propagazione longitudinale delle perturbazioni atmosferiche. Non si tratta pertanto di un trasferimento diretto dell’anomalia tropicale verso l’Atlantico, ma di un processo nel quale il forcing tropicale modifica dapprima l’ambiente dinamico del Pacifico settentrionale e l’efficienza con cui l’attività ondulatoria può propagarsi verso est.
Il rafforzamento del flusso nella parte superiore della troposfera genera inoltre condizioni favorevoli alla formazione di un jet streak più intenso e a una diversa distribuzione dell’attività della storm track. Durante CP El Niño, Kim e collaboratori individuano una componente positiva dell’attività perturbata spostata verso nord lungo la costa occidentale del Nord America e sostanzialmente allineata con la latitudine occupata più a valle dal jet subtropicale nordatlantico. Questa configurazione geometrica è decisiva: affinché una perturbazione originata o amplificata nel Pacifico possa influenzare efficacemente il Nord Atlantico, non è sufficiente che aumenti l’attività ondulatoria; occorre che il sistema dei jet renda possibile una propagazione coerente verso valle. Proprio la differenza nella posizione e nell’intensità del jet tra CP El Niño e CP La Niña costituisce, secondo gli autori, uno dei fattori essenziali dell’asimmetria tra le due fasi.
A tale meccanismo dinamico si aggiunge il ruolo del riscaldamento diabatico sopra le acque anormalmente calde della regione aleutinica. Le anomalie positive delle ALSST modificano gli scambi di calore tra oceano e atmosfera e contribuiscono ad alterare la struttura termica della bassa troposfera. In condizioni favorevoli, queste modificazioni possono aumentare l’instabilità baroclina, cioè la capacità dell’atmosfera di convertire l’energia potenziale disponibile associata ai gradienti orizzontali di temperatura in energia cinetica delle perturbazioni. Il risultato è un rafforzamento dell’attività della storm track nel Pacifico nordorientale. La perturbazione non rimane tuttavia confinata alla regione di origine: la storm track tende a intensificarsi e a spostarsi verso il polo, mentre l’anomalia positiva della sua attività si estende dal Pacifico nordorientale attraverso il Nord America fino al Nord Atlantico.
Questo processo attribuisce alle SST aleutiniche una funzione molto importante per la prevedibilità. L’atmosfera delle medie latitudini possiede infatti una memoria relativamente breve, mentre l’oceano evolve più lentamente e può conservare anomalie termiche per settimane o mesi. Le SST possono pertanto immagazzinare una parte dell’informazione generata dalla precedente evoluzione atmosferico-oceanica e restituirla successivamente all’atmosfera attraverso i flussi superficiali e la modificazione della baroclinicità. È in questo senso che la maggiore variabilità delle ALSST durante CP El Niño non deve essere interpretata semplicemente come “maggiore rumore”: essa costituisce una maggiore ampiezza di una componente che conserva memoria e che può quindi partecipare al segnale stagionalmente prevedibile. Il risultato si accorda con una letteratura sempre più ampia secondo cui la qualità delle previsioni stagionali della NAO dipende non soltanto dalla corretta simulazione dell’atmosfera, ma anche dalla rappresentazione dei feedback oceano–atmosfera e degli eddies. Un lavoro del 2026, ad esempio, evidenzia come feedback oceanico-atmosferici troppo deboli possano costituire un limite significativo alla previsione stagionale della NAO e della storm track nordatlantica.
La sequenza temporale individuata da Kim e colleghi rafforza ulteriormente l’interpretazione causale del meccanismo. La variabilità delle ALSST diventa riconoscibile già durante l’autunno, nel trimestre settembre-novembre. Successivamente, tra dicembre e gennaio, le anomalie termiche oceaniche sono associate a modificazioni del riscaldamento diabatico nel Pacifico nordorientale. Soltanto in una fase successiva emerge più chiaramente la risposta della circolazione del Nord Atlantico, durante gennaio-febbraio, insieme alle anomalie dell’attività della storm track atlantica. Questa progressione da Pacifico settentrionale autunnale a forcing diabatico d’inizio inverno e infine a risposta NAO di fine inverno è estremamente importante, perché stabilisce l’ordine temporale atteso per una possibile sorgente di prevedibilità stagionale e distingue il meccanismo da una semplice correlazione simultanea.
La struttura atmosferica risultante presenta inoltre una notevole somiglianza con la NAO. Nelle osservazioni, la risposta associata alla variabilità delle ALSST mostra, sia nell’altezza geopotenziale a 500 hPa sia nel vento zonale a 200 hPa, un’elevata correlazione spaziale con il pattern della NAO, con un coefficiente pari a 0,89. Un valore così alto indica una forte somiglianza geometrica tra la risposta dinamica associata al percorso Pacifico–Atlantico e la struttura caratteristica della NAO. Non dimostra, da solo, che ogni singola anomalia della NAO sia causata dal Pacifico, ma mostra che quando il meccanismo viene attivato durante CP El Niño la sua firma atmosferica è fortemente proiettata sul principale modo di variabilità nordatlantico.
Un ulteriore elemento di robustezza deriva dagli esperimenti Pacific Pacemaker con CESM2. In tali simulazioni viene prescritta la variabilità osservata delle SST del Pacifico, permettendo di valutare in maniera più controllata la risposta atmosferica alla forzante oceanica. Gli esperimenti riproducono l’incremento dell’attività della storm track nel Pacifico nordorientale associato al riscaldamento dell’ALSST e mostrano successivamente un’intensificazione e uno spostamento verso nord della storm track fino al Nord Atlantico. La risposta finale assume nuovamente una struttura simile alla NAO, con una correlazione spaziale pari a 0,74. La concordanza tra rianalisi e Pacemaker rappresenta un passaggio metodologicamente importante: le sole osservazioni permettono di identificare associazioni e sequenze temporali, mentre un esperimento nel quale il Pacifico viene controllato offre un sostegno molto più diretto all’interpretazione secondo cui il forcing pacifico contribuisca realmente alla risposta atlantica.
Nella fase CP La Niña, il quadro dinamico cambia radicalmente. L’anomalia della media troposfera sull’equatore assume segno ciclonico, mentre sul Pacifico settentrionale prevale una configurazione anticiclonica. Tale disposizione indebolisce il waveguide pacifico e modifica la posizione del deflusso divergente associato al jet. Invece di estendersi efficacemente verso il Nord America, l’anomalia tende a rimanere maggiormente confinata al Pacifico occidentale. Di conseguenza viene meno l’allineamento tra attività atmosferica, regione delle ALSST e percorso verso la storm track atlantica. A questo si aggiunge una variabilità delle SST aleutiniche nettamente inferiore, che limita il riscaldamento diabatico e la capacità dell’oceano di sostenere un’anomalia atmosferica persistente durante l’inizio dell’inverno. La storm track a valle della regione aleutinica risulta quindi meno intensamente perturbata e il segnale nordatlantico diventa molto più debole.
La differenza non può essere attribuita esclusivamente alla maggiore ampiezza delle anomalie oceaniche durante CP El Niño. Questo punto è essenziale nell’interpretazione statistica dello studio. I coefficienti di regressione utilizzati dagli autori esprimono infatti la risposta atmosferica per unità di anomalia ALSST. Se il maggiore segnale nordatlantico fosse dovuto soltanto a SST aleutiniche più intense, normalizzare la risposta rispetto all’ampiezza delle anomalie dovrebbe eliminare gran parte del contrasto. Ciò non avviene. La risposta di tipo NAO rimane più forte durante CP El Niño anche considerando l’anomalia oceanica unitaria. Ne consegue che l’atmosfera è effettivamente più sensibile al forcing dell’ALSST durante la fase calda del CP-ENSO: è la struttura stessa della circolazione di fondo, e soprattutto la configurazione dei jet e delle storm track, a rendere più efficiente il trasferimento del segnale verso l’Atlantico.
L’importanza degli eddies transienti in questo processo trova una solida base nella letteratura nordatlantica. Peng e collaboratori mostrarono già nei primi anni Duemila che una forzante termica associata al tripolo delle SST del Nord Atlantico può produrre una risposta atmosferica simile alla NAO e che tale risposta viene mantenuta soprattutto dall’interazione tra la circolazione forzata dal riscaldamento e la storm track atlantica. Lo studio mise inoltre in evidenza una significativa non linearità: la risposta atmosferica non è perfettamente simmetrica rispetto al segno delle anomalie delle SST perché gli eddies interagiscono in modo diverso con differenti configurazioni del flusso medio. Questa evidenza offre un importante parallelo concettuale con il lavoro di Kim e colleghi: anche nel collegamento Pacifico–Atlantico la risposta dipende non soltanto dall’intensità della forzante oceanica, ma dallo stato dinamico entro cui tale forzante agisce.
Il North Atlantic SST Tripole, NATS, che compare a valle della propagazione della storm track identificata nello studio, può a sua volta partecipare alla persistenza della risposta atmosferica attraverso l’accoppiamento locale oceano–atmosfera. La relazione tra NAO e tripolo delle SST è infatti bidirezionale: le anomalie atmosferiche della NAO modificano i flussi di calore superficiali, i venti e la circolazione oceanica, generando una struttura tripolare delle SST, ma quest’ultima può successivamente esercitare un feedback sull’atmosfera. Studi osservativi e modellistici hanno dimostrato l’esistenza di questo feedback e indicato che il tripolo può aggiungere informazione predittiva rispetto alla sola persistenza atmosferica della NAO. La teleconnessione descritta da Kim e colleghi potrebbe dunque assumere una struttura a più stadi: il CP El Niño precondiziona il Pacifico settentrionale, la variabilità delle ALSST rafforza la storm track, il segnale si propaga verso l’Atlantico e le successive interazioni aria–mare nordatlantiche possono contribuire a sostenere la risposta.
L’analisi quantitativa del rapporto ALSST–NAO rafforza notevolmente questo quadro. Nei 18 inverni CP El Niño identificati tra il 1959 e il 2025, le fluttuazioni delle ALSST presentano una correlazione positiva con la NAO pari a 0,51, statisticamente significativa al livello del 5%. Nei 18 inverni CP La Niña, invece, la correlazione diventa −0,21 e non è statisticamente significativa. Gli esperimenti CESM2 Pacemaker producono praticamente la stessa relazione durante CP El Niño, con una correlazione di 0,52, mentre durante CP La Niña il valore scende a −0,05. La concordanza tra osservazioni e simulazioni rafforza l’idea che l’asimmetria non derivi semplicemente da una particolare realizzazione del record osservato, ma possieda una base dinamica riproducibile.
Tali correlazioni devono tuttavia essere interpretate con cautela. Esse non significano che ALSST determini da sola il valore della NAO. Una correlazione di circa 0,5 indica una relazione statisticamente importante ma lascia una parte considerevole della variabilità attribuibile ad altri processi, inclusa la dinamica atmosferica interna. Inoltre, CP El Niño e CP La Niña si alternano irregolarmente nel tempo, per cui una correlazione calcolata sull’intera serie storica mescola regimi nei quali il collegamento ALSST–NAO è attivo con regimi nei quali è debole o assente. Ciò aiuta a spiegare perché le correlazioni mobili su finestre di quindici anni tra ENSO e NAO, oppure tra ALSST e NAO, risultino raramente significative. Una teleconnessione può quindi essere fisicamente robusta in uno specifico regime climatico pur apparendo debole nella correlazione lineare calcolata sull’intero record. È uno dei motivi per cui la non stazionarietà delle teleconnessioni rappresenta una questione così importante nella climatologia moderna.
Il confronto degli eventi più intensi rende l’asimmetria ancora più evidente. Se vengono considerati soltanto il 50% degli eventi CP El Niño e CP La Niña di maggiore intensità, la varianza osservata delle ALSST durante CP El Niño raggiunge 1,40 K², contro appena 0,28 K² durante CP La Niña: un aumento di circa 5,05 volte. Parallelamente, la varianza della NAO passa da 0,62 hPa² durante CP La Niña a 1,88 hPa² durante CP El Niño, cioè un aumento di circa 3,03 volte. La differenza delle ALSST è statisticamente significativa nel test F, con p pari a 0,03, mentre quella della NAO, con p pari a 0,13, deve essere considerata soltanto indicativa e non statisticamente significativa secondo la convenzionale soglia del 5%. Questa distinzione è importante: sarebbe improprio presentare il triplice aumento della varianza della NAO come definitivamente dimostrato sul piano statistico, mentre è corretto considerarlo un segnale coerente che richiede campioni più ampi per essere verificato con maggiore robustezza.
Gli esperimenti Pacemaker riproducono qualitativamente proprio questa caratteristica, pur sottostimando l’entità dell’asimmetria della varianza osservata. Durante gli eventi CP El Niño più intensi emerge un più forte accoppiamento ALSST–NAO accompagnato da un aumento della variabilità nordatlantica. Questo rafforza ulteriormente la conclusione secondo cui non è l’esistenza di una particolare fase media della NAO a spiegare l’aumento della skill stagionale; è piuttosto l’aumento della componente di variabilità sensibile a una forzante oceanica dotata di memoria. In altri termini, CP El Niño sembra rendere una frazione maggiore delle oscillazioni della NAO “agganciata” alla variabilità prevedibile del sistema Pacifico–Atlantico.
La relazione con la NPGO rende questo meccanismo ancora più interessante su scale temporali interannuali e decadali. Di Lorenzo e collaboratori hanno mostrato che le anomalie associate al Central Pacific El Niño possono contribuire a forzare la variabilità extratropicale del Pacifico settentrionale, mentre ricerche successive hanno confermato che la NPGO è strettamente associata alla North Pacific Oscillation e ai cambiamenti nella circolazione atmosferica e oceanica del Pacifico nordorientale. La relazione delle ALSST con la NPGO suggerisce pertanto che la “porta d’ingresso” nordpacifica della teleconnessione atlantica possa essere influenzata non soltanto dall’ENSO dell’anno in corso, ma anche dallo stato a più bassa frequenza del Pacifico settentrionale. Questo potrebbe contribuire alla modulazione decadale dell’efficienza delle teleconnessioni e spiegare perché periodi diversi del record osservativo mostrino relazioni ENSO–NAO differenti.
L’insieme di questi risultati obbliga quindi a riconsiderare l’idea tradizionale di una teleconnessione ENSO–NAO semplicemente simmetrica. Il CP El Niño non equivale a “NAO negativa” e CP La Niña non equivale a “NAO positiva”. Più correttamente, CP El Niño sembra configurare il sistema atmosferico in modo tale che la variabilità delle SST del Pacifico settentrionale possa comunicare più efficientemente con il Nord Atlantico. L’intensificazione e lo spostamento verso il polo della storm track, il rafforzamento del waveguide pacifico, l’allineamento tra jet pacifico e nordatlantico e l’aumento della sensibilità al riscaldamento diabatico delle ALSST costituiscono diversi elementi dello stesso meccanismo. Durante CP La Niña questi elementi non si dispongono nella stessa maniera e il ponte dinamico tra Pacifico e Atlantico diventa molto meno efficiente.
Questa lettura consente infine di comprendere il significato profondo della maggiore prevedibilità stagionale individuata nella sezione precedente dello studio. La prevedibilità della NAO non dipende soltanto dall’esattezza con cui un modello riproduce il Pacifico tropicale, ma dalla capacità di simulare l’intera catena dinamica che collega la convezione tropicale, il Pacific jet, la depressione aleutinica, le SST del Pacifico nordorientale, l’instabilità baroclina, le storm track, il Nord America e infine il Nord Atlantico. Un modello può prevedere quasi perfettamente l’indice Niño4 e tuttavia non trasformare correttamente quella informazione in una previsione utile della NAO se rappresenta in maniera insufficiente uno o più anelli intermedi. È proprio per questo che i risultati di Kim e collaboratori assumono una rilevanza particolare per lo sviluppo dei futuri sistemi stagionali: indicano quali processi fisici devono essere rappresentati correttamente, e non semplicemente quale indice tropicale deve essere previsto.
Nel complesso, il quadro dinamico che emerge è quello di una teleconnessione condizionale, asimmetrica e fortemente dipendente dallo stato della circolazione. Durante CP El Niño, il Pacifico nordorientale assume le caratteristiche di un vero ponte atmosferico-oceanico tra il forcing tropicale e il Nord Atlantico. Le ALSST, grazie alla loro persistenza, forniscono memoria al sistema; il riscaldamento diabatico modifica l’instabilità e l’attività perturbata; il jet e la storm track consentono al segnale di propagarsi verso est; l’accoppiamento oceano–atmosfera nordatlantico contribuisce infine a organizzare una risposta simile alla NAO. Durante CP La Niña questa catena risulta notevolmente indebolita. Il risultato più importante non è pertanto che una determinata fase del CP-ENSO determini necessariamente una determinata fase della NAO, ma che CP El Niño aumenta la sensibilità e l’organizzazione dinamica del sistema Pacifico–Atlantico, trasformando una quota maggiore della variabilità nordatlantica in un segnale potenzialmente prevedibile. È questa distinzione a rappresentare uno dei contributi scientifici più importanti dello studio di Kim, Lee, Kang e Scaife e a offrire una nuova interpretazione della complessa relazione tra ENSO, Pacifico settentrionale e clima invernale europeo.
Figura 2 – Il Central Pacific El Niño rafforza la prevedibilità stagionale della NAO attraverso il collegamento dinamico tra Pacifico settentrionale e Nord Atlantico
La Figura 2 rappresenta uno dei passaggi più importanti dello studio di Kim, Lee, Kang e Scaife perché permette di passare dalla semplice constatazione che la North Atlantic Oscillation risulta più prevedibile durante gli episodi di Central Pacific El Niño all’identificazione di un possibile meccanismo fisico capace di spiegare questo aumento dell’abilità previsionale. La figura mostra infatti che il miglioramento della previsione non è distribuito casualmente nello spazio, ma tende a concentrarsi in regioni dinamicamente collegate tra loro: il Pacifico tropicale, il Pacifico nordorientale e il settore nordatlantico dominato dalla NAO. La configurazione suggerisce quindi l’esistenza di una vera e propria catena di teleconnessione nella quale il Pacifico settentrionale, e in particolare la regione aleutinica, assume il ruolo di ponte intermedio tra il forcing tropicale associato al CP El Niño e la successiva evoluzione della circolazione atmosferica sul Nord Atlantico. È questo il punto centrale della figura: il CP El Niño non sembra semplicemente aumentare la variabilità atmosferica, ma rende una parte di essa maggiormente legata a una forzante oceanica persistente e quindi potenzialmente prevedibile.
Il pannello (a) mostra la distribuzione geografica dell’Anomaly Correlation Coefficient della pressione al livello del mare media di gennaio-febbraio durante gli anni CP El Niño, utilizzando l’insieme combinato degli ensemble C3S e DCPP. L’ACC misura quanto bene l’evoluzione prevista delle anomalie corrisponda a quella osservata da un anno all’altro. Valori positivi elevati indicano quindi una buona capacità del sistema di riprodurre la variabilità osservata, mentre valori bassi o negativi segnalano una scarsa abilità. Durante CP El Niño emergono aree estese di skill positiva e statisticamente significativa non soltanto nel Pacifico tropicale, ma anche nel Pacifico nordorientale e nel dominio nordatlantico. Particolarmente evidente è la regione evidenziata dal rettangolo rosa, corrispondente alla Aleutian Low SLP, e il settore delimitato in verde, rappresentativo del dominio della NAO. Questa disposizione suggerisce una coerenza spaziale tra la capacità di prevedere la circolazione pacifica extratropicale e quella di prevedere la NAO. Non si tratta quindi di due aree indipendenti di buona skill, ma di regioni che possono essere connesse dinamicamente dalla propagazione delle perturbazioni atmosferiche e dalla modulazione dei jet stream.
Il pannello (b), riferito agli anni CP La Niña, mostra un quadro sostanzialmente diverso. La skill tende a ridursi proprio nelle zone che durante CP El Niño apparivano più prevedibili, in particolare nella regione aleutinica e nei centri della NAO. Il confronto tra i primi due pannelli costituisce già una forte evidenza della natura asimmetrica della teleconnessione. El Niño e La Niña del Pacifico centrale non devono quindi essere interpretati come due stati perfettamente speculari. Questo risultato è coerente con studi precedenti che hanno mostrato come il percorso troposferico ENSO–Nord Atlantico sia fortemente non lineare e dipenda dallo stato della circolazione di fondo, dalla posizione del jet pacifico, dall’ampiezza delle anomalie tropicali e dalla propagazione delle onde di Rossby. Jiménez-Esteve e Domeisen hanno mostrato in particolare che il collegamento troposferico ENSO–Atlantico può essere molto più intenso durante alcuni eventi El Niño rispetto alle corrispondenti fasi La Niña, proprio a causa di differenze nel comportamento del Pacific jet e nella propagazione dell’attività ondulatoria attraverso il Nord America.
Il pannello (c) rende ancora più evidente questa asimmetria perché mostra direttamente la differenza di skill tra CP El Niño e CP La Niña. Le aree positive indicano le regioni nelle quali la previsione migliora nella fase calda rispetto alla fase fredda. Due zone emergono in maniera particolarmente chiara: il settore del Pacifico nordorientale e il Nord Atlantico. Questa configurazione rappresenta uno degli indizi più importanti a favore dell’esistenza di una teleconnessione coerente tra i due bacini. Se il miglioramento della skill fosse dovuto soltanto a una maggiore prevedibilità locale del Pacifico tropicale, ci si attenderebbe che il segnale rimanesse prevalentemente confinato a quella regione. Il fatto che esso riappaia invece nella zona aleutinica e nei centri della NAO suggerisce che il sistema sia in grado di trasferire l’informazione da ovest verso est lungo un percorso dinamicamente organizzato.
La regione aleutinica è particolarmente importante perché rappresenta uno dei principali centri d’azione della circolazione atmosferica del Pacifico settentrionale durante l’inverno. La Aleutian Low è strettamente collegata alla posizione e all’intensità del Pacific jet, all’attività delle perturbazioni delle medie latitudini e alla propagazione delle onde planetarie. Durante El Niño, le anomalie convettive tropicali possono modificare il flusso divergente nella troposfera superiore e generare treni di onde di Rossby che si propagano verso il Pacifico settentrionale. Studi classici e successivi hanno mostrato che El Niño tende frequentemente a rafforzare la Aleutian Low e a modificare la posizione della storm track pacifica, sebbene l’intensità e la struttura della risposta siano fortemente dipendenti dal tipo di ENSO e dallo stato medio atmosferico. La non linearità della risposta è quindi un elemento fondamentale per comprendere perché il CP El Niño possa produrre una teleconnessione particolarmente efficace mentre la fase CP La Niña non genera necessariamente una risposta uguale e opposta.
Il pannello (d) consente di approfondire ulteriormente il meccanismo perché rappresenta la differenza della varianza interannuale tra gli anni CP El Niño e CP La Niña. I colori mostrano la differenza nella varianza delle SST, mentre i contorni rappresentano quella della pressione al livello del mare. Il risultato più importante è l’aumento della variabilità sia oceanica sia atmosferica nella regione aleutinica durante CP El Niño. In particolare, il rettangolo azzurro identifica la regione utilizzata per definire l’indice ALSST, cioè la temperatura superficiale marina aleutinica. Il fatto che proprio questa regione mostri un incremento significativo della varianza suggerisce che durante CP El Niño l’oceano nordpacifico possieda una maggiore ampiezza di variazione disponibile per influenzare l’atmosfera. Lo studio mostra inoltre che tale aumento della variabilità è accompagnato da una maggiore variabilità della pressione nel settore nordatlantico.
Questo punto richiede una distinzione concettuale molto importante: una maggiore varianza non significa automaticamente minore prevedibilità. In un sistema puramente atmosferico, un aumento della variabilità potrebbe effettivamente essere associato a un maggiore ruolo del caos interno e quindi a una riduzione della capacità previsionale. Nel caso delle SST, però, la situazione è differente, perché l’oceano possiede tempi caratteristici molto più lunghi dell’atmosfera e conserva una memoria termica su scale stagionali. Se la maggiore variabilità riguarda un segnale oceanico persistente e dinamicamente accoppiato alla circolazione atmosferica, l’aumento dell’ampiezza può rafforzare il segnale prevedibile anziché il rumore. È proprio questa interpretazione che gli autori propongono per la regione ALSST: durante CP El Niño, l’aumento della variabilità delle SST aleutiniche fornisce una forzante più intensa e più persistente capace di modulare successivamente la NAO.
La relazione delle ALSST con la variabilità del Pacifico settentrionale trova un importante precedente negli studi sulla North Pacific Gyre Oscillation. Di Lorenzo e collaboratori hanno identificato la NPGO come una modalità fondamentale della variabilità del Pacifico nordorientale, associata a cambiamenti dell’intensità della circolazione dei gyre, dell’upwelling e dell’avvezione orizzontale. La NPGO presenta una struttura strettamente connessa alla forzante atmosferica esercitata dalla North Pacific Oscillation e rappresenta quindi un esempio di come le anomalie atmosferiche possano essere integrate e memorizzate dall’oceano extratropicale su scale temporali interannuali e decadali. Questo concetto è particolarmente pertinente per il lavoro di Kim e colleghi: la regione ALSST non costituisce semplicemente una zona con SST anomale, ma un settore inserito in una dinamica più ampia della circolazione nordpacifica, capace di conservare informazione climatica per periodi molto più lunghi rispetto alla memoria atmosferica sinottica.
I pannelli (e), (f) e (g) rappresentano il passaggio più importante dal punto di vista quantitativo. In essi, sull’asse orizzontale compare la correlazione tra ALSST e NAO, mentre sull’asse verticale è riportata la skill della previsione della NAO. I punti sono ottenuti mediante migliaia di ricampionamenti bootstrap di piccoli ensemble, una tecnica che permette di verificare quanto sia robusta la relazione al variare della composizione degli ensemble stessi. Il risultato è molto chiaro: nei tre casi compare una relazione positiva. Nel C3S-MME il coefficiente è pari a 0,48, nel DCPP-MME raggiunge 0,51 e negli ensemble combinati arriva a circa 0,52. In tutti i casi la relazione è statisticamente altamente significativa. Questo significa che quando un sistema rappresenta più fortemente il legame tra ALSST e NAO, tende anche a prevedere meglio la NAO.
Questo risultato costituisce uno degli elementi più convincenti dell’intero studio perché permette di andare oltre una semplice correlazione climatica. Se la regione aleutinica fosse soltanto un’area nella quale la variabilità aumenta casualmente durante El Niño, non vi sarebbe alcuna ragione per aspettarsi che i modelli che riproducono meglio tale relazione ottengano sistematicamente una maggiore skill nordatlantica. Il fatto che le due quantità aumentino insieme suggerisce invece che la teleconnessione ALSST–NAO rappresenti una sorgente concreta di prevedibilità. La correlazione non dimostra da sola un rapporto causale, ma la coerenza tra la struttura spaziale della skill, l’aumento della varianza, la relazione bootstrap e gli esperimenti Pacemaker discussi successivamente nello studio fornisce un insieme di evidenze molto più robusto di una semplice associazione statistica.
La stella rossa nei pannelli inferiori rappresenta il risultato del modello XRO2 nella previsione deterministica indipendente. Anche questo risultato assume particolare importanza, perché XRO2 possiede una struttura completamente diversa dai grandi modelli climatici accoppiati C3S e DCPP. Il fatto che il suo comportamento ricada nello stesso regime caratterizzato da forte accoppiamento ALSST–NAO e buona skill suggerisce che il meccanismo non sia esclusivamente il prodotto della complessità interna di un singolo sistema modellistico. La convergenza tra modelli dinamici di grande scala e un modello deterministico di ordine ridotto rappresenta quindi un’indicazione ulteriore della robustezza fisica del collegamento.
La Figura 2 si inserisce inoltre direttamente nel problema del cosiddetto signal-to-noise paradox. Eade e collaboratori hanno mostrato che, nelle previsioni stagionali e decadali, la componente prevedibile della NAO può risultare più debole nei modelli rispetto a quanto appare nell’atmosfera reale. In altre parole, i modelli possono contenere troppo rumore interno o rappresentare con ampiezza insufficiente il segnale forzato. Questo produce una situazione apparentemente paradossale nella quale l’ensemble medio può essere ben correlato alle osservazioni nonostante i singoli membri siano relativamente poco coerenti tra loro. La Figura 2 suggerisce una possibile origine fisica di almeno una parte di questo problema: se alcuni modelli rappresentano troppo debolmente il collegamento tra SST aleutiniche e NAO, il segnale Pacifico–Atlantico disponibile nel mondo reale viene sottostimato e una quota di prevedibilità resta nascosta nella dispersione dell’ensemble.
Il collegamento con il signal-to-noise paradox diventa particolarmente interessante perché implica che il miglioramento futuro delle previsioni della NAO non dipenda necessariamente soltanto dall’aumento della risoluzione modellistica o del numero dei membri dell’ensemble, ma anche dalla capacità di rappresentare con maggiore realismo determinati processi fisici. Tra questi rientrano l’accoppiamento aria–mare nel Pacifico settentrionale, la risposta della Aleutian Low, i flussi di calore superficiali, la baroclinicità, la posizione del Pacific jet e la propagazione delle perturbazioni verso il continente nordamericano e il Nord Atlantico. Dunstone e collaboratori hanno già mostrato che una parte della skill della NAO può derivare da sorgenti prevedibili localizzate nel Pacifico tropicale e che l’aumento della dimensione degli ensemble aiuta a estrarre questi segnali deboli dal rumore interno. Il lavoro di Kim e colleghi aggiunge un livello di dettaglio dinamico identificando nella regione aleutinica uno dei passaggi fondamentali attraverso cui questa informazione può essere trasferita.
Un altro aspetto importante della figura riguarda il ruolo delle interazioni oceano–atmosfera extratropicali. La letteratura sul Nord Atlantico ha mostrato da tempo che le SST delle medie latitudini non devono essere considerate semplicemente come una risposta passiva all’atmosfera. Gli esperimenti di Peng, Robinson e Li hanno evidenziato che un’anomalia tripolare delle SST nordatlantiche può generare una risposta atmosferica di tipo NAO e che tale risposta viene amplificata dall’interazione tra il flusso forzato dal riscaldamento superficiale e gli eddies della storm track. Gli stessi autori hanno mostrato inoltre che la risposta è non lineare rispetto al segno della forzante SST, sottolineando l’importanza del background atmosferico e dei feedback degli eddies. Il parallelismo con la Figura 2 è evidente: anche nel Pacifico settentrionale le SST possono costituire una componente attiva del sistema di previsione, soprattutto quando il loro segnale si sovrappone favorevolmente alla struttura dei jet e delle storm track.
Questa analogia permette di immaginare la teleconnessione CP El Niño–NAO come un processo a più stadi. Il CP El Niño modifica dapprima la distribuzione della convezione tropicale e la circolazione della troposfera superiore. Il Pacific jet e la Aleutian Low rispondono a questa forzante, generando anomalie nel Pacifico nordorientale. L’oceano extratropicale integra una parte di questa risposta, producendo anomalie ALSST persistenti. Queste ultime influenzano i flussi turbolenti di calore, la struttura termica della troposfera inferiore e l’instabilità baroclina. La storm track può quindi intensificarsi o spostarsi, favorendo la propagazione verso valle della perturbazione fino al Nord Atlantico. Una volta raggiunto il settore atlantico, il segnale può interagire ulteriormente con la storm track e con le SST locali, contribuendo a organizzare una struttura atmosferica assimilabile alla NAO. Questa catena, sviluppata più compiutamente nelle figure successive dello studio, trova nella Figura 2 il proprio fondamento statistico.
È importante tuttavia evitare un’interpretazione deterministica. I valori r = 0,48–0,52 dei pannelli inferiori non significano che le SST aleutiniche “controllino” metà della NAO, né che sia possibile prevedere un inverno europeo semplicemente osservando la regione ALSST. La correlazione misura l’associazione lineare tra due quantità attraverso i campioni bootstrap e mostra che una migliore rappresentazione dell’accoppiamento tende a coincidere con maggiore skill. La NAO rimane influenzata da molti altri fattori, tra cui la variabilità atmosferica interna, il vortice polare stratosferico, le SST del Nord Atlantico, la QBO, il ghiaccio marino e altre sorgenti tropicali di variabilità. Il contributo delle ALSST deve quindi essere interpretato come una componente della prevedibilità totale, non come l’unico meccanismo responsabile della NAO.
La Figura 2 suggerisce anche che la prevedibilità stagionale dovrebbe essere considerata una proprietà dipendente dal regime climatico. Durante CP El Niño, il sistema Pacifico–Atlantico sembra entrare in una configurazione nella quale il segnale oceanico e atmosferico viene trasmesso con maggiore efficienza. Durante CP La Niña, invece, lo stesso percorso appare più debole e frammentato. Questo aiuta a spiegare perché una correlazione ENSO–NAO calcolata sull’intera serie storica possa apparire modesta o non significativa: mescolare insieme fasi e configurazioni dinamicamente differenti tende inevitabilmente a diluire il segnale. L’analisi condizionata agli anni CP El Niño consente invece di far emergere un regime specifico nel quale il collegamento Pacifico–Atlantico diventa particolarmente efficace.
Nel complesso, la Figura 2 fornisce quindi un supporto molto forte all’idea che la regione aleutinica rappresenti un elemento centrale della prevedibilità nordatlantica durante CP El Niño. I pannelli (a)–(c) dimostrano che proprio nel Pacifico nordorientale e nel dominio NAO si concentra il maggiore incremento della skill; il pannello (d) mostra che queste regioni sono contemporaneamente caratterizzate da una maggiore variabilità oceanico-atmosferica; i pannelli (e)–(g) stabiliscono infine che i sistemi nei quali l’accoppiamento ALSST–NAO è più intenso sono anche quelli che prevedono meglio la NAO. Considerati insieme, questi risultati indicano che il Pacifico nordorientale non costituisce semplicemente una regione di passaggio della teleconnessione, ma un vero e proprio serbatoio di memoria e un amplificatore dinamico del segnale stagionale.
Il significato più generale della figura riguarda dunque il modo stesso in cui deve essere concepita la previsione dell’inverno euro-atlantico. Non è sufficiente prevedere accuratamente il valore dell’indice Niño3.4 o Niño4. Un sistema può rappresentare perfettamente il Pacifico tropicale e fallire comunque nel Nord Atlantico se non simula correttamente il trasferimento dell’informazione attraverso il Pacifico settentrionale. La skill della NAO dipende quindi dalla capacità del modello di ricostruire l’intera architettura della teleconnessione: la posizione delle anomalie tropicali, la risposta della Aleutian Low, la variabilità delle ALSST, il comportamento del Pacific jet, l’instabilità baroclina, la storm track e il collegamento con il settore atlantico. La Figura 2 dimostra precisamente questo principio e costituisce uno degli elementi più convincenti a sostegno della conclusione di Kim e collaboratori secondo cui le teleconnessioni Pacifico–Atlantico guidate dal Central Pacific El Niño rappresentano una fonte concreta e fisicamente identificabile di prevedibilità della North Atlantic Oscillation.
Figura 3 – Dinamica delle teleconnessioni Pacifico settentrionale–Atlantico durante gli eventi di Central Pacific El Niño
La Figura 3 rappresenta uno dei passaggi dinamicamente più significativi dello studio di Kim, Lee, Kang e Scaife, perché consente di comprendere in che modo la variabilità delle temperature superficiali del mare nella regione aleutinica possa agire come elemento di collegamento tra il Pacifico centrale e il Nord Atlantico durante gli eventi di Central Pacific El Niño. Se le figure precedenti avevano mostrato soprattutto che la NAO diventa più prevedibile durante gli anni CP El Niño e che tale prevedibilità aumenta nei modelli che rappresentano più correttamente il legame tra Aleutian SST e North Atlantic Oscillation, la Figura 3 cerca di ricostruire il meccanismo atmosferico attraverso cui questa relazione può svilupparsi. L’elemento centrale è che la variabilità delle ALSST non rimane confinata alla regione del Pacifico nordorientale, ma si associa a una riorganizzazione coerente della storm track e del getto troposferico che si estende progressivamente dal Pacifico settentrionale al Nord America e infine al Nord Atlantico, dove la risposta atmosferica assume una struttura molto simile al tipico pattern della NAO. Gli autori mostrano inoltre che questa configurazione non emerge soltanto dalle osservazioni, ma viene riprodotta in modo sostanzialmente coerente dagli esperimenti Pacific Pacemaker del CESM2, nei quali viene prescritta la variabilità osservata delle SST del Pacifico. La concordanza tra rianalisi e simulazioni costituisce quindi un elemento particolarmente importante nel sostenere l’interpretazione dinamica proposta.
Nel pannello (a), le anomalie delle SST medie invernali regredite sull’indice ALSST mostrano un massimo positivo ben definito nel Pacifico nordorientale, in prossimità della regione aleutinica evidenziata dal rettangolo azzurro. A questa struttura termica oceanica si sovrappongono le anomalie positive dell’attività della storm track, indicate dai contorni verdi, e la climatologia del vento zonale a 200 hPa, rappresentata dai contorni gialli. La sovrapposizione dei tre campi è essenziale per comprendere il meccanismo. Il massimo dell’attività perturbata non si trova infatti in una posizione casuale, ma tende a disporsi lungo la fascia occupata dal getto occidentale, suggerendo che il background dinamico della troposfera superiore favorisca la propagazione verso est delle perturbazioni. Durante CP El Niño, le anomalie tropicali e subtropicali possono quindi contribuire a rafforzare una struttura di waveguide lungo il Pacific jet, attraverso la quale i disturbi atmosferici vengono guidati verso il Nord America. La letteratura sulle teleconnessioni ENSO ha da tempo mostrato che le anomalie convettive tropicali sono in grado di generare onde di Rossby che si propagano verso le medie latitudini e producono una risposta molto robusta sul Pacifico settentrionale e sul continente nordamericano. Jiménez-Esteve e Domeisen hanno tuttavia dimostrato che il percorso dal Pacifico verso il Nord Atlantico è fortemente non lineare e che la risposta di El Niño e La Niña differisce per intensità, posizione e persistenza proprio a causa delle differenti interazioni con il Pacific jet e con l’attività ondulatoria extratropicale.
La posizione della storm track nel pannello (a) è quindi un aspetto fondamentale. Il Pacifico settentrionale ospita durante l’inverno una delle principali regioni di crescita delle perturbazioni barocline dell’Emisfero Settentrionale. Il forte gradiente meridionale di temperatura e la presenza di intensi venti occidentali costituiscono un ambiente favorevole alla conversione dell’energia potenziale disponibile in energia cinetica delle perturbazioni. Quando la configurazione della corrente a getto viene modificata da CP El Niño, cambia anche il percorso preferenziale degli eddies sinottici. Il risultato mostrato in figura suggerisce che durante gli anni CP El Niño l’attività della storm track si rafforzi e si sposti in modo tale da creare una continuità dinamica dal Pacifico nordorientale verso il Nord America. L’importanza delle storm track nella modulazione dei jet non è nuova. Studi dedicati al ciclo di vita della storm track nordatlantica hanno mostrato che un aumento del trasporto di calore da parte degli eddies può precedere e favorire successivi spostamenti latitudinali del getto, evidenziando un forte accoppiamento non lineare tra baroclinicità, attività perturbata e posizione del flusso medio.
Nel contesto della Figura 3, questo significa che la variabilità delle SST aleutiniche può contribuire indirettamente a influenzare il Nord Atlantico modificando l’ambiente nel quale le perturbazioni si sviluppano e si propagano. Le SST più calde nella regione ALSST influenzano gli scambi di calore tra oceano e atmosfera e possono modificare il riscaldamento diabatico nella bassa troposfera. Un aumento del flusso di calore verso l’atmosfera altera i gradienti termici e la struttura verticale della temperatura, contribuendo a modulare l’instabilità baroclina. In presenza di un Pacific jet già configurato favorevolmente dalla teleconnessione di CP El Niño, tale forcing termodinamico può quindi aumentare l’attività perturbata e favorirne la propagazione verso valle. Questo elemento è particolarmente importante perché assegna alle ALSST una funzione che va oltre quella di semplice indicatore diagnostico: l’oceano extratropicale può conservare memoria delle anomalie atmosferiche precedenti e, attraverso la propria inerzia termica, contribuire a sostenere un segnale atmosferico per periodi molto più lunghi rispetto alla durata di una singola perturbazione.
La relazione con la North Pacific Gyre Oscillation rafforza ulteriormente questa interpretazione. Di Lorenzo e collaboratori hanno mostrato che una parte importante della variabilità a bassa frequenza del Pacifico settentrionale è associata alla NPGO e che le anomalie SST caratteristiche del Central Pacific El Niño possono forzare cambiamenti della circolazione atmosferica extratropicale che, a loro volta, contribuiscono alle variazioni della NPGO. Questo implica che la regione aleutinica non sia semplicemente sottoposta passivamente al forcing tropicale, ma partecipi a un sistema accoppiato nel quale il Pacifico tropicale e quello extratropicale interagiscono su scale interannuali e decadali. Il lavoro di Kim e colleghi può essere interpretato come un’estensione di questo concetto: una volta che la variabilità CP El Niño è stata trasferita al Pacifico settentrionale, il sistema aleutinico può contribuire a prolungare e riorganizzare il segnale prima che esso venga ulteriormente trasmesso verso l’Atlantico.
Nel pannello (b) questo trasferimento appare ancora più chiaramente. Le anomalie del vento zonale a 200 hPa, rappresentate dalle aree colorate, mostrano una riorganizzazione su larga scala del getto nordatlantico, mentre i contorni dell’altezza geopotenziale a 500 hPa disegnano una struttura meridionale fortemente assimilabile alla NAO. All’interno del dominio evidenziato in verde, il pattern Z500 regredito sull’ALSST presenta una correlazione spaziale con il pattern della NAO osservata pari a 0,89. Un valore così elevato implica che la forma geometrica della risposta atmosferica associata alle SST aleutiniche è molto simile alla struttura tipica della NAO. È importante sottolineare che il PCC misura una somiglianza spaziale e non una percentuale di varianza causata dalle ALSST. Non sarebbe quindi corretto affermare che l’89% della NAO dipenda dalle SST aleutiniche. La figura mostra piuttosto che, quando il sistema Pacifico–Atlantico viene organizzato dalla configurazione CP El Niño, la risposta della media troposfera tende a proiettarsi in maniera estremamente efficace sul principale modo di variabilità atmosferica nordatlantica.
La struttura del vento zonale a 200 hPa è altrettanto importante dei campi di geopotenziale. La NAO non rappresenta soltanto un dipolo di pressione superficiale, ma è associata a spostamenti meridionali e variazioni dell’intensità del jet nordatlantico. Le anomalie positive e negative del vento in alta troposfera mostrate nel pannello (b) indicano proprio una riorganizzazione latitudinale della fascia dei massimi occidentali. Tale configurazione modifica il corridoio preferenziale delle perturbazioni e quindi la distribuzione della convergenza di momento esercitata dagli eddies sul flusso medio. Questo meccanismo è cruciale per la persistenza dei regimi della NAO. Gli eddies sinottici non sono semplicemente trasportati passivamente dal getto: attraverso il trasporto di calore e quantità di moto possono rinforzare le anomalie del flusso medio che li hanno inizialmente guidati. In questo modo si stabilisce un feedback positivo tra storm track e NAO che può aumentare l’ampiezza e la durata della risposta atmosferica.
L’importanza di questo feedback è stata evidenziata in modo particolarmente chiaro da Hardiman e collaboratori, i quali hanno mostrato che numerosi sistemi di previsione stagionale sottostimano l’intensità del feedback degli eddies transienti. Questa debolezza modellistica è associata a teleconnessioni ENSO–extratropici troppo deboli e a un rapporto segnale-rumore inferiore rispetto alle osservazioni. Gli autori hanno riscontrato che i sistemi con un feedback degli eddies più realistico tendono ad avere teleconnessioni ENSO più forti e segnali prevedibili più intensi, suggerendo che proprio la mancata amplificazione degli eddies possa essere una delle ragioni per cui molti modelli rappresentano insufficientemente la prevedibilità extratropicale. La Figura 3 dello studio di Kim e colleghi si inserisce perfettamente in questo quadro: la risposta ALSST–NAO passa attraverso una riorganizzazione della storm track, e quindi una rappresentazione troppo debole dell’interazione eddy–mean flow potrebbe attenuare artificialmente la forza del collegamento Pacifico–Atlantico nei sistemi previsionali.
Una conclusione analoga emerge dallo studio di Williams, Scaife e Screen del 2023 sulle teleconnessioni ENSO sottostimate nelle previsioni stagionali. Utilizzando cinque sistemi previsionali, gli autori mostrarono che la struttura spaziale della teleconnessione di El Niño verso il Nord Atlantico viene generalmente riprodotta in maniera corretta, ma la sua ampiezza risulta circa la metà di quella osservata. Particolarmente significativo è il fatto che la debolezza non sembri originare dalla rappresentazione del forcing tropicale, che viene simulato relativamente bene, ma piuttosto dal trasferimento del segnale attraverso le regioni extratropicali. Ciò rafforza l’idea che il problema principale possa risiedere nel Pacifico settentrionale, nella dinamica dei jet, negli eddies e nel passaggio attraverso il Nord America, cioè proprio nelle regioni evidenziate dalla Figura 3.
La configurazione mostrata nel pannello (b) può quindi essere interpretata come la fase terminale di una catena di processi. Il CP El Niño modifica il riscaldamento tropicale e la sorgente delle onde di Rossby; queste perturbano il Pacific jet e la circolazione della regione aleutinica; le ALSST aumentano la propria variabilità e interagiscono con l’atmosfera attraverso i flussi di calore; l’attività della storm track si intensifica e si sposta; il segnale viene trasportato verso il Nord America e successivamente verso il Nord Atlantico; infine, attraverso l’interazione con il getto atlantico e con gli eddies locali, la perturbazione tende a proiettarsi sulla struttura della NAO. Non bisogna però interpretare questa sequenza come una catena rigidamente unidirezionale. Ogni anello esercita feedback sugli altri: l’atmosfera modifica le SST, le SST retroagiscono sull’atmosfera, la storm track modifica il jet e il jet determina a sua volta la propagazione della storm track. Si tratta quindi di un sistema accoppiato, nel quale CP El Niño agisce come condizione iniziale favorevole a una particolare organizzazione della circolazione.
I pannelli (c) e (d) sono particolarmente importanti perché verificano il meccanismo in un contesto modellistico più controllato. Negli esperimenti CESM2 Pacific Pacemaker viene prescritta la variabilità osservata delle SST del Pacifico per il periodo 1959–2019. Questo approccio consente di isolare meglio il contributo del forcing pacifico rispetto a una simulazione completamente libera. Nel pannello (c) emerge nuovamente un riscaldamento nella regione ALSST accompagnato da un’anomalia positiva della storm track nel Pacifico nordorientale. La struttura si estende verso est ed è ancora una volta organizzata in prossimità della fascia climatologica del jet. Pur non essendo identica alle osservazioni, la risposta simulata conserva quindi gli elementi dinamici fondamentali mostrati nel pannello (a).
Il pannello (d) rappresenta il corrispettivo modellistico del pannello (b). Anche in questo caso la risposta dell’altezza geopotenziale a 500 hPa assume sul Nord Atlantico una struttura assimilabile alla NAO, mentre il vento a 200 hPa mostra una riorganizzazione della corrente a getto. La correlazione spaziale tra il pattern Z500 associato all’ALSST e il pattern della NAO osservata raggiunge 0,74. Il valore è inferiore allo 0,89 ottenuto dalle osservazioni, ma rimane sufficientemente elevato da mostrare che il modello ricostruisce una parte sostanziale del percorso dinamico. Il confronto è particolarmente significativo perché nei modelli climatici una teleconnessione extratropicale può essere attenuata da numerosi fattori, tra cui bias nella posizione del jet, debolezza del feedback degli eddies, insufficiente accoppiamento oceano-atmosfera o errori nella propagazione delle onde. Il fatto che CESM2 riesca comunque a produrre una risposta di tipo NAO quando viene forzato dalle SST osservate del Pacifico costituisce quindi un sostegno importante alla plausibilità fisica del meccanismo.
Gli esperimenti Pacemaker devono tuttavia essere interpretati correttamente. Essi non rappresentano una prova assoluta di causalità nel senso sperimentale proprio delle scienze di laboratorio, perché l’atmosfera rimane un sistema caotico e accoppiato e la risposta modellistica dipende dalla climatologia interna del CESM2. Consentono però di compiere un passo significativo rispetto alle sole regressioni osservazionali: imponendo al modello la variabilità oceanica pacifica osservata, diventa possibile verificare se un forcing realistico del Pacifico sia sufficiente a generare una risposta atmosferica coerente sull’Atlantico. Il fatto che questa risposta emerga e assuma una struttura di tipo NAO rende molto meno plausibile l’ipotesi che il collegamento osservato tra ALSST e NAO sia puramente accidentale.
La Figura 3 offre anche una chiave per comprendere perché la relazione sia particolarmente forte durante CP El Niño e molto più debole durante CP La Niña. Come indicato dagli autori nella parte successiva dello studio, la fase fredda presenta una configurazione differente delle anomalie troposferiche nel Pacifico e un waveguide meno favorevole alla propagazione verso il Nord America. Il deflusso divergente associato al jet tende a rimanere più confinato al Pacifico occidentale e meno allineato con la regione delle ALSST. Inoltre, la variabilità delle SST aleutiniche è inferiore. Ne consegue che la componente di riscaldamento diabatico capace di rafforzare la storm track nel Pacifico nordorientale viene ridotta e il collegamento a valle verso l’Atlantico perde efficienza. Questo è coerente con l’asimmetria generale delle teleconnessioni ENSO mostrata da numerosi studi, secondo cui la risposta atmosferica a El Niño e La Niña non è semplicemente un’inversione di segno, ma dipende dal modo in cui le anomalie tropicali interagiscono con lo stato medio e con la struttura dei jet.
Un altro aspetto rilevante riguarda la scala temporale. Gli autori osservano che la variabilità delle ALSST emerge già in autunno, durante SON, influenza successivamente il riscaldamento diabatico del Pacifico nordorientale all’inizio dell’inverno, durante dicembre-gennaio, e precede la risposta della NAO e della storm track atlantica che diventa più evidente tra gennaio e febbraio. Questa sequenza rappresenta un elemento molto importante dal punto di vista della previsione stagionale. Una pura teleconnessione atmosferica potrebbe essere forte ma relativamente effimera; l’introduzione dell’oceano extratropicale aggiunge invece una componente dotata di memoria, capace di mantenere un’anomalia per settimane o mesi. La prevedibilità della NAO può quindi aumentare perché il sistema conserva informazioni sulle condizioni precedenti del Pacifico in una variabile, la SST, molto più persistente rispetto allo stato istantaneo dell’atmosfera.
Questa memoria oceanica può anche interagire con processi analoghi nel Nord Atlantico. Lo stesso studio evidenzia che la propagazione della storm track contribuisce alla formazione del North Atlantic Tripolar SST pattern, il NATS, attraverso le interazioni aria–mare. Il tripolo delle SST nordatlantiche è storicamente associato alla NAO e può rappresentare sia una risposta all’anomalia atmosferica sia una successiva sorgente di feedback sulla circolazione. Si può quindi immaginare un meccanismo nel quale il Pacifico produce il primo impulso, la regione aleutinica ne conserva e amplifica una parte, la storm track trasferisce il segnale verso l’Atlantico e il sistema oceano-atmosfera nordatlantico contribuisce successivamente a mantenerlo. La teleconnessione Pacifico–Atlantico emerge così non come una singola onda che attraversa passivamente l’emisfero, ma come una successione di interazioni tra tropici, oceano extratropicale, jet ed eddies.
La Figura 3 assume inoltre un significato diretto nel dibattito sul signal-to-noise paradox delle previsioni climatiche. Se le teleconnessioni ENSO verso le medie latitudini vengono sottostimate nei modelli, come indicato da Williams e collaboratori, e se il feedback degli eddies viene anch’esso rappresentato con ampiezza insufficiente, come mostrato da Hardiman e collaboratori, allora un modello può prevedere correttamente il forcing tropicale ma produrre una risposta nordatlantica troppo debole. In questo senso la Figura 3 identifica un possibile “collo di bottiglia” della prevedibilità: il trasferimento del segnale attraverso il Pacifico settentrionale e le storm track extratropicali. Un sistema stagionale può quindi avere una previsione quasi perfetta dell’ENSO e tuttavia non sfruttare completamente questa informazione se rappresenta in modo insufficiente il collegamento dinamico tra ALSST, jet ed attività perturbata.
Per l’interpretazione della NAO stessa, il risultato è altrettanto importante. La figura non suggerisce che CP El Niño determini automaticamente una NAO negativa. Il campo associato all’ALSST assume una struttura simile alla NAO, ma la fase effettivamente realizzata dipende dall’interazione tra il segnale forzato e la variabilità interna dell’atmosfera. L’aumento della prevedibilità deriva quindi soprattutto dal fatto che la NAO diventa più sensibile a un segnale esterno persistente e non dal fatto che venga obbligata ad assumere sempre lo stesso segno. Questa distinzione è essenziale per evitare una lettura deterministica delle teleconnessioni. Un evento CP El Niño può rendere l’evoluzione nordatlantica statisticamente più vincolata senza stabilire in anticipo il segno preciso dell’indice NAO.
Nel complesso, la Figura 3 permette di ricostruire un quadro dinamico coerente nel quale il Central Pacific El Niño modifica inizialmente l’ambiente atmosferico del Pacifico; il Pacific jet e la regione aleutinica rispondono a questa perturbazione; le ALSST più variabili forniscono una componente oceanica dotata di memoria e contribuiscono al riscaldamento diabatico; l’instabilità baroclina e la storm track vengono modulate; le anomalie atmosferiche si propagano verso valle attraverso il Nord America; infine, nel Nord Atlantico, il jet e gli eddies trasformano questa perturbazione in una struttura fortemente proiettata sulla NAO. La correlazione spaziale di 0,89 nelle osservazioni e quella di 0,74 negli esperimenti CESM2 Pacemaker mostrano che questa risposta possiede una notevole coerenza con il principale modo di variabilità nordatlantico.
Il significato scientifico più profondo della figura risiede quindi nell’aver trasformato una relazione statistica in un’ipotesi dinamica dettagliata e verificabile. La prevedibilità della NAO durante CP El Niño non appare semplicemente associata alla presenza di anomalie tropicali più intense, ma alla capacità del sistema atmosferico-oceanico di organizzare un vero ponte tra Pacifico e Atlantico. La regione aleutinica rappresenta il nodo intermedio di questo ponte, mentre la storm track e i jet stream costituiscono i principali mezzi attraverso cui il segnale viene trasportato e amplificato. Questa interpretazione è coerente tanto con la letteratura classica sulle onde di Rossby e sulle teleconnessioni ENSO quanto con gli studi più recenti sulla debolezza del feedback degli eddies e sulla sottostima delle teleconnessioni extratropicali nei modelli stagionali. La Figura 3 rappresenta pertanto uno degli elementi più convincenti dello studio di Kim e collaboratori: dimostra che per migliorare le previsioni stagionali dell’inverno nordatlantico non è sufficiente prevedere correttamente El Niño, ma è necessario simulare correttamente anche l’intera catena dinamica che connette il Pacifico tropicale, il Pacifico settentrionale, la regione aleutinica, la storm track e infine la North Atlantic Oscillation.
Figura 4 – Asimmetria della relazione tra SST aleutiniche e North Atlantic Oscillation durante Central Pacific El Niño e La Niña
La Figura 4 costituisce uno dei passaggi più rilevanti dello studio di Kim, Lee, Kang e Scaife perché fornisce una verifica quantitativa diretta dell’ipotesi secondo cui il collegamento tra il Pacifico settentrionale e la North Atlantic Oscillation dipenda fortemente dalla fase del Central Pacific ENSO. Le figure precedenti avevano progressivamente costruito il quadro dinamico: la Figura 1 mostrava che la capacità dei sistemi stagionali di prevedere la NAO aumenta sensibilmente durante gli anni caratterizzati da Central Pacific El Niño; la Figura 2 individuava nella variabilità delle temperature superficiali del mare della regione aleutinica, ALSST, un possibile elemento intermedio della teleconnessione; la Figura 3 mostrava infine come le anomalie del Pacifico nordorientale possano essere associate a una riorganizzazione della storm track e della corrente a getto capace di propagarsi verso il Nord Atlantico. La Figura 4 completa questa sequenza verificando se, anno dopo anno, le oscillazioni delle ALSST e della NAO siano effettivamente collegate e, soprattutto, se tale relazione presenti la stessa intensità durante CP El Niño e CP La Niña. Il risultato è chiaramente negativo: la relazione è significativa durante CP El Niño, mentre diventa debole e statisticamente indistinguibile da zero durante CP La Niña. Questa asimmetria rappresenta una delle principali evidenze a favore dell’idea che la teleconnessione Pacifico–Atlantico non funzioni come un semplice meccanismo lineare in cui La Niña produce l’opposto di El Niño, ma dipenda dalla configurazione dello stato atmosferico e oceanico in cui la forzante tropicale viene inserita.
Nel pannello (a), dedicato alle osservazioni durante i 18 eventi di CP El Niño individuati tra il 1959 e il 2025, l’indice ALSST medio dicembre-febbraio è posto sull’asse orizzontale, mentre l’indice NAO medio gennaio-febbraio compare sull’asse verticale. La distribuzione dei punti mostra una relazione positiva sufficientemente organizzata da produrre un coefficiente di correlazione pari a 0,51, statisticamente significativo al livello del 5%. In termini fisici, durante il regime CP El Niño gli anni caratterizzati da valori relativamente elevati delle SST aleutiniche tendono ad associarsi a valori relativamente più positivi della NAO, mentre valori ALSST inferiori tendono ad accompagnarsi a valori NAO più bassi. La dispersione rimane considerevole e dimostra che le ALSST non determinano da sole la NAO, ma la relazione è sufficientemente robusta da indicare che una parte non trascurabile delle fluttuazioni interannuali nordatlantiche varia coerentemente con il Pacifico settentrionale. È particolarmente importante sottolineare che questo risultato non equivale alla classica affermazione secondo cui “El Niño produce una NAO negativa”. Gli autori non stanno correlando l’intensità dell’ENSO con il segno assoluto della NAO, ma stanno esaminando, all’interno del solo insieme degli anni CP El Niño, come le variazioni della regione aleutinica siano associate alle oscillazioni della NAO. Il segnale fondamentale dello studio riguarda quindi la modulazione della variabilità e della prevedibilità, non l’imposizione di un segno predeterminato della NAO.
Questo elemento assume particolare interesse alla luce della letteratura sulle teleconnessioni ENSO. La risposta dell’Atlantico settentrionale a El Niño e La Niña è stata a lungo descritta mediante un paradigma relativamente semplice, nel quale El Niño favorirebbe un’anomalia nordatlantica assimilabile a una NAO negativa, mentre La Niña produrrebbe tendenzialmente la configurazione opposta. Negli ultimi anni, tuttavia, numerosi studi hanno mostrato che tale rappresentazione è incompleta. Feng, Chen e Li hanno evidenziato che, quando ENSO viene distinto nelle configurazioni Eastern Pacific e Central Pacific, le risposte extratropicali dell’Emisfero Settentrionale presentano marcate asimmetrie. In particolare, il CP-ENSO può produrre una risposta simile all’Arctic Oscillation la cui ampiezza subtropicale risulta sensibilmente maggiore durante CP El Niño rispetto a CP La Niña; gli autori attribuiscono questa asimmetria soprattutto alle differenti condizioni del flusso atmosferico di fondo e ai percorsi seguiti dalle onde planetarie. Questa conclusione offre un importante sostegno teorico alla Figura 4, perché mostra che la diversa efficienza della teleconnessione tra fase calda e fase fredda non è un’anomalia statistica isolata, ma può emergere naturalmente dalla dinamica delle onde in una circolazione atmosferica non lineare.
Anche Jiménez-Esteve e Domeisen hanno mostrato che il percorso troposferico dell’ENSO verso il Nord Atlantico presenta una marcata non linearità. Nei loro esperimenti, un forte El Niño produce una risposta extratropicale più intensa e strutturalmente diversa rispetto a una forte La Niña, nonostante le anomalie tropicali possano essere costruite in maniera approssimativamente simmetrica. La differenza nasce durante la propagazione del segnale attraverso il Pacifico settentrionale e il continente nordamericano, perché la struttura del jet e la rifrazione delle onde non rispondono linearmente al segno della forzante tropicale. Un’analisi multimodello successiva ha raggiunto una conclusione analoga per la parte avanzata dell’inverno boreale: le risposte di pressione al livello del mare sul Pacifico e sull’Atlantico risultano asimmetriche, con la risposta di La Niña generalmente più debole e spostata verso ovest rispetto a quella di El Niño. In questo quadro, il coefficiente positivo di 0,51 della Figura 4a può essere interpretato come l’espressione statistica di un regime dinamico nel quale il Pacifico settentrionale riesce a comunicare efficacemente con l’Atlantico.
Il pannello (b) mostra esattamente perché questa interpretazione sia importante. Utilizzando gli stessi 18 eventi, ma questa volta selezionando gli anni CP La Niña, la correlazione tra ALSST e NAO diventa pari a −0,21 e non è statisticamente significativa. La nube di punti appare notevolmente più dispersa e la retta di regressione presenta soltanto una debole inclinazione negativa. Se il sistema fosse lineare e perfettamente simmetrico, ci si potrebbe aspettare un valore vicino a −0,51, cioè una relazione di forza paragonabile ma di segno opposto. L’assenza di tale comportamento dimostra che il percorso ALSST–NAO non rappresenta un semplice oscillatore lineare controllato dal segno dell’ENSO. Il background dinamico modifica l’efficienza del trasferimento del segnale. Durante CP La Niña, come mostrato dagli autori nelle analisi precedenti, la struttura della troposfera media sul Pacifico, il posizionamento del jet e il deflusso divergente nella regione di uscita del getto non favoriscono un collegamento altrettanto efficace con il Nord America e con il Nord Atlantico. La minore variabilità delle ALSST riduce inoltre l’ampiezza della componente oceanica dotata di memoria stagionale.
L’asimmetria osservata nei primi due pannelli permette di comprendere anche perché le correlazioni ENSO–NAO calcolate sull’intera serie storica possano risultare instabili nel tempo o statisticamente deboli. Mescolare nello stesso campione anni CP El Niño, nei quali il collegamento Pacifico–Atlantico è relativamente forte, e anni CP La Niña, nei quali esso è sostanzialmente assente, significa inevitabilmente attenuare la relazione media. Lo stesso problema emerge quando vengono utilizzate finestre temporali mobili relativamente brevi: poiché il numero e la successione degli episodi ENSO variano da un periodo all’altro, la correlazione calcolata su quindici o vent’anni può oscillare considerevolmente senza che ciò significhi necessariamente che la fisica della teleconnessione sia completamente cambiata. La non stazionarietà delle teleconnessioni può quindi riflettere almeno in parte la diversa frequenza con cui il sistema climatico visita regimi dinamicamente favorevoli o sfavorevoli alla propagazione del segnale. Kim e colleghi mostrano infatti che le correlazioni mobili significative ALSST–NAO sono relativamente rare quando vengono considerate indiscriminatamente tutte le fasi dell’ENSO, mentre il rapporto diventa molto più evidente isolando CP El Niño.
Occorre tuttavia riconoscere che la letteratura non è completamente univoca sull’intensità e sulla natura di questa asimmetria. Un’analisi di King, Keenlyside e Li sulle teleconnessioni ENSO espresse attraverso la componente NAO e quella ortogonale alla NAO ha evidenziato che, quando vengono considerate le strutture atmosferiche emisferiche complessive, alcune differenze tra El Niño e La Niña possono risultare meno nette di quanto suggerito da altre classificazioni. Questa apparente divergenza non invalida il risultato di Kim e collaboratori, ma sottolinea quanto esso sia condizionato dalla definizione dell’evento, dal periodo stagionale, dalla distinzione CP/EP e dalla variabile utilizzata per descrivere la risposta. È proprio per questa ragione che la Figura 4 è metodologicamente interessante: non tenta di dimostrare una generica asimmetria globale dell’ENSO, ma verifica uno specifico collegamento ALSST–NAO entro una particolare classe di eventi Central Pacific.
Il pannello (c) aggiunge una seconda dimensione all’analisi esaminando non più la correlazione, ma la varianza delle ALSST e della NAO durante il 50% degli eventi più intensi di ciascuna fase, cioè nove CP El Niño e nove CP La Niña. Il contrasto è impressionante soprattutto per le SST aleutiniche. Durante gli eventi CP La Niña più intensi la varianza ALSST è pari a circa 0,28 K², mentre durante i CP El Niño più forti raggiunge circa 1,40 K², corrispondente a un incremento di circa 5,05 volte. La differenza è statisticamente significativa, con p = 0,03 nel test F. Questa enorme asimmetria dimostra che gli eventi CP El Niño più intensi sono accompagnati da oscillazioni molto più pronunciate della temperatura superficiale del Pacifico nordorientale. Non si tratta pertanto soltanto di una relazione lineare più forte tra due indici: cambia la stessa ampiezza della variabilità oceanica disponibile per interagire con l’atmosfera.
Anche la varianza della NAO aumenta considerevolmente, passando da circa 0,62 hPa² durante i CP La Niña più intensi a circa 1,88 hPa² durante CP El Niño, cioè un incremento di circa 3,03 volte. Questo risultato deve però essere interpretato con maggiore cautela: il test F restituisce p = 0,13, quindi la differenza non raggiunge la convenzionale soglia di significatività del 5%. Il segnale è comunque dinamicamente coerente con il quadro generale dello studio, ma la limitata numerosità del campione impedisce di affermare con la stessa sicurezza statistica utilizzata per le ALSST che la varianza della NAO sia realmente triplicata nella popolazione climatica sottostante. È una distinzione metodologica importante, soprattutto in uno studio basato su eventi relativamente rari. Le barre di errore, ottenute mediante 10.000 ricampionamenti bootstrap dei nove eventi, evidenziano proprio l’incertezza associata alla stima della varianza. Un risultato climaticamente suggestivo può essere fisicamente plausibile e coerente con altri indicatori senza per questo raggiungere automaticamente la significatività statistica, soprattutto quando il numero degli eventi disponibili è piccolo.
L’aumento della varianza delle ALSST è strettamente collegato alla particolare dinamica del Pacifico settentrionale. Di Lorenzo e collaboratori hanno mostrato che una quota significativa della variabilità a bassa frequenza di questa regione è associata alla North Pacific Gyre Oscillation e che le anomalie caratteristiche del Central Pacific El Niño possono forzare cambiamenti della circolazione atmosferica extratropicale capaci di alimentare variazioni della NPGO. La regione aleutinica può quindi essere interpretata come parte di un sistema più ampio nel quale il Pacifico tropicale modifica l’atmosfera extratropicale, quest’ultima forza la circolazione oceanica settentrionale e le anomalie oceaniche risultanti acquisiscono una memoria più lunga rispetto alla perturbazione atmosferica iniziale. Questa proprietà è centrale per la prevedibilità stagionale: l’oceano può conservare per settimane o mesi informazioni che l’atmosfera, da sola, perderebbe rapidamente a causa della crescita caotica degli errori iniziali.
La Figura 4 suggerisce precisamente che tale memoria diventa particolarmente importante durante CP El Niño. Una maggiore variabilità delle ALSST non corrisponde necessariamente a maggiore rumore imprevedibile. Se l’anomalia oceanica è persistente e se l’atmosfera è dinamicamente sensibile alla sua presenza, essa può rappresentare una sorgente di segnale prevedibile. Questa distinzione è essenziale. La varianza totale di una variabile può essere concettualmente composta da una parte legata alla dinamica caotica interna e da una parte associata a forcing lentamente variabili. Un aumento della seconda componente può contemporaneamente aumentare sia la varianza osservata sia la prevedibilità. È proprio ciò che sembra verificarsi negli anni CP El Niño: le oscillazioni del Pacifico nordorientale diventano più ampie ma anche più efficacemente collegate alla circolazione atlantica.
I pannelli (d) ed (e) rappresentano un test particolarmente forte di questa interpretazione perché ripetono l’analisi negli esperimenti CESM2 Pacific Pacemaker. Nel pannello (d), durante CP El Niño, il coefficiente di correlazione ALSST–NAO raggiunge 0,52 ed è statisticamente significativo. Il valore è quasi identico allo 0,51 osservato. I punti grigi rappresentano le realizzazioni dei dieci membri dell’ensemble, mentre quelli rossi evidenziano gli eventi CP El Niño selezionati. Il fatto che un modello nel quale la variabilità delle SST pacifiche venga prescritta riesca a riprodurre quasi esattamente l’intensità della correlazione osservata costituisce un’importante evidenza a favore del ruolo del forcing pacifico. Non dimostra una causalità esclusiva, perché la risposta atmosferica del modello continua a comprendere una notevole componente interna, ma rende molto più difficile interpretare il rapporto osservato come una pura coincidenza statistica.
Il pannello (e) offre un controllo ancora più interessante: negli esperimenti Pacemaker CP La Niña la correlazione scende a −0,05, cioè praticamente zero. Il modello riproduce quindi non soltanto l’esistenza del collegamento nella fase calda, ma anche la sua quasi completa scomparsa nella fase fredda. La corrispondenza con le osservazioni è notevole: +0,51 contro −0,21 nel mondo osservato e +0,52 contro −0,05 nel CESM2 Pacemaker. Le differenze numeriche nelle fasi fredde sono secondarie rispetto al fatto fondamentale che entrambe le analisi distinguono un regime CP El Niño caratterizzato da una teleconnessione statisticamente significativa da un regime CP La Niña nel quale tale collegamento non è rilevabile.
Questo risultato conferma quanto emerso dalla letteratura sulla risposta extratropicale asimmetrica dell’ENSO. Gli esperimenti multimodello dedicati alla parte avanzata dell’inverno hanno mostrato che persino applicando forzanti tropicali costruite in maniera simmetrica possono emergere risposte nettamente differenti sul Pacifico e sul Nord Atlantico, perché il flusso atmosferico di fondo reagisce in maniera non lineare e modifica il percorso delle onde. È quindi plausibile che la stessa anomalia unità di SST nel Pacifico settentrionale produca risposte differenti a seconda che il background sia quello di CP El Niño o di CP La Niña. Ed è esattamente questo uno dei punti più importanti del lavoro di Kim e colleghi: la maggiore risposta nordatlantica osservata durante CP El Niño non può essere spiegata soltanto dal fatto che le ALSST siano più variabili, perché i coefficienti di regressione utilizzati nelle analisi dinamiche esprimono la risposta atmosferica per unità di anomalia delle SST. L’atmosfera stessa è più sensibile alla forzante aleutinica quando la configurazione CP El Niño predispone adeguatamente jet e storm track.
Il pannello (f) rende questa distinzione ancora più evidente. Nel CESM2 Pacemaker, la varianza delle ALSST degli eventi CP El Niño estremi è soltanto leggermente superiore a quella dei CP La Niña estremi, quindi il modello sottostima nettamente l’asimmetria oceanica osservata. Nonostante ciò, la varianza della NAO aumenta sensibilmente durante CP El Niño e il collegamento ALSST–NAO continua a essere molto più forte. Se l’intero meccanismo dipendesse semplicemente dall’ampiezza dell’anomalia SST, questo comportamento sarebbe difficile da spiegare. Il risultato implica invece che la configurazione dinamica del background atmosferico amplifichi la risposta durante la fase calda. In altri termini, il CESM2 non ha bisogno di produrre un’anomalia ALSST cinque volte più variabile per generare una teleconnessione più forte: è sufficiente che il CP El Niño organizzi il getto e il percorso delle perturbazioni in modo più favorevole.
Questa idea si collega direttamente alle dinamiche mostrate nella Figura 3. Durante CP El Niño, l’attività della storm track del Pacifico nordorientale è rafforzata e spostata verso il polo; la corrente a getto fornisce un waveguide efficace che collega il Pacifico settentrionale con il Nord America e successivamente con il bacino atlantico. Le anomalie ALSST possono modificare i flussi di calore superficiali e il riscaldamento diabatico, influenzando l’instabilità baroclina e quindi la produzione e la traiettoria degli eddies. Una volta raggiunto il Nord Atlantico, questi eddies interagiscono con il getto locale e possono amplificare una risposta che si proietta fortemente sulla NAO. Durante CP La Niña, invece, l’assetto del jet e della circolazione troposferica non consente un analogo trasferimento della perturbazione. Il collegamento viene quindi “interrotto” o fortemente attenuato prima che possa organizzare una risposta coerente nel settore nordatlantico.
Questa interpretazione è particolarmente rilevante alla luce del problema del signal-to-noise paradox nelle previsioni della NAO. Eade e collaboratori hanno mostrato che la componente prevedibile della NAO nelle osservazioni può essere significativamente maggiore di quella simulata dai modelli stagionali. In tali circostanze l’ensemble appare sotto-confidente: il segnale medio previsto è troppo debole rispetto al rumore dei singoli membri e, paradossalmente, la correlazione dell’ensemble mean con le osservazioni risulta maggiore di quanto il rapporto segnale-rumore interno al modello lascerebbe attendere. Dunstone e collaboratori hanno successivamente mostrato che grandi ensemble permettono di estrarre una componente prevedibile della NAO addirittura con oltre un anno di anticipo e hanno identificato la variabilità del Pacifico tropicale tra le potenziali sorgenti del segnale.
La Figura 4 permette di aggiungere un’importante precisazione a questo quadro: una parte del segnale prevedibile che i modelli faticano a rappresentare pienamente potrebbe dipendere da regimi specifici della teleconnessione Pacifico–Atlantico, anziché da un generico forcing ENSO. Durante CP El Niño, ALSST e NAO diventano dinamicamente accoppiate e la variabilità nordatlantica contiene quindi una componente remota relativamente prevedibile. Durante CP La Niña tale componente viene fortemente ridotta. Se un modello attenua l’asimmetria, rappresenta in maniera insufficiente le anomalie aleutiniche o simula troppo debolmente il feedback tra storm track e jet, tenderà inevitabilmente a sottostimare l’ampiezza del segnale prevedibile durante gli anni più favorevoli. Il problema del signal-to-noise ratio diventa quindi, almeno in parte, un problema di rappresentazione dei processi fisici che trasferiscono l’informazione climatica attraverso l’emisfero.
Un lavoro del 2026 dedicato proprio alla variabilità, skill e signal-to-noise paradox delle previsioni invernali della NAO ha ulteriormente rafforzato l’idea che la sottostima del segnale modellistico sia cruciale. In grandi ensemble, un aumento artificiale della componente di segnale produce una varianza complessiva molto più realistica, mentre una semplice riduzione del rumore non risolve altrettanto efficacemente la discrepanza. Questo risultato è particolarmente interessante se letto insieme alla Figura 4: CP El Niño potrebbe rappresentare precisamente una delle configurazioni nelle quali il sistema reale genera un segnale atmosferico più forte di quello normalmente espresso dai modelli, grazie alla maggiore sensibilità dell’atmosfera alle SST aleutiniche.
L’asimmetria CP El Niño–CP La Niña deve essere inoltre inserita nel quadro più ampio dell’asimmetria intrinseca dell’ENSO. Le fasi calde e fredde del fenomeno non sono perfettamente opposte neppure nel Pacifico tropicale. Diversi processi oceanici non lineari influenzano la distribuzione delle anomalie SST, la risposta delle correnti equatoriali e l’evoluzione termoclinica, contribuendo a generare differenze strutturali tra El Niño e La Niña. Questa asimmetria tropicale può quindi essere ulteriormente amplificata quando il segnale raggiunge le medie latitudini, dove entra in contatto con jet stream, gradienti di vorticità potenziale, storm track e condizioni stratosferiche. La Figura 4 mostra il risultato finale di questa successione di non linearità: una relazione Pacifico–Atlantico robusta in una fase e quasi assente nell’altra.
Vi è inoltre un’importante implicazione per l’utilizzo operativo degli indici climatici. Se si osservasse soltanto il valore dell’ENSO o dell’indice Niño3.4, l’informazione contenuta nella Figura 4 andrebbe sostanzialmente perduta. Due inverni caratterizzati da anomalie ENSO di intensità comparabile possono presentare teleconnessioni nordatlantiche radicalmente differenti a seconda della posizione del riscaldamento tropicale, della risposta delle Aleutine e dell’assetto del Pacific jet. La previsione stagionale della NAO richiede quindi una diagnostica molto più multidimensionale: tipologia dell’ENSO, evoluzione del Niño4, stato dell’Aleutian Low, ALSST, attività della storm track, configurazione del jet del Pacifico, condizioni stratosferiche e SST nordatlantiche devono essere considerate congiuntamente. La Figura 4 dimostra soprattutto che la relazione tra questi elementi può attivarsi o indebolirsi in maniera dipendente dal regime.
Dal punto di vista statistico, è altrettanto importante evitare di attribuire alla correlazione r = 0,51 un significato causale assoluto. Il quadrato della correlazione fornisce una misura della quota di varianza linearmente condivisa all’interno di quel particolare campione, ma non dimostra che una variabile causi direttamente l’altra, soprattutto in un sistema fortemente accoppiato come quello climatico. Parte della relazione ALSST–NAO può derivare da una forzante comune, da feedback atmosferico-oceanici bidirezionali o dalla presenza di una catena causale più complessa. La forza del lavoro non risiede quindi nel solo scatter plot del pannello (a), bensì nella convergenza di molteplici evidenze: differenza della skill tra fasi ENSO, aumento della varianza aleutinica, propagazione coerente della storm track, struttura NAO-like del geopotenziale, relazione bootstrap tra coupling e skill e riproduzione del meccanismo negli esperimenti Pacemaker. È l’insieme di questi risultati a rendere convincente il ruolo della teleconnessione Pacifico–Atlantico.
Nel complesso, la Figura 4 costituisce quindi una dimostrazione particolarmente efficace del concetto di prevedibilità condizionata dal regime climatico. Durante CP El Niño, il sistema oceano–atmosfera del Pacifico settentrionale entra in una configurazione nella quale le ALSST diventano più variabili, la loro relazione con la NAO diventa statisticamente significativa e l’atmosfera risponde con maggiore sensibilità alla forzante del Pacifico nordorientale. Durante CP La Niña, la stessa catena si indebolisce drasticamente. La differenza non riguarda quindi soltanto il segno delle anomalie tropicali, ma la capacità stessa dell’atmosfera di trasferire e amplificare il segnale verso l’Atlantico.
Il messaggio scientifico più importante della figura è pertanto che CP El Niño non deve essere interpretato come un semplice predittore del segno della NAO, ma come uno stato del sistema climatico che aumenta la probabilità che la variabilità della NAO sia agganciata a una sorgente oceanica remota e persistente. È questa proprietà, più della risposta media della NAO, a spiegare perché la skill stagionale aumenti così fortemente negli anni CP El Niño. La relazione osservata ALSST–NAO di 0,51, la quasi identica correlazione di 0,52 negli esperimenti Pacemaker, la sua scomparsa durante CP La Niña e l’aumento di oltre cinque volte della varianza osservata delle SST aleutiniche negli eventi CP El Niño più intensi convergono verso la stessa interpretazione: il Pacifico settentrionale rappresenta un nodo dinamico fondamentale attraverso il quale il Central Pacific El Niño può trasformare un segnale tropicale in una componente prevedibile della circolazione nordatlantica. La Figura 4 non dimostra quindi soltanto che Pacifico e Atlantico sono correlati, ma mostra che la forza di questa connessione dipende dalla fase ENSO, dallo stato dinamico dell’atmosfera e dall’efficienza con cui l’oceano extratropicale conserva e restituisce informazione alla circolazione. È precisamente questa combinazione di asimmetria, memoria oceanica e sensibilità atmosferica a rendere la teleconnessione CP El Niño–ALSST–NAO una delle sorgenti più interessanti di prevedibilità stagionale dell’inverno boreale individuate dallo studio di Kim e collaboratori.
Cambiamenti futuri nella variabilità NAO–CP-ENSO in condizioni di riscaldamento da gas serra
La possibile evoluzione futura della relazione tra El Niño–Southern Oscillation del Pacifico centrale (CP-ENSO) e North Atlantic Oscillation (NAO) rappresenta uno degli aspetti più interessanti, ma allo stesso tempo più complessi, della ricerca sulla prevedibilità climatica stagionale dell’area euro-atlantica. La NAO costituisce infatti il principale modo di variabilità atmosferica dell’Atlantico settentrionale durante l’inverno boreale e modula in maniera sostanziale la posizione e l’intensità della corrente a getto atlantica, le traiettorie delle perturbazioni, la distribuzione delle precipitazioni e delle temperature sull’Europa e sul bacino del Mediterraneo. Sebbene gran parte della variabilità della NAO derivi dalla dinamica interna dell’atmosfera, numerosi studi hanno mostrato che una frazione del suo comportamento può essere condizionata da forzanti relativamente più prevedibili, tra le quali le anomalie della temperatura superficiale oceanica tropicale associate all’ENSO occupano una posizione particolarmente importante. La difficoltà risiede nel fatto che la risposta euro-atlantica all’ENSO non è né lineare né costante nel tempo: cambia con la stagione, con l’intensità dell’evento, con la posizione longitudinale delle anomalie oceaniche e con lo stato medio dell’atmosfera. Studi recenti hanno infatti sottolineato come la teleconnessione ENSO–NAO presenti una marcata evoluzione subseasonale e come la risposta osservata possa cambiare persino di segno tra l’inizio e la seconda parte dell’inverno.
In questo contesto, lo studio di Kim et al. (2026) introduce un elemento di particolare rilevanza, mostrando che non tutti gli episodi ENSO sono equivalenti dal punto di vista della prevedibilità della NAO e che gli eventi di El Niño centrati sul Pacifico centrale sembrano creare condizioni particolarmente favorevoli allo sviluppo di una teleconnessione coerente tra Pacifico settentrionale e Atlantico settentrionale. Gli autori identificano nella variabilità della temperatura superficiale marina della regione aleutinica, indicata come ALSST, un importante elemento di collegamento tra il forcing tropicale del CP El Niño e la circolazione atmosferica atlantica. Durante gli eventi di CP El Niño, l’aumento della variabilità delle SST nell’area delle Aleutine risulta associato a modificazioni delle perturbazioni troposferiche e dell’attività delle storm track che possono propagarsi verso valle, fino al settore nordatlantico, contribuendo alla modulazione della NAO. La stessa relazione appare invece molto più debole durante CP La Niña, evidenziando una pronunciata asimmetria dinamica tra le due fasi del fenomeno. Tale risultato emerge attraverso una combinazione particolarmente robusta di rianalisi, sistemi di previsione stagionale e decadale, esperimenti Pacific Pacemaker con CESM2 e simulazioni climatiche CMIP6.
Le simulazioni storiche CMIP6 approfondiscono questa asimmetria mostrando che, durante gli eventi CP El Niño, i modelli nei quali la variabilità della regione Niño 4 è maggiore tendono anche a produrre una relazione più intensa tra ALSST e NAO. La correlazione intermodellistica, pari a circa 0,50 e statisticamente significativa, indica che esiste una relazione sistematica tra l’intensità della variabilità del Pacifico tropicale centrale e l’efficienza con cui le anomalie generate nel Pacifico settentrionale riescono a influenzare la circolazione atlantica. È importante sottolineare che ciò non significa che l’ampiezza di Niño 4 determini direttamente il segno o l’intensità della NAO in ogni singolo inverno. Una correlazione statistica tra modelli non implica una relazione deterministica evento per evento, ma suggerisce che una più marcata variabilità CP El Niño crea mediamente condizioni atmosferiche più favorevoli alla trasmissione del segnale dal Pacifico verso l’Atlantico. Durante CP La Niña, al contrario, una relazione analoga non raggiunge la significatività statistica, confermando che la risposta del sistema atmosferico non può essere semplicemente interpretata come l’immagine speculare della fase calda.
Questa asimmetria è coerente con una lunga serie di studi che hanno mostrato come la posizione delle anomalie convettive tropicali sia determinante nel controllare la struttura delle onde planetarie generate dall’ENSO. Graf e Zanchettin (2012), ad esempio, avevano proposto l’esistenza di un vero e proprio “ponte subtropicale” attraverso il quale il CP El Niño può influenzare la circolazione euro-atlantica. In presenza di anomalie convettive concentrate vicino al margine della warm pool del Pacifico, il riscaldamento diabatico tropicale modifica la divergenza nell’alta troposfera e può favorire la generazione e la propagazione di onde di Rossby lungo il getto subtropicale. Secondo questo schema, il segnale può propagarsi attraverso il Pacifico, il Nord America e successivamente l’Atlantico, arrivando a influenzare la struttura della NAO. Gli autori mostrarono inoltre che gli effetti del CP El Niño sull’Europa differiscono sostanzialmente da quelli degli eventi El Niño del Pacifico orientale, rafforzando l’idea che la semplice classificazione degli eventi secondo un unico indice ENSO possa nascondere importanti differenze dinamiche.
Il risultato particolarmente interessante delle nuove analisi è che i modelli CMIP6 riescono a rappresentare in maniera relativamente soddisfacente la varianza di Niño 4 durante CP El Niño, mentre tendono a sottostimare la forza osservata della correlazione ALSST–NAO. Questo aspetto ha implicazioni profonde per l’interpretazione delle proiezioni climatiche: il problema non sembrerebbe risiedere esclusivamente nella capacità dei modelli di simulare l’ampiezza della variabilità tropicale, ma anche e soprattutto nel modo in cui viene rappresentata la risposta atmosferica extratropicale. La teleconnessione dipende infatti da processi complessi quali la posizione climatologica del Pacific jet, l’intensità delle storm track, l’interazione tra anomalie a bassa frequenza e transient eddies, la propagazione delle onde di Rossby e il successivo accoppiamento con il getto atlantico. Di conseguenza, due modelli caratterizzati da una variabilità tropicale ENSO comparabile possono produrre risposte della NAO molto differenti se rappresentano diversamente questi processi intermedi. Kim et al. (2026) concludono infatti che una parte importante delle limitazioni modellistiche riguarda proprio la rappresentazione delle dinamiche subtropicali e della connessione Pacifico–Atlantico, piuttosto che la semplice simulazione della variabilità del CP El Niño.
La questione diventa ancora più importante quando si considerano gli scenari futuri di riscaldamento globale. Le simulazioni SSP5-8.5 mostrano una considerevole dispersione intermodellistica nella risposta futura del CP-ENSO: alcuni modelli simulano un aumento della variabilità nel Pacifico centrale, altri una diminuzione o variazioni relativamente modeste. Nonostante questa incertezza, emerge un comportamento significativo: nei modelli nei quali la variabilità del CP El Niño aumenta maggiormente, tende ad aumentare anche la forza della relazione ALSST–NAO. La correlazione tra i cambiamenti delle due grandezze raggiunge circa 0,42, con un livello di significatività statistica compatibile con una relazione robusta all’interno dell’ensemble considerato. Ciò suggerisce che un eventuale aumento futuro dell’ampiezza del CP El Niño potrebbe rafforzare il percorso dinamico che collega il Pacifico settentrionale alla NAO. Durante CP La Niña compare invece una relazione di segno opposto, con una correlazione di circa −0,33: tuttavia il valore di probabilità associato, pari a circa 0,08, non soddisfa la convenzionale soglia del 5%, per cui questa relazione deve essere interpretata come una tendenza e non come un risultato statisticamente consolidato.
Questo punto permette di distinguere due aspetti che spesso vengono confusi quando si parla di futuro dell’ENSO: l’ampiezza degli eventi e la loro frequenza. Nel multi-model mean CMIP6 non emerge infatti una variazione statisticamente significativa della varianza Niño 4 tra clima storico e futuro, né per CP El Niño né per CP La Niña. In altre parole, l’ensemble non fornisce una prova robusta che gli eventi CP-ENSO diventeranno complessivamente più variabili in termini di ampiezza. L’assenza di un cambiamento significativo della varianza non implica tuttavia che il comportamento statistico del fenomeno rimarrà invariato. Un risultato differente emerge analizzando la frequenza degli eventi: le simulazioni indicano un aumento statisticamente significativo dell’occorrenza del CP El Niño, mentre non viene identificato un cambiamento significativo nella frequenza del CP La Niña. Nel lavoro originale il valore di probabilità per l’aumento del CP El Niño viene riportato come p = 0,00, formulazione che va naturalmente interpretata come un valore estremamente piccolo rispetto alla precisione numerica utilizzata, non come una probabilità matematicamente esattamente nulla.
Ne deriva uno scenario climaticamente interessante: sotto l’aumento delle concentrazioni di gas serra il CP El Niño potrebbe non necessariamente evolvere verso eventi sistematicamente più estremi, ma potrebbe manifestarsi più frequentemente attraverso episodi di intensità moderata. Dal punto di vista delle teleconnessioni questo può essere altrettanto importante, poiché una maggiore frequenza degli eventi significa una maggiore frequenza delle condizioni ambientali necessarie all’attivazione del collegamento Pacifico–Aleutine–Atlantico. La prevedibilità stagionale della NAO potrebbe quindi migliorare non perché ogni singolo CP El Niño eserciti necessariamente un forcing più intenso rispetto al clima presente, ma perché gli inverni caratterizzati dalla configurazione dinamica favorevole al trasferimento del segnale potrebbero diventare più numerosi. Si tratta di una distinzione fondamentale: un aumento della frequenza delle “finestre di prevedibilità” può modificare la capacità complessiva dei sistemi previsionali anche in assenza di un aumento statisticamente significativo della varianza dell’indice ENSO.
Gli esperimenti CESM2 Large Ensemble rafforzano questa interpretazione. Analizzando un ensemble di 100 membri e concentrandosi sui membri che presentano le correlazioni storiche ALSST–NAO più elevate, emerge che l’accoppiamento Pacifico–Atlantico tende a rafforzarsi quando aumenta la variabilità del CP-ENSO. Inoltre, considerando l’intero ensemble, gli aumenti della correlazione ALSST–NAO e della variabilità della NAO risultano maggiormente evidenti in presenza di una consistente variabilità delle SST aleutiniche. Questo risultato è particolarmente significativo perché i large ensemble consentono di distinguere più efficacemente il segnale forzato dalla variabilità atmosferica interna. La NAO possiede infatti un’elevata componente caotica intrinseca e, su periodi relativamente brevi, questa variabilità può facilmente mascherare una risposta debole alle forzanti tropicali. Utilizzando numerosi membri sottoposti sostanzialmente allo stesso forcing esterno ma caratterizzati da differenti condizioni atmosferiche interne, diventa possibile valutare quanto della risposta emerga sistematicamente e quanto sia invece dovuto al rumore interno.
L’importanza delle condizioni di fondo dell’atmosfera è confermata anche da Geng, Kug e Kosaka (2024), che hanno analizzato l’evoluzione futura della teleconnessione ENSO–NAO sotto riscaldamento da gas serra. Nel clima attuale la relazione mostra una marcata evoluzione stagionale: durante El Niño può comparire una risposta simile a una NAO positiva all’inizio dell’inverno, seguita da un passaggio verso una risposta negativa dopo l’inizio di gennaio. Nelle simulazioni sottoposte a forte riscaldamento, questa inversione tende a indebolirsi o scomparire, mentre la risposta negativa della NAO diviene più persistente. Gli autori collegano questa modifica a un rafforzamento e a uno spostamento verso est della convezione tropicale associata all’ENSO, alla conseguente riorganizzazione dei treni d’onda di Rossby e alle modificazioni dello stato medio del getto nordatlantico. Il riscaldamento climatico, pertanto, non modifica necessariamente solo l’ENSO alla sorgente, ma modifica anche il “mezzo” attraverso il quale il segnale atmosferico si propaga.
Le simulazioni analizzate da Geng et al. mostrano infatti che le anomalie convettive tropicali associate all’ENSO tendono a intensificarsi e spostarsi verso est in un clima più caldo. Ciò produce onde atmosferiche che raggiungono il settore euro-atlantico con una struttura diversa rispetto al clima presente. Contestualmente, le modificazioni della corrente a getto nordatlantica alterano le caratteristiche del waveguide atmosferico, cioè della struttura dinamica lungo la quale l’energia delle onde planetarie tende a propagarsi. In particolare, un cambiamento del gradiente meridionale dei venti occidentali può alterare l’inclinazione delle anomalie atmosferiche sul Nord America e quindi la direzione di propagazione delle onde verso l’Atlantico. Gli stessi autori individuano anche un possibile rafforzamento del percorso stratosferico: durante El Niño, l’intensificazione della bassa pressione aleutinica può aumentare la propagazione verticale delle onde planetarie nella stratosfera, favorendo l’indebolimento del vortice polare. Il segnale stratosferico può successivamente propagarsi verso il basso e contribuire allo sviluppo di una NAO negativa nella seconda parte dell’inverno. Le simulazioni future suggeriscono che questo meccanismo potrebbe rafforzarsi con il riscaldamento climatico.
È però fondamentale non interpretare questi risultati come una semplice relazione secondo cui “CP El Niño produce una NAO negativa”. La letteratura scientifica mostra una situazione molto più articolata. King, Keenlyside e Li (2023), così come altri lavori dedicati alla dinamica ENSO–NAO, hanno evidenziato che parte della risposta atmosferica euro-atlantica associata all’ENSO può proiettarsi sulla struttura spaziale della NAO senza essere necessariamente dinamicamente equivalente alla variabilità interna della NAO stessa. Anche la separazione tra variabilità atmosferica associata e non associata alla NAO mostra quanto sia difficile attribuire ogni configurazione dipolare della pressione nordatlantica direttamente al forcing tropicale. La teleconnessione ENSO–Europa rimane quindi una risposta probabilistica fortemente modulata dalla variabilità interna e dallo stato atmosferico preesistente.
Proprio questo carattere probabilistico spiega perché l’aumento della prevedibilità durante CP El Niño osservato da Kim et al. sia forse ancora più importante della semplice relazione tra ENSO e segno della NAO. Lo studio non suggerisce infatti che conoscere l’esistenza di un CP El Niño permetta automaticamente di prevedere una determinata fase della NAO; mostra piuttosto che durante questi episodi cresce l’intensità della componente prevedibile della circolazione nordatlantica. Nei sistemi stagionali analizzati, una migliore rappresentazione della relazione ALSST–NAO è sistematicamente associata a una migliore capacità previsionale della NAO. Questo risultato suggerisce che la temperatura superficiale oceanica nell’area aleutinica non costituisce soltanto una conseguenza passiva della circolazione atmosferica, ma rappresenta una componente con memoria sufficientemente lunga da contribuire al segnale prevedibile stagionale. Kim et al. trovano infatti che CP El Niño aumenta la variabilità delle ALSST e che questa variabilità è associata a una maggiore attività delle perturbazioni troposferiche e a una più efficace connessione con l’Atlantico.
La questione assume particolare rilevanza per la cosiddetta “signal-to-noise paradox” delle previsioni stagionali della NAO. Diversi sistemi climatici riescono spesso a prevedere con sorprendente abilità le variazioni osservate della NAO pur mostrando, all’interno dei propri ensemble, un segnale medio relativamente debole rispetto al rumore atmosferico simulato. Kim et al. mostrano che tale comportamento diventa particolarmente evidente durante gli anni CP El Niño: in queste condizioni aumenta considerevolmente la correlazione delle previsioni con le osservazioni, suggerendo che l’atmosfera reale possa rispondere alle forzanti remote in maniera più coerente di quanto molti modelli riescano a rappresentare. Il miglioramento della previsione della NAO osservato in alcuni periodi recenti potrebbe pertanto essere stato favorito, almeno in parte, da una maggiore disponibilità di segnali remoti prevedibili provenienti dal Pacifico e dalla regione aleutinica.
Le implicazioni per il futuro devono comunque essere formulate con cautela. L’aumento della frequenza degli eventi CP El Niño simulato dai modelli non garantisce automaticamente un aumento della prevedibilità della NAO. Affinché ciò avvenga devono verificarsi contemporaneamente diverse condizioni: il CP El Niño deve generare una sufficiente variabilità oceanica e atmosferica nel Pacifico settentrionale; le anomalie aleutiniche devono interagire efficacemente con il waveguide subtropicale e con le storm track; il segnale deve propagarsi attraverso il Nord America e raggiungere il settore atlantico senza essere oscurato dalla variabilità interna; infine, i modelli previsionali devono essere capaci di rappresentare correttamente questi processi. Il fatto che il multi-model mean CMIP6 sottostimi la correlazione ALSST–NAO osservata dimostra che quest’ultima condizione non può essere considerata soddisfatta in maniera uniforme nei modelli attuali.
Nel complesso, la letteratura più recente suggerisce quindi un cambiamento di prospettiva nello studio delle teleconnessioni ENSO–Atlantico. Non è sufficiente chiedersi se l’ENSO diventerà più forte o più debole con il riscaldamento globale. Occorre considerare dove saranno concentrate le anomalie di temperatura superficiale, come cambierà la frequenza delle differenti tipologie di ENSO, come risponderà la convezione tropicale, come verranno modificati i getti atmosferici e le guide d’onda planetarie e, soprattutto, quanto efficientemente il segnale riuscirà a raggiungere l’Atlantico settentrionale. Gli studi di Graf e Zanchettin, le successive analisi sulla dinamica ENSO–NAO, il lavoro di Geng et al. sul cambiamento della teleconnessione in un clima più caldo e i risultati recentissimi di Kim et al. convergono nell’indicare che la posizione e la struttura spaziale dell’ENSO sono elementi decisivi quanto la sua ampiezza.
L’elemento forse più significativo che emerge dalle simulazioni future è quindi la possibilità che il riscaldamento antropogenico non produca semplicemente un CP El Niño più intenso, ma un sistema climatico nel quale le configurazioni CP El Niño favorevoli all’attivazione della teleconnessione Pacifico–Atlantico diventino più frequenti. In questo scenario, la variabilità delle SST aleutiniche assumerebbe un ruolo ancora più importante come ponte dinamico tra Pacifico tropicale e Atlantico settentrionale. Una maggiore frequenza di tali configurazioni potrebbe aumentare il numero degli inverni caratterizzati da una componente prevedibile della NAO relativamente forte, con potenziali benefici per le previsioni stagionali sull’Europa. Allo stesso tempo, la grande dispersione tra i modelli CMIP6 impedisce attualmente di stabilire con sufficiente sicurezza quanto grande possa diventare tale beneficio. Il messaggio scientifico fondamentale non è quindi quello di una futura evoluzione deterministica della NAO, bensì quello di un possibile cambiamento delle condizioni statistiche che ne controllano la prevedibilità. In un clima più caldo, il CP El Niño potrebbe fornire più frequentemente la configurazione necessaria affinché le anomalie del Pacifico settentrionale vengano trasformate in un segnale atmosferico coerente sull’Atlantico. Comprendere meglio questa catena causale — dal Pacifico tropicale alla regione aleutinica, dalle storm track del Pacifico alla propagazione delle onde planetarie e infine alla circolazione nordatlantica — rappresenta pertanto una delle vie più promettenti per migliorare la previsione stagionale della NAO e, di conseguenza, delle condizioni meteorologiche invernali sull’Europa e sul Mediterraneo.
Figura 5 – Relazione tra la variabilità del CP-ENSO e la connessione Pacifico settentrionale–Atlantico in un clima futuro più caldo
La Figura 5 rappresenta uno degli elementi più importanti dello studio perché consente di collegare, all’interno di un’unica analisi, la variabilità del Central Pacific El Niño–Southern Oscillation, la forza della teleconnessione tra il Pacifico settentrionale e l’Atlantico e la possibile evoluzione di questi processi in un clima soggetto a un crescente riscaldamento da gas serra. L’interesse scientifico della figura deriva soprattutto dal fatto che la risposta della North Atlantic Oscillation agli eventi ENSO non viene trattata come una semplice teleconnessione lineare tra il Pacifico tropicale e l’Atlantico settentrionale, ma come il risultato di una catena dinamica più complessa, nella quale assumono particolare importanza la posizione longitudinale delle anomalie ENSO, la variabilità delle temperature superficiali marine nell’area aleutinica e la capacità dell’atmosfera extratropicale di trasferire il segnale dal Pacifico verso il settore euro-atlantico. Gli autori distinguono chiaramente gli eventi di El Niño e La Niña centrati sul Pacifico centrale, mostrando come le due fasi non producano una risposta simmetrica e come proprio tale asimmetria possa avere conseguenze rilevanti sulla futura prevedibilità stagionale della NAO. Il lavoro nel quale è inserita la Figura 5 conclude infatti che gli inverni caratterizzati da CP El Niño presentano una maggiore capacità previsionale della NAO grazie a una teleconnessione Pacifico–Atlantico più intensa, mediata dalla variabilità delle SST aleutiniche, mentre durante CP La Niña non emerge un percorso dinamico altrettanto coerente.
Nei pannelli (a) e (d) viene analizzato il periodo storico 1959–2014 attraverso trenta modelli CMIP6. Sull’asse orizzontale è riportata la varianza dell’indice Niño4, espressa in kelvin quadrati, mentre sull’asse verticale viene rappresentata la correlazione tra l’indice della NAO medio di gennaio-febbraio e la temperatura superficiale marina aleutinica media di dicembre-febbraio. La varianza Niño4 non indica semplicemente quanto sia caldo o freddo il Pacifico centrale in un determinato anno, ma descrive l’ampiezza statistica della sua variabilità negli eventi considerati. Valori maggiori corrispondono quindi a una maggiore dispersione e, in termini climatici, a una più pronunciata variabilità delle anomalie della temperatura superficiale nell’area Niño4. La correlazione ALSST–NAO, al contrario, quantifica quanto strettamente le variazioni delle SST aleutiniche siano associate alle variazioni dell’indice NAO. Ogni simbolo rappresenta un modello CMIP6 differente, mentre il rombo nero identifica la media multimodello. La dispersione dei punti non costituisce un elemento secondario della figura, ma rappresenta direttamente l’incertezza strutturale dei modelli climatici nella simulazione dei processi che collegano tropical Pacific, Pacifico settentrionale e Atlantico.
Il pannello (a), relativo al CP El Niño, mostra una relazione positiva chiaramente riconoscibile. I modelli che simulano una maggiore varianza Niño4 tendono generalmente a produrre una correlazione ALSST–NAO più elevata. Il coefficiente di correlazione tra le due grandezze raggiunge r = 0,50, con p = 0,01, indicando una relazione statisticamente significativa. Questo risultato suggerisce che la forza del collegamento Pacifico–Atlantico dipende in misura rilevante dall’ampiezza della variabilità associata agli eventi CP El Niño. Non si tratta naturalmente di una relazione deterministica: un’elevata varianza Niño4 non implica che ogni episodio di CP El Niño debba necessariamente produrre una risposta specifica della NAO. La relazione riguarda invece il comportamento statistico dell’insieme dei modelli: quanto maggiore è la variabilità del Pacifico centrale simulata durante CP El Niño, tanto più efficiente tende a essere la connessione statistica tra le anomalie aleutiniche e la NAO. Tale comportamento è coerente con il concetto di teleconnessione atmosferica, secondo il quale un’anomalia tropicale sufficientemente organizzata può modificare la convezione profonda, la divergenza nella troposfera superiore e la generazione di onde di Rossby, influenzando la circolazione a migliaia di chilometri di distanza.
La posizione delle anomalie ENSO è fondamentale per questo processo. Graf e Zanchettin avevano già mostrato che gli eventi di El Niño centrati sul Pacifico centrale possono produrre una risposta europea molto diversa rispetto agli eventi orientali. Nel loro lavoro sul cosiddetto “subtropical bridge”, gli autori evidenziarono come CP El Niño possa rafforzare e allungare il getto subtropicale nell’alta troposfera, creando condizioni favorevoli alla propagazione zonale delle onde di Rossby dal Pacifico verso il continente americano e successivamente verso il settore euro-atlantico. In quella configurazione, la risposta invernale europea risultava associata più frequentemente a una NAO negativa rispetto agli eventi El Niño del Pacifico orientale. Il concetto fondamentale è che la localizzazione della sorgente tropicale determina la geometria del treno d’onda e quindi la regione extratropicale sulla quale il forcing può esercitare la propria influenza.
La Figura 5 aggiunge a questo quadro un passaggio ulteriore: il Pacifico settentrionale, e in particolare la regione aleutinica, non rappresenta soltanto una zona di transito del segnale, ma sembra costituire una componente dinamicamente essenziale della teleconnessione. Durante CP El Niño, la variabilità delle SST aleutiniche aumenta e risulta associata a variazioni dell’attività delle storm track atlantiche e della circolazione nordatlantica. Il segnale generato nel Pacifico tropicale viene quindi modulato nel settore extratropicale e successivamente trasferito verso l’Atlantico attraverso interazioni tra onde planetarie, getti e perturbazioni sinottiche. Questa interpretazione è particolarmente importante perché aiuta a comprendere perché molti modelli climatici riescano a rappresentare abbastanza bene l’ampiezza della variabilità tropicale, ma riproducano con maggiore difficoltà la forza delle teleconnessioni extratropicali. Lo studio mostra infatti che la media multimodello CMIP6 riproduce relativamente bene la varianza Niño4 osservata durante CP El Niño, mentre sottostima sensibilmente la correlazione ALSST–NAO, suggerendo che una parte rilevante dell’errore modellistico si sviluppi lungo il percorso che collega il Pacifico tropicale all’Atlantico piuttosto che nella sorgente ENSO stessa.
Questa caratteristica trova un importante riscontro indipendente nella letteratura sulle previsioni stagionali. Studi condotti su diversi sistemi previsionali hanno mostrato che le teleconnessioni ENSO sono spesso riprodotte correttamente nella loro struttura spaziale, ma con un’ampiezza troppo debole. Un’analisi di più sistemi stagionali ha evidenziato, per esempio, che la teleconnessione ENSO verso il Nord Atlantico nella parte finale dell’inverno può avere nei modelli un’intensità approssimativamente dimezzata rispetto alle osservazioni, nonostante la risposta tropicale di SST e precipitazioni sia simulata in maniera relativamente realistica. Ciò indica che l’errore tende a svilupparsi durante la propagazione del segnale verso le extratropiche e contribuisce probabilmente al cosiddetto “signal-to-noise paradox” delle previsioni stagionali. Il risultato della Figura 5 è quindi coerente con un problema più generale della modellistica stagionale: la difficoltà non consiste sempre nel generare il forcing tropicale corretto, ma spesso nel trasformarlo in una risposta extratropicale sufficientemente intensa.
Il confronto con il pannello (d), relativo a CP La Niña, rende ancora più evidente l’asimmetria dinamica. In questo caso la relazione tra varianza Niño4 e correlazione ALSST–NAO praticamente scompare. Il coefficiente è appena r = 0,07, con p = 0,71, quindi completamente privo di significatività statistica. La distribuzione dei modelli mostra valori sia positivi sia negativi della correlazione ALSST–NAO senza una relazione sistematica con l’ampiezza della variabilità del Pacifico centrale. Ciò dimostra che CP La Niña non rappresenta semplicemente la versione di segno opposto di CP El Niño. Una simmetria lineare richiederebbe che un’anomalia fredda nel Pacifico centrale producesse una risposta atmosferica sostanzialmente speculare rispetto a quella generata da un’anomalia calda di ampiezza equivalente. La Figura 5 suggerisce invece che l’atmosfera reagisce in maniera non lineare ai due stati.
Le ragioni di tale asimmetria possono essere ricondotte alla natura stessa dell’accoppiamento oceano-atmosfera tropicale. La convezione profonda tropicale non risponde linearmente alla temperatura superficiale marina: il suo comportamento dipende dalla temperatura assoluta del mare, dalla stabilità atmosferica, dalla distribuzione climatologica delle precipitazioni e dalla posizione della warm pool. Una determinata anomalia positiva di SST può quindi spostare o intensificare la convezione in maniera assai più efficace di un’anomalia negativa della stessa ampiezza. Ciò produce differenze nella sorgente di vorticità di Rossby e, di conseguenza, nella struttura dei treni d’onda extratropicali. A questo si aggiungono la non linearità delle interazioni con il getto del Pacifico e con le storm track e la diversa risposta delle SST aleutiniche alle due fasi del CP-ENSO. Il risultato finale è che la catena CP El Niño–ALSST–NAO appare significativamente più organizzata rispetto alla corrispondente catena durante CP La Niña.
I pannelli (b) ed (e) trasferiscono questa analisi nel clima futuro, confrontando il periodo storico 1959–2014 con il periodo 2044–2099 dello scenario SSP5-8.5. In questo caso non vengono più rappresentati i valori assoluti, ma i cambiamenti tra il ventunesimo e il ventesimo secolo. L’asse orizzontale mostra la variazione della varianza Niño4, mentre quello verticale rappresenta il cambiamento della correlazione ALSST–NAO. Le linee tratteggiate in corrispondenza dello zero dividono quindi i pannelli in quattro quadranti: a destra si trovano i modelli che prevedono un aumento della variabilità Niño4, a sinistra quelli che simulano una diminuzione; nella parte superiore vengono collocati i modelli che producono un rafforzamento della teleconnessione ALSST–NAO, mentre nella parte inferiore quelli che ne prevedono un indebolimento.
Nel pannello (b), dedicato a CP El Niño, emerge nuovamente una relazione positiva, con r = 0,42 e p = 0,02. I modelli nei quali la variabilità Niño4 aumenta maggiormente tendono quindi a mostrare un rafforzamento più pronunciato della correlazione ALSST–NAO. Al contrario, quelli nei quali la variabilità CP El Niño diminuisce tendono più frequentemente a produrre un indebolimento del collegamento Pacifico–Atlantico. La relazione non è perfetta, come dimostra la notevole dispersione dei punti, ma è sufficientemente coerente da risultare statisticamente significativa. Ciò conduce a una conclusione importante: il futuro rafforzamento della teleconnessione non appare come una risposta uniforme al riscaldamento globale, bensì come una risposta condizionata dall’evoluzione della variabilità CP El Niño. Il riscaldamento antropogenico modifica lo stato medio del sistema climatico, ma la conseguente risposta della connessione Pacifico–Atlantico dipende da come ciascun modello rappresenta l’evoluzione del Pacifico tropicale centrale.
Questa cautela è essenziale perché la letteratura sulla futura ampiezza dell’ENSO mostra ancora una dispersione considerevole tra i modelli. Alcuni lavori basati su CMIP6 trovano un aumento robusto della variabilità ENSO complessiva in gran parte degli scenari emissivi. Cai e colleghi hanno mostrato, ad esempio, che una larga maggioranza dei modelli CMIP6 simula un aumento della variabilità SST di Niño3.4 nel XXI secolo e che un segnale analogo compare anche nella regione Niño4, sebbene con differenze quantitative fra modelli e scenari. Altri studi sottolineano tuttavia che l’evoluzione dell’ampiezza dei diversi “flavours” di ENSO è più complessa: la frequenza degli eventi centrali e l’intensità degli eventi orientali possono rispondere diversamente al riscaldamento. Un’analisi CMIP6 pubblicata nel 2023 ha mostrato che 25 modelli su 30 simulano un aumento della frazione di eventi CP El Niño nel clima più caldo, mentre l’incremento dell’ampiezza è più evidente per gli eventi Eastern Pacific. Questo aiuta a comprendere perché nella Figura 5 la variazione multimodello della varianza Niño4 non costituisca il risultato più robusto, mentre il cambiamento della frequenza degli eventi CP El Niño emerge con maggiore chiarezza.
Nel pannello (e), relativo a CP La Niña, viene invece osservata una correlazione negativa, pari a r = −0,33, con p = 0,08. In media, i modelli nei quali aumenta maggiormente la variabilità di CP La Niña tendono a mostrare una diminuzione della correlazione ALSST–NAO. Tuttavia, il livello di significatività non raggiunge la convenzionale soglia del 5%, e il risultato deve pertanto essere considerato indicativo piuttosto che conclusivo. La differenza rispetto a CP El Niño è nuovamente evidente e rafforza l’idea che il cambiamento climatico possa modificare in maniera asimmetrica le teleconnessioni associate alle due fasi di CP-ENSO. Sarebbe pertanto scorretto interpretare la futura evoluzione dell’ENSO attraverso un unico parametro di ampiezza o assumere che El Niño e La Niña rispondano allo stesso modo a uno stato medio più caldo.
I pannelli (c) ed (f) introducono forse il risultato più immediatamente significativo della figura, cioè il cambiamento della frequenza degli eventi. Nel pannello (c), la barra grigia mostra il valore osservato per CP El Niño, mentre la barra blu rappresenta la simulazione storica multimodello e quella rossa lo scenario futuro SSP5-8.5. I modelli storici sottostimano la frequenza osservata degli eventi CP El Niño, ma nel futuro mostrano un aumento pronunciato, fino a valori molto più vicini al riferimento osservativo. La differenza tra periodo storico e futuro è altamente significativa secondo il test t di Welch applicato ai trenta modelli, con un valore riportato come p = 0,00. Tale valore non deve essere interpretato letteralmente come una probabilità esattamente nulla, ma come un valore inferiore alla precisione con cui viene rappresentato nella figura. In termini statistici, il risultato indica una differenza molto robusta tra le distribuzioni multimodello dei due periodi.
Il pannello (f) mostra invece che la frequenza di CP La Niña rimane sostanzialmente invariata tra passato e futuro. Il valore p = 0,71 conferma l’assenza di una differenza statisticamente significativa. Il confronto tra (c) e (f) è quindi particolarmente eloquente: la risposta futura non consiste in un aumento generale e simmetrico degli eventi CP-ENSO, ma in una crescita preferenziale della frequenza di CP El Niño. Questo risultato trova supporto nella letteratura recente. Kim e collaboratori hanno mostrato che la frequenza degli eventi CP El Niño è aumentata anche negli ultimi decenni osservati, sebbene l’attribuzione di tale cambiamento resti complessa e coinvolga sia forzanti antropogeniche sia variabilità naturale. Un altro studio pubblicato su Nature Communications ha stimato che tanto la variabilità interna quanto il forcing antropogenico hanno contribuito all’aumento osservato degli eventi CP ed estremi di El Niño nelle ultime decadi, sottolineando così che variazioni multidecadali naturali possono sovrapporsi alla risposta forzata.
Questa distinzione tra frequenza e ampiezza è fondamentale per interpretare correttamente la Figura 5. Il multi-model mean non mostra un cambiamento statisticamente significativo della varianza Niño4 tra periodo storico e futuro né per CP El Niño né per CP La Niña, ma mostra un aumento significativo della frequenza di CP El Niño. Pertanto, lo scenario suggerito dallo studio non è necessariamente quello di eventi CP El Niño molto più intensi, quanto piuttosto quello di eventi moderati che si verificano più frequentemente. Ciò può avere conseguenze climatiche profonde. Anche se ogni singolo evento non diventa più forte, un aumento della frequenza significa che il sistema atmosfera-oceano entra più spesso nello stato dinamico favorevole alla costruzione della teleconnessione Pacifico–Atlantico. Il numero di inverni nei quali CP El Niño può modulare le SST aleutiniche, le storm track e successivamente la NAO potrebbe quindi aumentare.
Tale risultato è coerente con studi precedenti specificamente dedicati alla diversità futura di El Niño. Un’analisi CMIP6 ha mostrato che la quota degli eventi CP El Niño rispetto all’insieme degli eventi CP ed EP aumenta da circa 0,47 nel clima storico a circa 0,62 nel clima futuro e che oltre l’80% dei modelli considerati mostra un incremento della loro frequenza relativa. Allo stesso tempo, l’aumento futuro dell’intensità appare maggiormente associato agli El Niño orientali estremi che non ai CP El Niño. Questa distinzione supporta perfettamente la lettura della Figura 5: l’importanza futura del CP El Niño per la NAO potrebbe crescere soprattutto perché questo tipo di evento diventa più comune e non necessariamente perché diviene sistematicamente più intenso.
Esiste tuttavia un ulteriore elemento che rende il quadro particolarmente interessante dal punto di vista della prevedibilità. Uno studio del 2024 ha evidenziato che, nonostante alcune proiezioni suggeriscano una maggiore frequenza degli eventi CP-ENSO, la loro prevedibilità intrinseca potrebbe diminuire in un clima più caldo. I modelli CMIP6 indicano infatti una diminuzione della persistenza e della prevedibilità del CP-ENSO, soprattutto durante il passaggio attraverso la primavera boreale, con un rafforzamento della cosiddetta spring predictability barrier. Gli autori collegano questo fenomeno al più rapido riscaldamento della superficie del Pacifico tropicale e al conseguente aumento dello smorzamento termodinamico delle anomalie CP-ENSO. Ne deriva un apparente paradosso: il CP El Niño potrebbe diventare più frequente e creare più opportunità per prevedere la NAO, ma lo stesso fenomeno tropicale potrebbe diventare più difficile da prevedere con largo anticipo. La capacità futura di sfruttare il CP El Niño come sorgente di predicibilità della NAO dipenderà quindi non soltanto dalla forza della teleconnessione, ma anche dalla capacità dei sistemi previsionali di prevedere correttamente l’insorgenza, l’intensità e la posizione delle anomalie tropicali.
Il ruolo del cambiamento dello stato medio atmosferico non deve inoltre essere trascurato. Geng, Kug e Kosaka hanno mostrato nel 2024 che la teleconnessione invernale ENSO–NAO potrebbe modificarsi significativamente sotto riscaldamento da gas serra. Nel clima attuale la risposta della NAO a ENSO presenta una marcata evoluzione subseasonale e può cambiare segno tra l’inizio e la parte finale dell’inverno. Nelle simulazioni future, invece, il cambiamento della convezione tropicale e della struttura della circolazione atmosferica può alterare la propagazione dei treni d’onda verso il Nord Atlantico, favorendo una risposta della NAO differente da quella odierna. Ciò significa che il rapporto evidenziato nella Figura 5 non deve essere pensato come un semplice aumento quantitativo di una teleconnessione immutabile: il riscaldamento globale può modificare contemporaneamente la sorgente tropicale, la risposta del Pacifico settentrionale, la struttura dei getti e il waveguide attraverso il quale si propagano le onde di Rossby.
L’importanza di questi meccanismi emerge anche quando si considera il problema della previsione stagionale della NAO. La NAO rappresenta il principale modo di variabilità atmosferica dell’Atlantico settentrionale e influenza profondamente il clima europeo, modificando la posizione delle storm track, l’intensità dei venti occidentali, il trasporto di calore e umidità e la distribuzione delle precipitazioni. Una NAO positiva tende generalmente ad associarsi a un rafforzamento della circolazione zonale atlantica e a condizioni più miti e umide sull’Europa settentrionale, mentre una NAO negativa favorisce una circolazione più meridiana e lo spostamento verso sud della storm track, con implicazioni importanti anche per l’Europa meridionale e il Mediterraneo. La capacità di prevedere la NAO con alcuni mesi di anticipo rappresenta pertanto uno degli obiettivi centrali della climatologia stagionale.
I sistemi previsionali moderni hanno raggiunto capacità significative nella previsione della NAO, ma presentano ancora un’anomalia nota come “signal-to-noise paradox”: l’ensemble medio può risultare sorprendentemente ben correlato con le osservazioni pur mostrando al proprio interno un segnale prevedibile troppo debole. Un recente studio basato su un ensemble GloSea di 132 membri ha confermato che la capacità previsionale della NAO è significativamente maggiore negli anni in cui ENSO è attivo e che proprio durante questi anni emerge con maggiore chiarezza una sottostima del rapporto segnale-rumore nei modelli. Questo risultato si integra direttamente con la Figura 5: se CP El Niño rafforza il collegamento ALSST–NAO, esso può aumentare la componente atmosferica forzata e quindi prevedibile rispetto alla variabilità interna caotica.
Un ulteriore studio del 2026 ha dimostrato che persino le transizioni di fase dell’ENSO possono aumentare significativamente la prevedibilità della NAO fino a un anno di anticipo. Durante gli anni di transizione ENSO, la skill di previsione della NAO aumenta sostanzialmente rispetto agli anni nei quali la fase ENSO persiste, suggerendo l’esistenza di percorsi dinamici organizzati attraverso i quali il Pacifico tropicale condiziona l’Atlantico settentrionale. La Figura 5 può dunque essere inserita in una visione più ampia secondo la quale la prevedibilità della NAO non è costante nel tempo, ma presenta vere e proprie “finestre di opportunità” legate allo stato del sistema tropicale ed extratropicale. CP El Niño sembra rappresentare una di queste configurazioni privilegiate.
Dal punto di vista metodologico, deve essere evidenziato che la Figura 5 non dimostra da sola un rapporto causale attraverso le correlazioni mostrate nei pannelli. Una correlazione intermodellistica positiva tra variazione della varianza Niño4 e variazione della correlazione ALSST–NAO indica che le due proprietà tendono a cambiare insieme attraverso i modelli, ma la causalità deve essere stabilita combinando questo risultato con esperimenti dinamici dedicati. È proprio per questo motivo che il lavoro è particolarmente solido: gli autori non utilizzano soltanto le simulazioni CMIP6, ma confrontano rianalisi, hindcast stagionali e decadali ed esperimenti CESM2 Pacemaker, nei quali le SST del Pacifico tropicale vengono vincolate artificialmente alle anomalie osservate. L’emergere dello stesso tipo di asimmetria CP El Niño/CP La Niña in approcci indipendenti rafforza considerevolmente l’interpretazione fisica della teleconnessione.
Anche la dispersione dei modelli visibile nei pannelli (a), (b), (d) ed (e) contiene un messaggio scientifico fondamentale. Non tutti i modelli descrivono nello stesso modo il sistema CP-ENSO–ALSST–NAO. Alcuni producono correlazioni molto elevate, altri deboli o persino di segno opposto. Tale divergenza indica che le proiezioni della futura teleconnessione sono ancora condizionate da errori nello stato climatologico del Pacifico tropicale, nella posizione delle storm track, nella struttura del getto subtropicale, nella convezione tropicale e nell’interazione tra perturbazioni sinottiche e flusso medio. La media multimodello costituisce quindi una sintesi utile, ma non deve cancellare l’informazione fornita dallo spread. Il fatto che i modelli storicamente più realistici possano avere comportamenti futuri diversi rende particolarmente importante l’impiego di vincoli osservativi, large ensembles ed emergent constraints per ridurre l’incertezza.
Occorre inoltre ricordare che gli autori non applicano una correzione per confronti multipli ai test statistici riportati. Questo dettaglio metodologico non invalida i risultati, ma suggerisce prudenza quando valori marginali vengono interpretati come evidenza robusta. In particolare, il valore p = 0,08 relativo alla relazione futura di CP La Niña non dovrebbe essere considerato statisticamente significativo secondo la soglia convenzionale del 5%. Al contrario, il valore p = 0,01 nel clima storico di CP El Niño, p = 0,02 per la relazione tra i cambiamenti futuri e il valore estremamente piccolo associato all’aumento della frequenza CP El Niño costituiscono segnali molto più solidi. Le barre di errore dei pannelli (c) ed (f), che rappresentano l’intervallo compreso tra il 25° e il 75° percentile dei trenta modelli, mostrano inoltre che permane comunque una notevole dispersione quantitativa delle proiezioni.
Nel complesso, la Figura 5 suggerisce che il futuro della teleconnessione tra Pacifico centrale e Atlantico non possa essere descritto semplicemente affermando che “ENSO si rafforzerà con il cambiamento climatico”. La risposta appare molto più selettiva. La variabilità media di Niño4 negli episodi CP El Niño non mostra una variazione multimodello statisticamente robusta, mentre la frequenza di tali episodi aumenta chiaramente. Contemporaneamente, i modelli nei quali la variabilità CP El Niño cresce maggiormente sono anche quelli che producono il maggiore rafforzamento della connessione ALSST–NAO. Ne emerge quindi un sistema nel quale frequenza, ampiezza e teleconnessione possono evolvere in maniera parzialmente indipendente.
La conseguenza più importante riguarda la prevedibilità futura della NAO. Un aumento della frequenza di CP El Niño potrebbe determinare una maggiore ricorrenza di inverni nei quali le SST del Pacifico settentrionale assumono un ruolo significativo nel condizionare la circolazione atlantica. In tali situazioni, la componente forzata della NAO potrebbe emergere più chiaramente rispetto alla sua elevata variabilità atmosferica interna, aumentando potenzialmente la skill delle previsioni stagionali. Ciò non significa tuttavia che la NAO diventerà generalmente più prevedibile in un clima caldo, né che un CP El Niño possa essere utilizzato come indicatore deterministico di una futura NAO positiva o negativa. Il risultato indica piuttosto una modifica della probabilità che si realizzino condizioni favorevoli a un forte accoppiamento Pacifico–Atlantico.
Per l’Europa e il Mediterraneo questa distinzione è particolarmente rilevante. La NAO esercita una forte influenza sulla circolazione atmosferica invernale, ma il suo effetto locale dipende dall’intensità e dalla posizione dei centri d’azione nordatlantici, dalla traiettoria del getto e dall’interazione con altri modi di variabilità atmosferica. Pertanto, anche qualora la teleconnessione CP El Niño–ALSST–NAO diventasse più frequentemente attiva, non sarebbe corretto dedurne automaticamente una specifica configurazione meteorologica sull’Italia o sul Mediterraneo. Il potenziale beneficio riguarda soprattutto l’aumento dell’informazione predittiva disponibile sullo stato della circolazione nordatlantica, che deve successivamente essere integrata con la stratosfera, le SST atlantiche, il vortice polare, la MJO, la QBO e la variabilità atmosferica interna.
In definitiva, la Figura 5 fornisce una visione particolarmente moderna delle teleconnessioni climatiche: il cambiamento climatico non modifica soltanto le temperature medie, ma può alterare la frequenza con cui il sistema atmosferico entra in determinate configurazioni dinamiche e la capacità di queste configurazioni di comunicare tra bacini oceanici distanti. Nel caso specifico, il riscaldamento da gas serra sembra favorire una maggiore frequenza degli eventi CP El Niño e, attraverso di essi, potrebbe aumentare il numero di occasioni nelle quali la variabilità delle SST aleutiniche stabilisce un collegamento efficace con la NAO. Allo stesso tempo, la grande dispersione dei modelli e l’incertezza sull’evoluzione dell’ampiezza del CP-ENSO impediscono di trasformare questo risultato in una previsione deterministica. La conclusione scientificamente più solida è quindi che il CP El Niño rappresenta una sorgente importante e fase-dipendente di prevedibilità della NAO e che la sua maggiore frequenza futura potrebbe rendere più comuni le condizioni favorevoli alla teleconnessione Pacifico–Atlantico. La Figura 5 mostra proprio questo passaggio concettuale: non tanto un inevitabile rafforzamento della NAO o di ENSO, quanto una possibile riorganizzazione delle condizioni statistiche e dinamiche attraverso le quali il Pacifico tropicale contribuisce alla prevedibilità dell’inverno nordatlantico ed europeo.
Discussione
I risultati di questo studio delineano un quadro nel quale la prevedibilità stagionale della North Atlantic Oscillation non dipende soltanto dall’esistenza di una forzante ENSO nel Pacifico tropicale, ma anche dalla fase specifica del fenomeno, dalla posizione longitudinale delle anomalie oceaniche e dalla capacità del sistema atmosfera-oceano del Pacifico settentrionale di trasformare tali anomalie in una teleconnessione efficace verso l’Atlantico. L’elemento centrale è rappresentato dalla marcata asimmetria tra Central Pacific El Niño e Central Pacific La Niña: durante gli inverni caratterizzati da CP El Niño la skill di previsione della NAO aumenta sensibilmente, mentre durante CP La Niña tale vantaggio previsionale tende a ridursi. Questa differenza non emerge soltanto da un singolo sistema modellistico, ma viene individuata attraverso rianalisi atmosferiche, sistemi di previsione stagionale e decadale, un modello dinamico ridotto, esperimenti Pacific Pacemaker con CESM2 e simulazioni storiche CMIP6. La convergenza di metodologie indipendenti rappresenta un elemento particolarmente importante perché riduce la probabilità che l’asimmetria osservata sia semplicemente un artefatto statistico di un determinato dataset o di una specifica configurazione modellistica. Il lavoro di Kim et al. del 2026 mostra infatti che CP El Niño aumenta la variabilità delle temperature superficiali marine nella regione aleutinica e rende più efficiente il collegamento dinamico tra Pacifico settentrionale e Atlantico, fornendo così una componente più prevedibile alla variabilità della NAO.
Questa interpretazione implica un cambiamento concettuale rispetto alla visione più tradizionale della teleconnessione ENSO–NAO. In una rappresentazione semplificata, El Niño viene spesso associato a una maggiore probabilità di NAO negativa e La Niña a condizioni maggiormente favorevoli a una NAO positiva. I risultati dello studio indicano invece che, almeno per gli eventi centrati nel Pacifico centrale, il principale effetto di CP El Niño non consiste necessariamente nell’imporre una determinata fase media della NAO. Nei compositi, infatti, CP El Niño non genera sistematicamente un’anomalia negativa statisticamente significativa della NAO, così come CP La Niña non determina inevitabilmente una risposta positiva. Ciò che cambia in maniera molto più evidente è la quantità di variabilità della NAO che può essere ricondotta a una sorgente oceanica remota e quindi potenzialmente prevedibile. Durante CP El Niño aumenta la variabilità dell’ALSST, cresce l’attività delle perturbazioni nel Pacifico nordorientale e si rafforza il collegamento con la storm track atlantica. Di conseguenza, una parte maggiore delle fluttuazioni della NAO diventa coerente con anomalie oceaniche dotate di memoria stagionale. Questo aspetto permette di comprendere perché la skill previsionale possa aumentare senza che CP El Niño produca necessariamente una NAO dello stesso segno in tutti gli inverni.
La distinzione è essenziale dal punto di vista della dinamica atmosferica. Le teleconnessioni tropicali non funzionano infatti come un meccanismo deterministico attraverso il quale una particolare anomalia della temperatura superficiale del mare genera automaticamente un’unica risposta extratropicale. L’atmosfera delle medie latitudini possiede una fortissima variabilità interna, e la risposta finale dipende dallo stato dei getti, dalle storm track, dalla propagazione delle onde di Rossby e dalle interazioni tra perturbazioni transitorie e circolazione media. CP El Niño sembra creare una configurazione nella quale questi processi diventano particolarmente favorevoli al trasferimento del segnale dal Pacifico verso l’Atlantico. Gli esperimenti Pacemaker risultano particolarmente significativi proprio perché, imponendo la variabilità osservata delle SST del Pacifico tropicale, permettono di isolare meglio la risposta atmosferica associata al forcing oceanico. La capacità di CESM2 di riprodurre una relazione ALSST–NAO simile a quella osservata durante CP El Niño, ma non durante CP La Niña, fornisce quindi un sostegno dinamico all’ipotesi di una teleconnessione realmente dipendente dalla fase e non semplicemente derivante da una correlazione casuale.
Le ragioni dell’asimmetria sembrano risiedere almeno in parte nei differenti processi attraverso cui si sviluppano CP El Niño e CP La Niña. Nel caso del CP El Niño, le analisi lead–lag riportate dagli autori non mostrano una relazione statisticamente significativa nella quale la variabilità delle ALSST preceda sistematicamente lo sviluppo dell’evento tropicale. Ciò significa che le anomalie aleutiniche non sembrano rappresentare un meccanismo fondamentale di innesco del CP El Niño. La loro importanza emerge piuttosto dopo o contemporaneamente allo sviluppo della configurazione tropicale, quando contribuiscono alla costruzione della risposta extratropicale. È quindi utile distinguere nettamente tra i processi responsabili della nascita di un evento CP El Niño e quelli che ne trasformano il segnale in una teleconnessione atmosferica verso il Nord Atlantico. Questa distinzione evita di interpretare erroneamente l’ALSST come un precursore necessario di CP El Niño: nello schema proposto dallo studio, la regione aleutinica funziona soprattutto come elemento della catena di trasmissione e della memoria extratropicale.
Il North Pacific Meridional Mode, NPMM, rappresenta invece uno dei principali meccanismi attraverso i quali la variabilità extratropicale del Pacifico settentrionale può interagire con il Pacifico tropicale. L’NPMM è caratterizzato da anomalie accoppiate di vento superficiale e temperatura marina che si estendono dalla fascia subtropicale nordorientale del Pacifico verso l’equatore. Attraverso il cosiddetto wind–evaporation–SST feedback, anomalie dei venti alisei possono modificare l’evaporazione superficiale e quindi le SST, consentendo alla perturbazione subtropicale di propagarsi progressivamente verso il Pacifico centrale tropicale. Numerosi lavori hanno mostrato che i Pacific Meridional Modes possono influenzare lo sviluppo dell’ENSO e, in particolare, la sua espressione nel Pacifico centrale. Joh e Di Lorenzo hanno inoltre evidenziato come le interazioni tra il Pacifico tropicale centrale, i meridional modes e la Kuroshio Extension possano contribuire alla formazione di una variabilità preferenziale su scale decadali.
Il risultato interessante dello studio di Kim et al. è però che la variabilità dell’ALSST non risulta significativamente correlata né con Niño4 né con l’indice NPMM. Pertanto, le anomalie aleutiniche identificate come importanti per la prevedibilità della NAO non possono essere interpretate semplicemente come la manifestazione simultanea dell’NPMM. Si tratta di una distinzione dinamicamente rilevante. L’NPMM può partecipare alla modulazione della variabilità CP-ENSO e alla comunicazione tra subtropici e tropici, ma ciò non implica che ogni anomalia delle SST nella regione aleutinica costituisca automaticamente una parte dello stesso pattern. Le ALSST sembrano invece incorporare una combinazione di variabilità interannuale e a più bassa frequenza propria del Pacifico settentrionale. L’eventuale sincronizzazione osservata tra alcune componenti di questa variabilità e le condizioni CP La Niña deve quindi essere interpretata come un fenomeno distinto dall’influenza diretta e simultanea dell’NPMM.
Questa considerazione porta direttamente al ruolo della North Pacific Gyre Oscillation. La NPGO rappresenta un importante modo di variabilità della circolazione oceanica nel Pacifico nordorientale, identificabile principalmente attraverso il secondo modo dominante delle anomalie dell’altezza della superficie marina. Essa descrive variazioni nell’intensità delle branche centrali e orientali dei gyres subtropicale e subpolare e risulta associata a importanti anomalie di temperatura, salinità e proprietà biogeochimiche nell’area della California Current e del Golfo dell’Alaska. I lavori di Di Lorenzo e collaboratori hanno mostrato che la NPGO è strettamente collegata alla forzante atmosferica del North Pacific Oscillation e che le sue anomalie oceaniche possono persistere molto più a lungo rispetto alle singole perturbazioni meteorologiche che inizialmente le generano. Questa memoria oceanica rende la NPGO particolarmente interessante per comprendere la variabilità interannuale e decadale del Pacifico settentrionale.
La possibile relazione tra ALSST e NPGO acquista ancora maggiore significato considerando il comportamento della Kuroshio Extension. La Kuroshio Extension rappresenta una delle regioni a più elevata variabilità dinamica e termica dell’Oceano Pacifico settentrionale. La sua posizione, intensità e struttura mostrano fluttuazioni interannuali e decadali che influenzano il gradiente meridionale delle SST, gli scambi di calore oceano-atmosfera e la risposta atmosferica delle medie latitudini. Joh e Di Lorenzo hanno mostrato che le interazioni tra Kuroshio Extension e Pacifico tropicale centrale possono produrre oscillazioni preferenziali su una scala di circa un decennio: perturbazioni associate ai Pacific Meridional Modes possono influenzare il Pacifico centrale, mentre la risposta tropicale e la successiva propagazione oceanica possono a loro volta retroagire sulla Kuroshio Extension. Questo quadro rende plausibile che parte della variabilità a bassa frequenza osservata nell’ALSST sia inserita in una più ampia rete di interazioni tra gyres, western boundary currents e Pacifico tropicale.
La letteratura più recente suggerisce inoltre che tali interazioni potrebbero non essere confinate al solo Pacifico. Uno studio pubblicato nel 2026 ha evidenziato una covariabilità decadale tra le temperature superficiali marine della Kuroshio–Oyashio Extension e quelle della Gulf Stream Extension, mostrando che i due principali sistemi di western boundary currents dell’emisfero settentrionale possono presentare una sincronizzazione su scale temporali pluriennali. Le osservazioni e le simulazioni climatiche ad alta risoluzione indicano che tale covariabilità è particolarmente evidente durante l’estate boreale e potrebbe essere modulata da processi atmosferici su scala planetaria, inclusi cambiamenti della circolazione associati alla variabilità del ghiaccio marino artico. Gli stessi autori sottolineano tuttavia che la relazione può cambiare in un clima più caldo e che una parte sostanziale della sincronizzazione deriva dalla variabilità interna del sistema. Di conseguenza, questa connessione non costituisce ancora una prova diretta del meccanismo ALSST–NAO, ma offre un’importante indicazione della possibilità che la variabilità dei due grandi bacini oceanici sia collegata attraverso processi climatici coerenti su scale decadali.
Il possibile coinvolgimento della Gulf Stream è particolarmente interessante per la NAO, poiché la regione della corrente e della sua estensione rappresenta uno dei principali centri di interazione oceano-atmosfera dell’Atlantico settentrionale. I fortissimi gradienti orizzontali di temperatura superficiale associati al fronte della Gulf Stream modificano la stabilità dello strato limite atmosferico, i flussi turbolenti di calore sensibile e latente, la baroclinicità e lo sviluppo dei cicloni extratropicali. Studi numerici ad alta risoluzione hanno mostrato che le interazioni su mesoscala tra le western boundary currents e l’atmosfera possono modificare l’intensità delle storm track extratropicali anche dell’ordine del 10–15%. Esperimenti dedicati al fronte della Gulf Stream hanno inoltre evidenziato che la sua struttura termica influenza la ciclogenesi nordatlantica, i fiumi atmosferici e la generazione o modulazione dei treni d’onda di Rossby che successivamente interessano l’Europa.
Questo punto permette di costruire un possibile collegamento fisico tra le diverse parti del sistema descritto nella Discussione. Una variazione della circolazione e delle SST nel Pacifico settentrionale può modificare le storm track e la struttura del getto, producendo anomalie atmosferiche che si propagano verso valle attraverso il Nord America e l’Atlantico. Contemporaneamente, lo stato oceanico della Gulf Stream può modulare localmente la baroclinicità e l’interazione tra cicloni e oceano. Il segnale atmosferico proveniente dal Pacifico non raggiunge quindi un Atlantico passivo, ma interagisce con una regione nella quale esistono forti feedback oceano-atmosfera. Ciò offre una possibile interpretazione della grande sensibilità della NAO alle condizioni di fondo: anche teleconnessioni tropicali relativamente simili possono generare risposte nordatlantiche differenti in funzione dello stato della Gulf Stream, della storm track e del getto.
La possibilità che la mesoscala oceanica influenzi la circolazione atmosferica non è ormai considerata un effetto trascurabile. Simulazioni accoppiate ad alta risoluzione mostrano che la rappresentazione delle strutture frontali e dei vortici oceanici modifica i flussi di quantità di moto e calore tra oceano e atmosfera e, attraverso questi ultimi, la baroclinicità delle regioni di storm track. Nel Nord Atlantico la Gulf Stream costituisce un esempio particolarmente evidente: la presenza del forte fronte termico influenza la distribuzione della convergenza dei venti superficiali e può modificare il comportamento dell’atmosfera nelle regioni poste a valle della corrente. Analisi recenti hanno inoltre mostrato che la variabilità mesoscala della Gulf Stream può influenzare l’attività dei fiumi atmosferici durante inverno e primavera, indicando che anomalie oceaniche locali possono avere effetti atmosferici rilevanti su scale decisamente più grandi.
Inserito in questo contesto, il collegamento ALSST–NAO proposto dallo studio non deve essere inteso come un singolo “ponte” lineare tra due punti geografici, bensì come una sequenza di interazioni in cui differenti componenti del sistema atmosferico e oceanico possono amplificare o indebolire il segnale iniziale. Durante CP El Niño, la configurazione del Pacifico tropicale favorisce una maggiore variabilità nel settore aleutinico; questa variabilità si associa a un aumento dell’attività delle perturbazioni nel Pacifico nordorientale, che a sua volta può modificare il getto e il waveguide. Le anomalie si propagano quindi verso il continente nordamericano e l’Atlantico, dove interagiscono con la storm track e con la circolazione media, producendo una struttura fortemente proiettata sulla NAO. Durante CP La Niña, il diverso assetto della circolazione nel Pacifico indebolisce questa catena: il waveguide risulta meno favorevole, l’outflow divergente tende a rimanere confinato più a ovest e la sensibilità atmosferica alle anomalie ALSST è ridotta. La non linearità deriva quindi sia dalla sorgente tropicale sia dal differente stato della circolazione extratropicale.
L’interesse di questa interpretazione aumenta ulteriormente se si considera il problema della prevedibilità stagionale della NAO. Scaife e collaboratori hanno dimostrato già da oltre un decennio che i moderni sistemi accoppiati possono prevedere una frazione significativa della variabilità interannuale della NAO invernale con alcuni mesi di anticipo, aprendo la possibilità di produrre previsioni utili per l’Europa e il Nord America. Tuttavia, tali sistemi presentano spesso il cosiddetto signal-to-noise paradox: l’ensemble medio riesce a correlarsi sorprendentemente bene con le osservazioni, mentre i singoli membri del modello mostrano un segnale prevedibile troppo debole rispetto alla variabilità interna simulata. In altre parole, il modello sembra essere capace di prevedere il mondo reale meglio di quanto riesca a prevedere una propria realizzazione interna. Scaife e Smith hanno interpretato questo comportamento come indicazione di una sottostima della risposta atmosferica alle sorgenti prevedibili esterne, particolarmente evidente nell’Atlantico settentrionale e nella NAO.
I risultati sul CP El Niño forniscono una possibile componente fisica di tale problema. Se la teleconnessione ALSST–NAO è più forte nella realtà rispetto a quella simulata da numerosi modelli, la componente prevedibile della circolazione nordatlantica reale può risultare maggiore di quella presente negli ensemble. Lo studio mostra proprio che i modelli che rappresentano meglio il collegamento ALSST–NAO tendono a produrre una maggiore skill nella previsione della NAO. Ne deriva che un miglioramento della rappresentazione del Pacifico subtropicale, delle SST aleutiniche, delle storm track e della propagazione delle onde planetarie potrebbe contribuire non soltanto a ridurre bias regionali, ma anche a correggere parte della sottostima del segnale prevedibile tipica dei sistemi stagionali.
Il problema assume particolare importanza in prospettiva futura. Le simulazioni CMIP6 non forniscono ancora una risposta univoca sull’evoluzione dell’ampiezza della variabilità CP El Niño: alcuni modelli prevedono un aumento, altri una diminuzione, producendo una notevole dispersione intermodellistica. Tuttavia, lo studio mostra che la frequenza degli eventi CP El Niño aumenta significativamente nello scenario di forte riscaldamento analizzato, mentre non emerge una variazione comparabile per CP La Niña. Ciò significa che il cambiamento climatico potrebbe aumentare il numero degli inverni nei quali il sistema si trova nella configurazione favorevole all’attivazione della teleconnessione ALSST–NAO, anche in assenza di un aumento statisticamente robusto dell’ampiezza media degli eventi. La possibile futura crescita della prevedibilità della NAO sarebbe quindi legata non necessariamente alla comparsa di CP El Niño sempre più estremi, ma alla maggiore frequenza con cui tali condizioni si manifestano.
Questa conclusione deve tuttavia essere interpretata con prudenza. Un aumento della frequenza di CP El Niño non garantisce automaticamente un miglioramento della previsione della NAO. Occorre innanzitutto che i modelli riescano a prevedere correttamente l’insorgenza dell’evento tropicale, la posizione delle anomalie convettive e la loro evoluzione stagionale. Successivamente devono rappresentare in maniera realistica la risposta aleutinica, la modulazione delle storm track e la propagazione del segnale attraverso il Pacifico settentrionale e l’America del Nord. Infine, è necessario che il getto atlantico e le interazioni oceano-atmosfera del Nord Atlantico siano sufficientemente realistici da convertire il forcing remoto in una risposta corretta della NAO. L’errore in uno qualunque di questi passaggi può ridurre considerevolmente il vantaggio derivante da una migliore previsione del CP El Niño.
Il ruolo della risoluzione modellistica diventa quindi cruciale. Molti modelli globali rappresentano solo parzialmente le western boundary currents e le loro strutture frontali, perché le scale spaziali dei meandri e dei vortici oceanici sono inferiori alla risoluzione tipica di numerose simulazioni climatiche. Studi condotti con modelli ad alta risoluzione mostrano che una rappresentazione più dettagliata della Kuroshio Extension e della Gulf Stream produce modificazioni sostanziali degli scambi oceano-atmosfera e della risposta delle storm track. La stessa variabilità decadale della Kuroshio Extension risulta sensibile alla risoluzione della componente atmosferica e alla capacità del modello di simulare realisticamente i modi climatici del Pacifico settentrionale. Questi risultati suggeriscono che una parte delle incertezze nell’ALSST–NAO potrebbe derivare da processi fisici insufficientemente risolti nei sistemi climatici convenzionali.
La natura non lineare della teleconnessione ha inoltre conseguenze importanti per l’utilizzo operativo degli indici climatici. Non sarebbe corretto utilizzare il solo indice Niño4 come predittore diretto della NAO. Un valore elevato di Niño4 fornisce informazioni sullo stato del Pacifico tropicale centrale, ma la prevedibilità del settore euro-atlantico dipende dalla presenza e dall’intensità dei passaggi dinamici intermedi. Per questo motivo, una strategia previsionale più avanzata dovrebbe considerare congiuntamente l’evoluzione del CP-ENSO, la variabilità dell’ALSST, lo stato del NPMM e della NPGO, la configurazione della Kuroshio Extension, il getto del Pacifico, l’attività delle storm track e successivamente la struttura della circolazione atlantica. In questa prospettiva, il CP El Niño non rappresenta tanto un indicatore deterministico della futura fase della NAO, quanto una condizione capace di aumentare la probabilità che una parte maggiore della variabilità nordatlantica risulti legata a sorgenti climatiche prevedibili.
Il riferimento degli autori alla previsione su scale comprese tra il subseasonal e il decadal assume quindi un significato preciso. Su scala stagionale, la memoria delle anomalie oceaniche può aumentare la capacità di prevedere la circolazione atmosferica alcuni mesi in anticipo. Su scale pluriennali e decadali, invece, entrano in gioco la variabilità della NPGO, le oscillazioni della Kuroshio Extension e la possibile sincronizzazione tra i principali sistemi di western boundary currents. Il lavoro di Joh e Di Lorenzo suggerisce che l’interazione tra Kuroshio Extension e Pacifico tropicale centrale può generare variabilità con una periodicità preferenziale prossima alla scala decadale, offrendo una possibile sorgente di memoria climatica al di là della durata di un singolo evento ENSO. Le osservazioni e le simulazioni più recenti sulla covariabilità tra Kuroshio–Oyashio Extension e Gulf Stream suggeriscono inoltre che una parte di questa memoria possa essere inserita in una struttura interbacino ancora più ampia, sebbene i meccanismi e la loro risposta al forcing antropogenico debbano essere chiariti con ulteriori studi.
Nel complesso, la Discussione mette quindi in evidenza un principio fondamentale della climatologia moderna: la prevedibilità non è una proprietà fissa di un determinato indice atmosferico, ma dipende dallo stato del sistema climatico. Esistono periodi nei quali la NAO è dominata principalmente dalla variabilità interna e quindi rimane scarsamente prevedibile, e periodi nei quali una maggiore quota della sua evoluzione viene vincolata da anomalie tropicali ed extratropicali dotate di memoria. CP El Niño sembra creare proprio una di queste “finestre di prevedibilità”. La maggiore variabilità aleutinica che accompagna questi eventi fornisce un collegamento tra Pacifico e Atlantico sufficientemente coerente da aumentare la skill dei sistemi stagionali. CP La Niña non attiva con la stessa efficacia tale percorso, dimostrando che la risposta del sistema non può essere descritta mediante una semplice simmetria tra le due fasi ENSO.
Questa interpretazione suggerisce anche una precisa direzione per lo sviluppo dei futuri sistemi previsionali. Migliorare la previsione della NAO non significa soltanto aumentare il numero dei membri dell’ensemble o raffinare statisticamente l’indice NAO, ma rappresentare meglio l’intera sequenza di processi che genera il segnale prevedibile: ENSO, convezione tropicale, Pacific Meridional Modes, anomalie aleutiniche, storm track, getti, western boundary currents e interazioni oceano-atmosfera. Large ensemble, modelli accoppiati ad alta risoluzione e strategie di inizializzazione più accurate delle condizioni oceaniche extratropicali potrebbero svolgere un ruolo decisivo. La letteratura sul signal-to-noise paradox mostra infatti che una parte della predictability potenzialmente disponibile nella realtà non viene ancora pienamente sfruttata dai modelli.
In definitiva, i risultati dello studio rafforzano l’idea che la relazione tra ENSO e NAO debba essere interpretata come una rete di interazioni non lineari e dipendenti dalla fase, piuttosto che come una teleconnessione uniforme. CP El Niño crea condizioni particolarmente favorevoli allo sviluppo di una connessione Pacifico–Atlantico mediata dalla variabilità delle SST aleutiniche e dall’attività delle storm track, aumentando la componente prevedibile della NAO senza necessariamente determinarne il segno. CP La Niña, al contrario, non produce una risposta equivalente, a testimonianza della profonda asimmetria delle dinamiche oceaniche e atmosferiche associate alle due fasi. NPMM e NPGO contribuiscono a definire il contesto della variabilità del Pacifico settentrionale, mentre Kuroshio Extension e Gulf Stream mostrano come le correnti di bordo occidentale possano fornire ulteriori elementi di memoria e accoppiamento oceano-atmosfera su scale interannuali e decadali. Gli studi più recenti sulla sincronizzazione tra Pacifico e Atlantico suggeriscono inoltre che tali connessioni potrebbero inserirsi in una struttura climatica interbacino ancora più complessa.
La conseguenza scientifica più rilevante è che il previsto aumento della frequenza degli eventi CP El Niño in un clima più caldo potrebbe ampliare il numero di occasioni nelle quali questa catena di teleconnessione diviene operativa. Non si può ancora concludere che la NAO diventerà necessariamente più prevedibile, poiché permane una forte incertezza sull’evoluzione dell’ampiezza CP-ENSO e sulla capacità dei modelli di rappresentare correttamente le dinamiche subtropicali ed extratropicali. Tuttavia, la possibile maggiore frequenza di CP El Niño introduce una sorgente concreta di prevedibilità potenziale per il futuro settore nordatlantico. Comprendere e simulare più accuratamente l’asimmetria CP El Niño–CP La Niña, la risposta delle SST aleutiniche e l’interazione tra Pacifico, western boundary currents e storm track appare quindi essenziale non soltanto per affinare la nostra conoscenza delle teleconnessioni climatiche, ma anche per trasformare tale conoscenza in previsioni stagionali e decadali più affidabili per il Nord Atlantico e, indirettamente, per il clima dell’Europa e del Mediterraneo.
Metodi – Previsioni stagionali multi-sistema per la previsione della NAO
La metodologia utilizzata per valutare la prevedibilità stagionale della North Atlantic Oscillation si fonda su un approccio multi-sistema e multi-modello, concepito per separare, per quanto possibile, la componente atmosferica prevedibile dalla forte variabilità interna che caratterizza la circolazione extratropicale dell’Atlantico settentrionale. Questo aspetto è particolarmente importante nel caso della NAO, poiché essa rappresenta il principale modo di variabilità della pressione atmosferica nel settore nordatlantico durante l’inverno boreale, ma una parte considerevole delle sue oscillazioni da un anno all’altro deriva dalla dinamica caotica interna dell’atmosfera. A differenza di fenomeni tropicali come ENSO, caratterizzati da una memoria oceanica relativamente lunga, la NAO possiede quindi una componente intrinsecamente meno prevedibile. La previsione stagionale non cerca di determinare l’esatta successione degli eventi meteorologici dei mesi successivi, ma di individuare quella parte della circolazione stagionale che può essere condizionata da componenti del sistema climatico dotate di memoria, come le temperature superficiali oceaniche, la criosfera, lo stato della stratosfera e le teleconnessioni tropicali. È precisamente in questo contesto che gli ensemble di grandi dimensioni e l’integrazione di differenti sistemi previsionali assumono una funzione fondamentale.
Lo studio utilizza innanzitutto gli hindcast di otto sistemi di previsione stagionale appartenenti al Copernicus Climate Change Service, C3S, considerando il periodo di inizializzazione 1993–2015 e verificando le previsioni rispetto agli inverni gennaio-febbraio dal 1994 al 2016. I sistemi comprendono SEAS5 dell’European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, System8 di Météo-France, SPS3.5 del Centro Euro-Mediterraneo sui Cambiamenti Climatici, GCFS2.1 del Deutscher Wetterdienst, CFSv2 del National Centers for Environmental Prediction, CPS3 della Japan Meteorological Agency, GEM5-NEMO di Environment and Climate Change Canada e GloSea6-GC3.2 del Met Office britannico. L’utilizzo contemporaneo di sistemi sviluppati da centri indipendenti costituisce un importante punto di forza metodologico, perché ogni modello possiede una differente configurazione numerica, una propria parametrizzazione dei processi sub-grid, una diversa rappresentazione dell’oceano, della stratosfera, del ghiaccio marino e delle interazioni atmosfera-oceano. Combinare tali sistemi significa quindi evitare che la valutazione della prevedibilità della NAO dipenda eccessivamente dalle caratteristiche o dagli errori specifici di un singolo modello.
Il concetto di hindcast è centrale in questo tipo di ricerca. Un hindcast, o previsione retrospettiva, consiste nel far partire un sistema previsionale da condizioni iniziali appartenenti a un periodo passato, simulando la previsione come se le osservazioni successive non fossero ancora note. Il risultato può quindi essere confrontato con ciò che effettivamente è avvenuto. L’operazione viene ripetuta per numerosi anni, permettendo di costruire una climatologia delle prestazioni del sistema e di quantificare la forecast skill con metriche statistiche. Il vantaggio rispetto a una semplice simulazione climatica libera è evidente: il modello viene inizializzato con una stima realistica dello stato osservato dell’atmosfera, dell’oceano, della superficie terrestre e, a seconda del sistema, della criosfera. In questo modo è possibile valutare fino a che punto la memoria dello stato iniziale contribuisca alla previsione della successiva evoluzione climatica. La filosofia è analoga, sebbene su scale temporali differenti, a quella del Decadal Climate Prediction Project, nel quale le previsioni retrospettive inizializzate costituiscono lo strumento fondamentale per distinguere la prevedibilità associata alle condizioni iniziali dalla risposta climatica determinata dal forcing esterno.
Per le previsioni della NAO media di gennaio-febbraio, i sistemi ECMWF, Météo-France, CMCC, DWD ed ECCC vengono inizializzati il 1° dicembre. NCEP, JMA e UKMO utilizzano invece più inizializzazioni effettuate nel corso del mese di novembre, successivamente combinate mediante un approccio lagged ensemble. Questa scelta non costituisce soltanto una differenza tecnica tra sistemi, ma riflette una strategia consolidata nella previsione stagionale. Utilizzando previsioni inizializzate in date leggermente differenti è possibile campionare differenti realizzazioni della successiva evoluzione atmosferica, migliorando la descrizione dell’incertezza iniziale. Anche differenze relativamente piccole nelle condizioni atmosferiche di partenza possono infatti amplificarsi rapidamente attraverso la dinamica caotica dell’atmosfera. L’ensemble consente di trasformare questa inevitabile incertezza in informazione probabilistica: quando numerosi membri indipendenti evolvono verso una configurazione simile, aumenta l’evidenza dell’esistenza di una componente forzata e quindi potenzialmente prevedibile; quando invece i membri divergono fortemente, domina la componente imprevedibile.
Gli ensemble ritardati utilizzati nello studio vengono combinati mediante medie pesate e confluiscono, insieme agli altri sistemi, in un grande ensemble multi-modello denominato C3S-MME, costituito complessivamente da 192 membri. Una dimensione di questo tipo è particolarmente preziosa nello studio della NAO. Scaife e collaboratori dimostrarono già nel 2014 che la circolazione invernale nordatlantica e la NAO possono presentare una prevedibilità significativa a diversi mesi di anticipo, ma evidenziarono contemporaneamente come la componente prevedibile presente nei modelli fosse relativamente piccola rispetto alla variabilità complessiva dei singoli membri. Un ensemble sufficientemente numeroso consente di mediare una parte del rumore atmosferico non prevedibile, facendo emergere più chiaramente il debole segnale comune ai membri.
Il principio matematico e fisico sottostante è relativamente intuitivo. Ciascun membro di un ensemble può essere considerato come la combinazione di una componente comune associata al forcing prevedibile e di una componente irregolare derivante dalla variabilità interna. Mediando un numero crescente di membri, la componente casuale tende parzialmente a compensarsi, mentre il segnale coerente rimane. Ciò non significa che aumentare indefinitamente il numero dei membri risolva tutti i problemi della previsione stagionale: un errore sistematico condiviso da tutti i membri non viene eliminato dall’ensemble. Tuttavia, un grande ensemble migliora considerevolmente la capacità di stimare l’ampiezza del segnale prevedibile e permette di quantificare meglio la distribuzione probabilistica della previsione. Questa esigenza è particolarmente importante per la NAO, proprio a causa del basso rapporto tra segnale prevedibile e rumore interno.
Il ricorso a un multi-model ensemble introduce un ulteriore vantaggio rispetto all’aumento dei membri di un singolo modello. I differenti sistemi climatici non possiedono esattamente gli stessi errori sistematici: possono presentare bias differenti nella corrente a getto, nella convezione tropicale, nell’ENSO, nella circolazione stratosferica o nella distribuzione delle temperature superficiali marine. Combinando modelli parzialmente indipendenti, alcuni di questi errori possono compensarsi. Il principio dei multi-model o superensemble è utilizzato da decenni nelle scienze atmosferiche; il lavoro classico di Krishnamurti e collaboratori mostrò già alla fine degli anni Novanta come la combinazione di differenti modelli potesse migliorare le previsioni meteorologiche e stagionali rispetto a molti sistemi individuali. Nel lavoro qui considerato, gli autori adottano espressamente questa filosofia: l’analisi principale della prevedibilità viene condotta sul C3S-MME e sul DCPP-MME, mentre i singoli modelli vengono impiegati soprattutto per verificare se i meccanismi individuati siano coerenti tra sistemi indipendenti.
L’utilità dell’approccio multi-modello è stata confermata anche da valutazioni moderne dei sistemi C3S. Analisi delle previsioni stagionali per l’area mediterranea hanno mostrato, per esempio, che il multi-model ensemble può raggiungere risultati più robusti rispetto a diversi modelli individuali, soprattutto per alcune variabili e metriche di skill, grazie alla combinazione di informazioni provenienti da sistemi caratterizzati da errori differenti. Questo non implica che il multi-modello sia necessariamente superiore per ogni variabile, regione o stagione, ma conferma l’utilità di considerarlo come una stima più stabile della componente prevedibile.
Nel caso specifico della NAO, la scelta di concentrare l’analisi sulla media di gennaio-febbraio è dinamicamente significativa. La teleconnessione ENSO–Atlantico settentrionale possiede infatti una marcata evoluzione all’interno dell’inverno e la risposta della circolazione euro-atlantica può variare considerevolmente tra inizio e fine stagione. La fase temporale della previsione non è quindi un dettaglio statistico, ma può modificare la natura stessa del segnale analizzato. Studi recenti basati proprio sul C3S multi-model ensemble hanno mostrato che la skill della NAO non è uniforme da un inverno all’altro: gli anni meglio previsti tendono a essere associati a un forcing tropicale pronunciato, frequentemente riconducibile all’ENSO, mentre gli anni con ENSO debole o neutro risultano generalmente meno prevedibili. Baker, Shaffrey, Johnson e Weisheimer hanno mostrato nel 2024 che una piccola frazione degli inverni può contribuire in maniera molto rilevante alla skill totale calcolata su un periodo relativamente breve. Questo risultato è fondamentale per interpretare il metodo utilizzato nello studio attuale: non è sufficiente calcolare una correlazione complessiva sull’intero archivio; è necessario capire in quali condizioni climatiche emerge realmente la prevedibilità.
È proprio questa considerazione che giustifica l’integrazione dell’archivio C3S con un secondo insieme di esperimenti appartenenti al Decadal Climate Prediction Project. Il periodo comune degli hindcast C3S è relativamente corto per effettuare una robusta classificazione di eventi CP El Niño e CP La Niña. Tra il 1993 e il 2015 il numero degli episodi di ciascuna categoria è inevitabilmente limitato, e campioni molto piccoli possono produrre correlazioni apparentemente elevate o differenze di skill fortemente sensibili a uno o due eventi estremi. Per estendere l’analisi al periodo 1961–2019, gli autori utilizzano quindi sei sistemi di previsione inizializzati appartenenti al DCPP: HadGEM3-GC3.1-DePreSys4, CMCC-CM2-SR5, EC-Earth3, MPI-ESM1-2-HR, MRI-ESM2-0 e CESM2-SMYLE. Tutti vengono inizializzati il 1° novembre di ogni anno e vengono combinati in un DCPP-MME composto complessivamente da 80 membri.
Il DCPP nasce all’interno di CMIP6 proprio con l’obiettivo di studiare sistematicamente la prevedibilità climatica da scale annuali a decadali mediante esperimenti coordinati e inizializzati. Boer e collaboratori hanno definito un protocollo comune che permette di confrontare sistemi sviluppati presso istituzioni differenti e di costruire grandi archivi di hindcast. La Component A del progetto è specificamente dedicata alle previsioni retrospettive, utilizzate per valutare la skill storica, comprendere i meccanismi di prevedibilità e migliorare i sistemi previsionali. Il valore scientifico del DCPP non risiede quindi soltanto nell’estensione temporale degli esperimenti, ma nella standardizzazione che rende i risultati dei diversi modelli comparabili all’interno dello stesso quadro metodologico.
L’inizializzazione rappresenta uno degli aspetti più delicati di questo tipo di previsione. Nei sistemi stagionali e decadali è necessario produrre uno stato iniziale fisicamente coerente che rappresenti il più fedelmente possibile le condizioni reali del sistema climatico. Per l’atmosfera, la memoria delle condizioni iniziali tende a decadere rapidamente; per l’oceano, invece, anomalie di temperatura, salinità e circolazione possono persistere molto più a lungo. Questa differenza di scala temporale permette alla componente oceanica di esercitare un’influenza prevedibile sull’atmosfera mesi o persino anni dopo l’inizializzazione. Gli studi sul DCPP hanno mostrato come un’inizializzazione realistica dell’oceano possa apportare skill aggiuntiva in varie regioni, incluso parte del Nord Atlantico e del Pacifico tropicale, sebbene la durata e l’intensità di tale beneficio dipendano fortemente dalla variabile e dalla regione considerate.
Nel lavoro dedicato alla relazione tra CP-ENSO e NAO, l’estensione fornita dal DCPP è particolarmente utile perché consente di ottenere un numero maggiore di episodi CP El Niño e CP La Niña, riducendo la sensibilità dei risultati a pochi casi individuali. La funzione del DCPP-MME non è quindi quella di sostituire il C3S-MME, bensì di verificare se l’asimmetria della prevedibilità osservata nel periodo C3S sopravviva quando viene considerato un campione molto più esteso. L’accordo tra due archivi costruiti con sistemi differenti, configurazioni diverse e periodi temporali non identici costituisce una forma importante di verifica indipendente. Se un determinato meccanismo compare soltanto in un sistema o in un breve intervallo temporale, potrebbe derivare da peculiarità modellistiche o dal campionamento; se invece emerge sistematicamente in più ensemble indipendenti, la sua interpretazione fisica diventa molto più convincente.
L’impiego di grandi ensemble assume inoltre un significato particolare alla luce del cosiddetto signal-to-noise paradox. Scaife e Smith hanno sintetizzato nel 2018 numerose evidenze secondo cui diversi sistemi climatici possiedono una curiosa proprietà: l’ensemble medio può correlarsi sorprendentemente bene con le osservazioni reali pur presentando un segnale prevedibile molto più debole rispetto alla variabilità dei singoli membri. In termini pratici, il modello sembra spesso prevedere il mondo reale meglio di quanto preveda una propria realizzazione interna. Questo comportamento è stato osservato in maniera particolarmente evidente per la NAO e suggerisce che i modelli sottostimino la forza della risposta atmosferica ad alcune sorgenti prevedibili.
Da questo punto di vista, un ensemble di 192 membri non rappresenta semplicemente un esercizio di potenza computazionale, ma uno strumento necessario per rilevare un segnale che potrebbe essere molto piccolo rispetto al rumore atmosferico. Quando il rapporto segnale-rumore è basso, un ensemble ridotto può fornire una stima instabile della media: pochi membri possono essere accidentalmente dominati dalla variabilità interna e produrre un risultato assai diverso da quello ottenuto con un’altra selezione casuale. Aumentando il numero dei membri si riduce questa incertezza di campionamento e la media tende a convergere verso la risposta forzata del modello. Anche studi di previsione decadale hanno sottolineato che grandi ensemble possono essere necessari proprio per estrarre correttamente una componente prevedibile debole dal rumore interno.
Tuttavia, la numerosità dell’ensemble non deve essere confusa con la quantità di anni indipendenti disponibili per verificare la previsione. I 192 membri C3S descrivono molte possibili evoluzioni per ciascun inverno, ma il numero di inverni osservati utilizzabili per calcolare la skill rimane quello del periodo di hindcast. Questa distinzione è essenziale: un grande numero di membri riduce l’incertezza nella stima del segnale modellistico, ma non elimina l’incertezza derivante da una serie osservativa relativamente breve. La combinazione con l’archivio DCPP costituisce pertanto un passaggio metodologico fondamentale, perché estende la dimensione temporale del campione e consente di verificare più eventi CP-ENSO.
L’utilizzo prioritario degli ensemble multi-modello anziché il confronto sistematico tra i singoli sistemi risponde inoltre all’obiettivo scientifico dello studio. Gli autori non intendono produrre una classifica dei centri di previsione, bensì identificare un meccanismo fisico generale responsabile della modulazione della prevedibilità della NAO. Per questo motivo la domanda principale non è se ECMWF, Met Office o JMA abbiano la correlazione più elevata, ma se, dopo avere mediato errori specifici e variabilità casuale, emerga una dipendenza sistematica della skill dalle fasi CP El Niño e CP La Niña. Solo successivamente le diagnostiche dei singoli modelli vengono utilizzate per verificare se la relazione individuata sia condivisa da più sistemi. Questo approccio rappresenta una distinzione importante tra valutazione operativa di un modello e ricerca sui meccanismi di prevedibilità.
La scelta trova un ulteriore supporto nello studio di Baker et al. sul C3S, secondo cui la prevedibilità invernale della NAO presenta una notevole intermittency: alcuni anni vengono previsti molto bene da diversi sistemi contemporaneamente, mentre altri risultano problematici in maniera relativamente coerente tra modelli. Tale comportamento suggerisce che esistano condizioni climatiche reali che amplificano o riducono la quantità di informazione prevedibile disponibile all’inizio dell’inverno. Gli anni caratterizzati da un forte forcing ENSO tendono a appartenere più frequentemente alla prima categoria. Lo studio su CP-ENSO porta questa interpretazione a un livello successivo, chiedendosi non semplicemente se ENSO favorisca la previsione della NAO, ma se tale effetto dipenda dalla struttura spaziale e dalla fase del fenomeno nel Pacifico centrale.
La metodologia multi-sistema consente proprio di rispondere a questa domanda evitando che la conclusione dipenda da un singolo schema di parametrizzazione o da una sola rappresentazione della teleconnessione ENSO–Atlantico. È noto infatti che molti sistemi stagionali sottostimano l’ampiezza delle teleconnessioni tropicali verso l’Atlantico settentrionale. Questo problema può contribuire al basso rapporto segnale-rumore delle previsioni e rappresenta una delle limitazioni più importanti della previsione stagionale euro-atlantica. La presenza di più modelli offre quindi un doppio vantaggio: riduce la sensibilità a un singolo bias e, contemporaneamente, permette di verificare quanto il meccanismo sia robusto rispetto a differenti rappresentazioni della fisica atmosferica.
Nel complesso, la strategia metodologica adottata appare particolarmente adatta a uno studio della prevedibilità della NAO. Il C3S-MME fornisce un grande ensemble stagionale di 192 membri costruito a partire da otto sistemi operativi indipendenti e permette di stimare con maggiore precisione il debole segnale prevedibile della circolazione invernale nordatlantica. Il DCPP-MME, costituito da 80 membri provenienti da sei sistemi inizializzati e distribuito su un intervallo temporale molto più lungo, consente di ampliare il numero degli eventi CP El Niño e CP La Niña e di verificare la robustezza temporale dei risultati. L’impiego degli ensemble lagged aumenta ulteriormente il campionamento delle incertezze iniziali, mentre la combinazione multi-modello riduce la dipendenza dagli errori specifici dei singoli sistemi.
Questa architettura sperimentale assume infine un significato più ampio per la climatologia previsionale. Il problema fondamentale della previsione stagionale della NAO non consiste nell’eliminare la componente caotica dell’atmosfera, operazione fisicamente impossibile, ma nell’identificare e isolare la parte della sua variabilità che deriva da sorgenti lente e quindi potenzialmente prevedibili. L’uso di ensemble molto numerosi, differenti modelli e lunghi archivi di hindcast permette di affrontare esattamente questo problema. Il segnale comune ai membri può essere interpretato come la risposta condizionata dalle componenti prevedibili del sistema climatico, mentre la dispersione dell’ensemble descrive la gamma delle possibili evoluzioni dovute alla variabilità interna. Da questa prospettiva, il valore metodologico del C3S-MME e del DCPP-MME non risiede soltanto nell’aumentare una correlazione statistica, ma nel fornire gli strumenti necessari per distinguere il forcing remoto dalla variabilità atmosferica casuale.
Il metodo costituisce quindi il fondamento dell’intera interpretazione fisica successiva dello studio: soltanto disponendo di ensemble sufficientemente grandi e di una verifica indipendente su archivi differenti diventa possibile sostenere con maggiore sicurezza che la superiore prevedibilità della NAO durante CP El Niño non sia una coincidenza dovuta a pochi inverni particolari. La concordanza tra C3S, DCPP, esperimenti Pacemaker e ulteriori strumenti diagnostici permette invece di considerare l’asimmetria tra CP El Niño e CP La Niña come una proprietà dinamica del sistema Pacifico–Atlantico. In questo senso, la metodologia adottata non rappresenta un semplice passaggio tecnico preliminare, ma una componente essenziale della dimostrazione scientifica: attraverso la riduzione del rumore di campionamento, la compensazione parziale degli errori modellistici e l’estensione temporale degli hindcast, essa consente di far emergere una sorgente di prevedibilità della NAO che sarebbe molto più difficile identificare utilizzando un solo modello o un ensemble di dimensioni ridotte.
Extended Recharge Oscillator 2 (XRO2) per la previsione stagionale della NAO
L’impiego dell’Extended Recharge Oscillator versione 2, XRO2, costituisce un elemento metodologico particolarmente importante dello studio, perché permette di verificare la prevedibilità stagionale della North Atlantic Oscillation mediante un approccio completamente diverso rispetto ai grandi ensemble dei sistemi dinamici C3S e DCPP. L’obiettivo non consiste semplicemente nell’aggiungere un ulteriore modello alla valutazione, ma nel verificare se l’asimmetria di prevedibilità osservata tra gli inverni caratterizzati da Central Pacific El Niño e quelli associati a Central Pacific La Niña emerga anche all’interno di un modello deterministico di ordine ridotto, costruito intorno a relazioni fisicamente interpretabili tra diversi modi di variabilità climatica. In questo senso XRO2 svolge una funzione di verifica indipendente: se una maggiore prevedibilità della NAO durante CP El Niño fosse esclusivamente il risultato di particolari caratteristiche, bias o parametrizzazioni dei modelli climatici complessi, non vi sarebbe necessariamente motivo di ritrovare lo stesso comportamento in un sistema concettualmente differente. Il fatto che gli autori utilizzino XRO2 accanto ai multi-model ensemble, agli esperimenti Pacemaker e alle simulazioni CMIP6 consente quindi di affrontare il problema attraverso strumenti metodologici complementari e di verificare se il segnale individuato sia riconducibile a una proprietà più generale del sistema climatico Pacifico–Atlantico.
XRO2 deriva dalla lunga tradizione teorica del recharge oscillator elaborata originariamente per spiegare la dinamica di El Niño–Southern Oscillation. Nel modello concettuale proposto da Jin negli anni Novanta, ENSO viene interpretato come il risultato dell’interazione tra le anomalie della temperatura superficiale del Pacifico equatoriale e il contenuto di calore dell’oceano tropicale. Durante lo sviluppo di El Niño, il feedback positivo atmosfera-oceano descritto originariamente da Bjerknes favorisce il rafforzamento reciproco delle anomalie delle SST, dei venti equatoriali e della struttura del termoclino. Contemporaneamente, però, la redistribuzione meridionale e zonale del contenuto di calore determina una progressiva “scarica” dell’oceano equatoriale. Questa perdita di contenuto termico prepara il successivo decadimento dell’evento caldo e la transizione verso condizioni opposte. Durante La Niña il sistema attraversa la fase complementare di “ricarica”, creando le condizioni per una nuova oscillazione. L’importanza del modello risiede nel fatto che una parte sostanziale della complessa dinamica ENSO può essere rappresentata attraverso poche variabili di stato dotate di un significato fisico preciso. Jin mostrò che questo schema riesce a descrivere una periodicità ENSO dell’ordine di alcuni anni e a spiegare la transizione di fase senza richiedere che l’intera complessità del Pacifico tropicale venga esplicitamente rappresentata.
Il recharge oscillator non deve quindi essere interpretato come una semplice regressione statistica. La sua struttura deriva da una rappresentazione ridotta della dinamica accoppiata oceano-atmosfera, nella quale il feedback di Bjerknes controlla la crescita delle anomalie mentre la ricarica e la scarica del contenuto di calore equatoriale contribuiscono alla loro inversione. Analisi successive hanno mostrato che persino versioni estremamente semplici del recharge oscillator possono riprodurre alcuni degli aspetti fondamentali della variabilità osservata, compresa la relazione tra temperatura superficiale, profondità del termoclino e stress del vento. Burgers e collaboratori hanno evidenziato come una rappresentazione lineare molto compatta possa essere interpretata come un oscillatore smorzato nel quale SST e contenuto termico oceanico rappresentano le principali variabili dinamiche, confermando la capacità del paradigma di catturare la fisica essenziale dell’ENSO pur utilizzando un numero estremamente ridotto di gradi di libertà.
Il limite del recharge oscillator classico è però altrettanto evidente: ENSO non è un sistema isolato confinato al Pacifico equatoriale. Il Pacifico tropicale interagisce continuamente con il Pacifico settentrionale e meridionale, con l’Oceano Indiano, con l’Atlantico tropicale e con numerosi modi di variabilità atmosferica e oceanica. Le condizioni presenti in questi bacini possono influenzare l’evoluzione successiva dell’ENSO attraverso teleconnessioni atmosferiche, modificazioni degli alisei, anomalie della convezione e memoria oceanica. Viceversa, ENSO forza questi stessi bacini, generando un sistema di interazioni bidirezionali. È precisamente da questa considerazione che deriva lo sviluppo dell’Extended Recharge Oscillator, XRO. Il modello sviluppato da Zhao e collaboratori estende infatti il nucleo dinamico del recharge oscillator integrandolo con rappresentazioni compatte di altri modi climatici e delle loro interazioni stagionalmente variabili con ENSO. In questo modo, la prevedibilità non deriva soltanto dalla memoria del contenuto di calore del Pacifico equatoriale, ma anche dalla memoria persistente presente nelle anomalie climatiche di altri bacini.
Il lavoro di Zhao et al. pubblicato su Nature nel 2024 ha fornito una dimostrazione particolarmente importante delle potenzialità di questo approccio. Gli autori hanno mostrato che un extended nonlinear recharge oscillator capace di rappresentare le interazioni tra ENSO e altre componenti della variabilità climatica può produrre previsioni di ENSO con skill utile fino a circa 16–18 mesi di anticipo, raggiungendo prestazioni superiori a quelle di diversi modelli climatici globali e comparabili, per alcuni aspetti, ai più avanzati approcci basati sull’intelligenza artificiale. Il risultato scientificamente più interessante non è però soltanto l’elevata skill: XRO permette di attribuire fisicamente parte di tale prevedibilità alle condizioni iniziali dei diversi bacini oceanici. In altre parole, il modello non opera semplicemente come una “scatola nera” capace di produrre una previsione, ma consente di investigare quali componenti del sistema climatico stiano contribuendo alla previsione stessa.
La successiva revisione di Vialard e numerosi collaboratori sul paradigma del recharge oscillator ha sottolineato proprio questa evoluzione concettuale. Secondo gli autori, la moderna rappresentazione di ENSO non può essere limitata alla sola relazione tra temperatura superficiale e contenuto di calore del Pacifico equatoriale. L’integrazione delle influenze extratropicali e interbacino permette di spiegare una parte della prevedibilità a lunga scadenza che sarebbe altrimenti assente nel modello classico. Le condizioni iniziali dell’Oceano Indiano, del Pacifico settentrionale e dell’Atlantico tropicale possono conservare memoria per diversi mesi e successivamente alimentare o modulare ENSO nelle stagioni nelle quali l’accoppiamento diventa dinamicamente favorevole. La stessa revisione evidenzia come l’inclusione di tali componenti nell’XRO possa migliorare sensibilmente la previsione a lead time superiori a un anno, offrendo al tempo stesso un quadro fisicamente interpretabile delle sorgenti della predictability.
XRO2 rappresenta quindi un passaggio ulteriore: il principio di un sistema climatico costituito da modi interconnessi viene utilizzato non soltanto per prevedere l’ENSO, ma per spingere la previsione verso il settore extratropicale e, specificamente, verso la NAO. Nello studio in esame gli autori integrano nel sistema gli indici mensili della NAO, della temperatura superficiale marina aleutinica, ALSST, e della pressione atmosferica al livello del mare nell’area aleutinica, ALSLP. Questa scelta è direttamente collegata all’ipotesi fisica centrale del lavoro: CP El Niño potrebbe aumentare la prevedibilità della NAO perché modifica lo stato del Pacifico settentrionale, accrescendo la variabilità delle SST aleutiniche e consentendo a una parte del segnale di propagarsi successivamente verso il settore nordatlantico. Introducendo simultaneamente ENSO, ALSST, ALSLP e NAO nel modello ridotto, diventa possibile valutare se le relazioni temporali tra queste variabili contengano effettivamente informazione predittiva capace di emergere senza ricorrere alla completa simulazione tridimensionale dell’atmosfera e dell’oceano.
L’inclusione di ALSLP è particolarmente significativa perché consente di rappresentare, in forma compatta, anche la componente atmosferica del settore aleutinico. La regione delle Aleutine costituisce uno dei principali centri d’azione della circolazione invernale del Pacifico settentrionale. Le variazioni della Aleutian Low sono associate a cambiamenti del getto del Pacifico, delle storm track e della propagazione delle onde planetarie. Le anomalie atmosferiche possono a loro volta forzare le temperature superficiali marine attraverso variazioni dei flussi di calore, del vento e del rimescolamento oceanico, mentre le anomalie oceaniche persistenti possono contribuire a modulare lo strato limite atmosferico. Introducendo sia ALSLP sia ALSST, il modello può quindi rappresentare almeno parzialmente la natura accoppiata della variabilità aleutinica invece di ridurla a un’unica variabile oceanica.
Questo aspetto è importante anche perché la relazione tra ENSO e NAO non può essere descritta come un collegamento diretto e invariabile tra Pacifico tropicale e Atlantico. Le teleconnessioni generate da ENSO dipendono dalla posizione delle anomalie convettive tropicali, dalla struttura del getto subtropicale, dalle caratteristiche delle onde di Rossby e dallo stato della circolazione extratropicale. La letteratura recente continua a mostrare quanto la risposta euro-atlantica sia più debole e variabile rispetto alla risposta ENSO sul Pacifico settentrionale o sul Nord America. Una revisione delle teleconnessioni ENSO ha evidenziato che i treni d’onda generati dalle anomalie della convezione tropicale rappresentano il principale meccanismo di comunicazione con le medie latitudini, ma la loro propagazione e la risposta finale cambiano con lo stato di fondo dell’atmosfera e con la struttura dell’evento ENSO.
La NAO costituisce inoltre un obiettivo particolarmente difficile per un modello deterministico ridotto, perché una quota molto elevata della sua variabilità deriva dalla dinamica interna dell’atmosfera nordatlantica. Già gli studi classici sulla prevedibilità climatica del settore Atlantico avevano evidenziato che le sorgenti remote, incluso ENSO, possono offrire informazioni utili, ma che la loro influenza compete con un rumore atmosferico locale molto intenso. Studi più recenti hanno ulteriormente mostrato che la componente ENSO della risposta nordatlantica può sovrapporsi alla struttura della NAO senza coincidere necessariamente con la normale variabilità interna del modo stesso. King, Keenlyside e Li hanno quindi sottolineato l’importanza di distinguere tra la parte della risposta atmosferica che si proietta sulla NAO e quella che rimane ortogonale al pattern NAO. Per un modello come XRO2, ciò significa che il successo previsionale non può derivare dal tentativo di riprodurre ogni dettaglio dell’evoluzione atmosferica, ma dalla capacità di catturare quella componente relativamente piccola della NAO che è condizionata da variabili climatiche lente e prevedibili.
L’approccio appare particolarmente adatto alla questione della dipendenza dalla fase del CP-ENSO. Se CP El Niño e CP La Niña producessero teleconnessioni perfettamente simmetriche, un modello lineare o quasi lineare dovrebbe rispondere in maniera approssimativamente opposta alle due fasi. Lo studio mostra invece che la prevedibilità della NAO cresce molto di più negli inverni CP El Niño. L’impiego di XRO2 permette di verificare se questa asimmetria rimanga presente anche quando il sistema viene rappresentato attraverso poche variabili osservate. Il risultato positivo suggerisce che parte dell’asimmetria sia incorporata nelle relazioni temporali reali tra Pacifico tropicale, Pacifico settentrionale e Atlantico, e non derivi esclusivamente dalle sofisticate dinamiche interne dei modelli globali.
Da questo punto di vista, XRO2 può essere considerato anche uno strumento di diagnosi causale, pur con le necessarie cautele. Un modello ridotto non dimostra automaticamente la causalità di una teleconnessione; tuttavia, quando una previsione migliora sistematicamente dopo l’introduzione di variabili fisicamente motivate e quando lo stesso meccanismo emerge in esperimenti dinamici indipendenti, aumenta la plausibilità dell’interpretazione proposta. È proprio la combinazione degli strumenti a essere determinante: gli ensemble C3S e DCPP mostrano la skill; gli esperimenti Pacemaker consentono di isolare il forcing del Pacifico; le simulazioni CMIP6 mostrano la relazione attraverso modelli climatici indipendenti; XRO2 verifica se il collegamento possa essere riprodotto attraverso una struttura deterministica ridotta basata sulle interazioni tra indici climatici. Nessun singolo metodo sarebbe sufficiente a dimostrare l’intero meccanismo, mentre la loro convergenza rappresenta una forma di evidenza molto più robusta.
L’utilizzo di un modello di ordine ridotto possiede inoltre un importante vantaggio interpretativo rispetto ai modelli climatici completi. Nei general circulation models, milioni di variabili interagiscono simultaneamente e la previsione risultante può essere difficile da attribuire a uno specifico processo. Un miglioramento della NAO potrebbe derivare da ENSO, dalla stratosfera, dall’oceano Atlantico, dal ghiaccio marino o dall’interazione fra tutti questi elementi. Nel modello XRO, al contrario, le variabili sono deliberatamente poche e selezionate sulla base della loro rilevanza dinamica. Zhao et al. hanno esplicitamente sviluppato l’XRO come un modello “explainable”, proprio perché permette di quantificare il contributo delle differenti condizioni iniziali alla skill di previsione. L’estensione XRO2 alla NAO applica la stessa filosofia: ridurre il sistema alle interazioni climatiche fondamentali per comprendere quali collegamenti forniscono effettivamente informazione predittiva.
Un elemento metodologico altrettanto importante è la valutazione della skill mediante tre esperimenti distinti: previsione in-sample per il periodo 1959–2025, leave-one-out cross-validation e hindcast indipendenti out-of-sample per il periodo 1994–2025. Questa triplice verifica è fondamentale perché un modello statistico o ridotto può facilmente apparire più performante di quanto sia realmente quando viene valutato sugli stessi dati utilizzati per stimarne i parametri. La valutazione in-sample misura quanto bene la struttura del modello riesca a rappresentare il comportamento osservato nel periodo impiegato per la calibrazione, ma tende inevitabilmente a fornire una stima ottimistica della prestazione. Essa è comunque utile perché consente di verificare se il modello possieda una struttura sufficientemente flessibile da riprodurre le principali relazioni del sistema climatico nel periodo osservato.
La leave-one-out cross-validation, LOOCV, costituisce un controllo molto più severo. In ogni iterazione viene esclusa un’osservazione o un anno, il modello viene stimato utilizzando tutti gli altri casi e viene successivamente utilizzato per prevedere il caso lasciato fuori. Il procedimento viene ripetuto fino a quando ogni elemento del campione ha svolto il ruolo di dato indipendente. In questo modo nessuna previsione viene verificata esattamente sullo stesso campione che l’ha prodotta. La LOOCV è particolarmente utile quando il numero delle osservazioni è relativamente limitato, come accade frequentemente nella climatologia stagionale, perché permette di sfruttare quasi tutto il dataset per l’addestramento mantenendo comunque una separazione tra calibrazione e verifica. Metodologie recenti dedicate alla previsione climatica sottolineano proprio come la cross-validation sia fondamentale per ridurre la dipendenza della skill dalla scelta arbitraria di un periodo di training e, quando il numero dei fold coincide con quello dei campioni, il procedimento diventa precisamente una validazione leave-one-out.
Nel contesto della NAO questa precauzione è ancora più importante. Le serie climatiche sono relativamente corte rispetto alle scale temporali della variabilità atmosferica, e pochi inverni estremi possono produrre correlazioni elevate anche quando la relazione sottostante è debole. Eliminando ogni anno a turno e prevedendolo mediante parametri stimati sugli anni rimanenti, gli autori possono verificare se la maggiore skill durante CP El Niño dipenda da un singolo inverno eccezionale o se rappresenti una caratteristica sistematica della serie. Se il vantaggio previsionale rimane evidente in LOOCV, diminuisce la probabilità che sia semplicemente il risultato dell’overfitting.
L’ultimo livello di controllo è costituito dagli hindcast out-of-sample indipendenti del periodo 1994–2025. In questo caso la distinzione tra fase di costruzione del modello e fase di previsione è ancora più netta. Un vero test out-of-sample valuta infatti il sistema su dati che non hanno partecipato alla calibrazione dei parametri utilizzati per quella specifica previsione. Questo tipo di verifica è metodologicamente essenziale quando si vuole passare dalla capacità di descrivere il passato alla reale capacità di previsione. Il fatto che lo studio utilizzi contemporaneamente esperimenti in-sample, LOOCV e out-of-sample consente di distinguere progressivamente tra capacità descrittiva, robustezza statistica e capacità predittiva indipendente.
Il periodo 1959–2025 utilizzato nell’analisi completa è inoltre sufficientemente lungo da includere numerosi cambiamenti dello stato del sistema climatico, episodi ENSO di intensità e struttura differenti e forti oscillazioni della NAO. Ciò consente al modello di confrontarsi con una gamma ampia di condizioni, sebbene rimangano inevitabilmente le limitazioni associate alla non stazionarietà climatica. Le relazioni tra ENSO, Pacifico settentrionale e NAO possono infatti cambiare nel tempo a causa della variabilità decadale o del forcing antropogenico. Proprio per questo motivo il mantenimento della skill in esperimenti cross-validati e indipendenti assume maggiore rilevanza rispetto alla sola performance ottenuta sull’intero campione.
La capacità del paradigma XRO di incorporare interazioni tra bacini trova supporto anche in studi che hanno esteso il recharge oscillator specificamente all’Oceano Indiano. Ricerche sulla spring predictability barrier di ENSO hanno mostrato che l’Indian Ocean Basin Mode e l’Indian Ocean Dipole possono modificare la prevedibilità del Pacifico tropicale attraverso anomalie atmosferiche capaci di influenzare gli alisei e il termoclino del Pacifico occidentale. Questi risultati dimostrano che l’informazione predittiva può essere immagazzinata al di fuori della regione che costituisce il target diretto della previsione. La stessa logica viene applicata nello studio della NAO: una componente della predictability atlantica può essere contenuta nello stato precedente del Pacifico tropicale e settentrionale.
Non tutte le sorgenti tropicali, tuttavia, producono lo stesso effetto sulla NAO. Un recente studio basato su grandi ensemble ECMWF ha dimostrato che il riscaldamento del Pacifico e quello dell’Oceano Indiano possono competere nel determinare la risposta nordatlantica. In alcuni inverni El Niño il forcing pacifico favorisce una NAO negativa, mentre in altri casi la forzante dell’Oceano Indiano può dominare e contribuire a una NAO positiva, anche attraverso un percorso stratosferico. Questo risultato aiuta a comprendere perché un sistema esteso come XRO2 sia concettualmente più appropriato di una semplice regressione Niño4–NAO: la circolazione nordatlantica risponde a un insieme di forzanti che possono rafforzarsi o contrastarsi reciprocamente.
L’evoluzione futura della teleconnessione rende ancora più rilevante un approccio di questo tipo. Studi recenti mostrano che il riscaldamento da gas serra potrebbe modificare la struttura della risposta ENSO–NAO attraverso cambiamenti della convezione tropicale, della propagazione delle onde di Rossby e dello stato medio del getto atlantico. Geng, Kug e Kosaka hanno evidenziato che la relazione ENSO–NAO possiede una forte dipendenza stagionale nel clima attuale e che tale struttura può cambiare significativamente sotto riscaldamento globale. Di conseguenza, un modello ridotto capace di separare e quantificare le interazioni fra diversi modi climatici può diventare uno strumento particolarmente utile non soltanto per la previsione operativa, ma anche per comprendere quali componenti della teleconnessione rimangano stabili e quali vengano modificate da un diverso stato climatico medio.
Va comunque sottolineato che XRO2 non sostituisce i general circulation models. Un modello ridotto non rappresenta esplicitamente la propagazione tridimensionale delle onde planetarie, la dinamica delle storm track, la circolazione stratosferica, i processi mesoscala oceanici o la struttura spaziale completa delle anomalie atmosferiche. Il suo ruolo è differente: identificare le interazioni dominanti, quantificarne la memoria e verificare se esse contengano informazione sufficiente per produrre una previsione utile. Una previsione corretta ottenuta da XRO2 non dimostra automaticamente che tutti i meccanismi fisici intermedi siano stati descritti esattamente; dimostra però che le variabili climatiche incluse possiedono relazioni temporali organizzate e prevedibili che possono essere sfruttate per anticipare una parte dell’evoluzione della NAO.
Questa complementarità tra modelli ridotti e modelli climatici completi rappresenta probabilmente uno degli aspetti metodologicamente più interessanti dello studio. I GCM permettono di verificare se la catena dinamica sia fisicamente compatibile con le leggi dell’atmosfera e dell’oceano; gli esperimenti Pacemaker aiutano a identificare la direzione del forcing; i large ensemble separano il segnale dalla variabilità interna; XRO2 isola invece le relazioni essenziali e ne verifica la predictability deterministica. Quando risultati compatibili emergono da tutte queste metodologie, l’interpretazione acquista una robustezza molto maggiore rispetto a quella ottenibile con un unico strumento.
In questo senso, l’applicazione di XRO2 alla NAO rappresenta anche un esempio del crescente interesse della climatologia per modelli “ibridi” dal punto di vista concettuale: sistemi sufficientemente semplici da essere interpretabili, ma sufficientemente ricchi da rappresentare interazioni climatiche globali. La ricerca contemporanea sulla previsione di ENSO sta mostrando come le prestazioni dei modelli di ordine ridotto possano essere ulteriormente migliorate integrando conoscenza fisica e tecniche statistiche o di machine learning. Lo stesso framework XRO è stato utilizzato recentemente come base fisicamente interpretabile per modelli di reservoir computing destinati alla previsione ENSO a lunga scadenza, confermando il valore del paradigma come struttura intermedia tra teoria dinamica e previsione data-driven.
Il significato principale dell’esperimento XRO2 per questo studio rimane però strettamente legato alla NAO e all’asimmetria CP El Niño–CP La Niña. Se le informazioni contenute in ENSO, ALSST e ALSLP consentono di aumentare la skill della NAO soprattutto durante CP El Niño, ciò fornisce un’ulteriore indicazione che la maggiore prevedibilità osservata negli ensemble stagionali non sia casuale. La configurazione CP El Niño sembra infatti produrre uno stato del Pacifico settentrionale nel quale le anomalie oceaniche e atmosferiche possiedono una struttura più coerente e una memoria più efficace, permettendo alla teleconnessione verso l’Atlantico di emergere sopra il rumore della variabilità atmosferica interna. Durante CP La Niña, la stessa catena risulta meno efficiente o meno stabile, riducendo l’informazione predittiva disponibile.
La conseguenza è che la prevedibilità della NAO deve essere concepita come una proprietà condizionata dello stato climatico, e non come un valore costante valido per tutti gli inverni. Alcune configurazioni tropicali ed extratropicali contengono una quantità maggiore di informazione sul futuro rispetto ad altre. XRO2 offre uno strumento particolarmente adatto a riconoscere queste “finestre di prevedibilità” perché consente di seguire l’evoluzione temporale delle principali variabili climatiche senza essere dominato dal rumore meteorologico ad alta frequenza. La previsione stagionale diventa quindi un problema di identificazione delle condizioni nelle quali le componenti lente del sistema climatico riescono a vincolare in misura significativa la successiva evoluzione atmosferica.
Nel complesso, l’integrazione dell’Extended Recharge Oscillator 2 nella metodologia dello studio rafforza considerevolmente l’interpretazione della relazione CP-ENSO–NAO. Il modello deriva da un paradigma dinamico consolidato della teoria ENSO, ma ne estende la portata includendo le interazioni tra differenti modi climatici e spingendo la previsione oltre il Pacifico equatoriale. L’inserimento degli indici NAO, ALSST e ALSLP permette di rappresentare in forma compatta il possibile ponte Pacifico–Atlantico, mentre la combinazione di verifiche in-sample, leave-one-out e out-of-sample riduce progressivamente il rischio che la skill derivi da overfitting o da caratteristiche occasionali del campione. La coerenza dei risultati con quelli provenienti dai multi-model ensemble e dagli esperimenti Pacemaker suggerisce che la maggiore prevedibilità della NAO durante CP El Niño abbia una base fisica reale e sia collegata alla particolare capacità di questa fase del CP-ENSO di organizzare la variabilità del Pacifico settentrionale e di trasformarla in un segnale utile per la circolazione nordatlantica. In tal modo XRO2 non rappresenta soltanto uno strumento aggiuntivo di previsione, ma una vera metodologia diagnostica attraverso cui è possibile scomporre la predictability della NAO nelle sue componenti climatiche essenziali e comprendere meglio perché alcuni inverni siano intrinsecamente più prevedibili di altri.
Classificazione del Central Pacific El Niño–Southern Oscillation
La classificazione degli eventi El Niño–Southern Oscillation in differenti tipologie spaziali rappresenta un passaggio metodologico fondamentale dello studio, poiché l’ipotesi centrale non riguarda semplicemente la presenza o l’assenza di ENSO, ma la possibilità che la prevedibilità stagionale della North Atlantic Oscillation dipenda dalla posizione longitudinale delle anomalie della temperatura superficiale del Pacifico tropicale. L’ENSO non costituisce infatti un fenomeno perfettamente ripetitivo: gli eventi differiscono considerevolmente per intensità, distribuzione spaziale delle anomalie oceaniche, evoluzione temporale, accoppiamento oceano-atmosfera e struttura delle teleconnessioni extratropicali. La letteratura degli ultimi due decenni ha progressivamente abbandonato la rappresentazione di El Niño e La Niña come fenomeni caratterizzati da un’unica struttura canonica, riconoscendo invece una vera e propria “diversità ENSO”, nella quale la posizione del massimo riscaldamento o raffreddamento lungo il Pacifico equatoriale può condizionare profondamente la risposta atmosferica globale. Capotondi e collaboratori hanno sottolineato come tale diversità coinvolga ampiezza, pattern spaziale, meccanismi di innesco e ciclo di vita degli eventi e come le conseguenze climatiche possano cambiare sensibilmente da un episodio all’altro.
Nel lavoro considerato, gli autori distinguono soprattutto gli eventi del Pacifico centrale, CP, da quelli del Pacifico orientale, EP, utilizzando le anomalie della temperatura superficiale marina nelle regioni Niño3 e Niño4 durante dicembre, gennaio e febbraio. La regione Niño3 si estende approssimativamente tra 5°S e 5°N e tra 150°W e 90°W ed è quindi maggiormente rappresentativa del Pacifico equatoriale orientale; Niño4 occupa invece la fascia compresa tra 5°S e 5°N e tra 160°E e 150°W, risultando sensibile alle anomalie che interessano il Pacifico centrale. La scelta di questi due settori deriva direttamente dalla geometria dei differenti tipi di ENSO: gli eventi tradizionalmente definiti Eastern Pacific presentano generalmente il massimo riscaldamento anomalo più vicino alla cold tongue orientale e alla costa sudamericana, mentre negli eventi Central Pacific il massimo viene spostato verso ovest, in prossimità della linea internazionale del cambio di data.
La distinzione possiede solide basi nella letteratura scientifica. Kao e Yu, nel loro studio del 2009, identificarono attraverso una combinazione di regressione ed empirical orthogonal functions due configurazioni ENSO dinamicamente differenti. L’EP-ENSO risultava caratterizzato da anomalie superficiali e sottosuperficiali che coinvolgevano gran parte del Pacifico equatoriale e da un ruolo pronunciato delle variazioni del termoclino. Il CP-ENSO mostrava invece anomalie maggiormente concentrate nel Pacifico centrale, una struttura sottosuperficiale più superficiale e un’evoluzione maggiormente legata a processi locali e alla forzante atmosferica. Gli autori evidenziarono inoltre che l’EP-ENSO presentava caratteristiche più coerenti con i tradizionali paradigmi dell’oscillatore ritardato e della ricarica-scarica del contenuto di calore equatoriale, mentre il CP-ENSO sembrava svilupparsi più frequentemente in situ.
Nello stesso periodo Yeh e collaboratori mostrarono che gli episodi di riscaldamento concentrati nel Pacifico centrale erano diventati particolarmente rilevanti nella seconda parte del XX secolo e discussero la possibilità che la loro frequenza potesse modificarsi in un clima più caldo. Quel lavoro contribuì in maniera decisiva alla diffusione della terminologia “Central Pacific El Niño” e utilizzò proprio il confronto fra le anomalie Niño4 e Niño3 per distinguere gli eventi: quando durante la fase matura invernale l’anomalia del settore Niño4 superava quella di Niño3, l’evento veniva attribuito alla tipologia CP. Questa scelta metodologica è quindi tutt’altro che arbitraria e si inserisce in una tradizione ormai consolidata di classificazioni basate sulla posizione longitudinale del massimo riscaldamento equatoriale.
La procedura adottata nello studio attuale è costruita in due passaggi concettualmente distinti. Il primo consiste nell’identificare se l’inverno possa essere considerato effettivamente caratterizzato da condizioni El Niño o La Niña. Gli autori utilizzano una soglia di anomalia della SST pari rispettivamente a +0,5 K e −0,5 K. Il secondo passaggio determina dove sia concentrata prevalentemente l’anomalia: se durante un episodio caldo l’indice Niño4 supera l’indice Niño3, l’evento viene classificato come CP El Niño; se durante un episodio freddo Niño4 assume valori più negativi di Niño3, l’evento viene classificato come CP La Niña. Specularmente, la dominanza di Niño3 identifica la maggiore espressione orientale del fenomeno. Nel testo metodologico gli autori descrivono Niño3 e Niño4 come indici normalizzati e applicano il criterio in maniera identica alle osservazioni e a tutti i sistemi previsionali.
La normalizzazione ha un significato importante quando si confrontano regioni oceaniche caratterizzate da una diversa variabilità climatologica. Niño3 e Niño4 non possiedono necessariamente la stessa deviazione standard, perché la dinamica e la termodinamica del Pacifico centrale e orientale sono differenti. La cold tongue orientale è fortemente influenzata dall’upwelling equatoriale, dalla profondità del termoclino e dai feedback tra vento e temperatura superficiale, mentre il Pacifico centrale possiede caratteristiche climatiche differenti e una diversa distribuzione della varianza interannuale. Il confronto diretto di anomalie non adeguatamente scalate potrebbe quindi favorire statisticamente una regione rispetto all’altra. È anche per questa ragione che Kug e collaboratori utilizzarono indici Niño3 e Niño4 normalizzati per distinguere eventi Warm Pool e Cold Tongue, definendo la tipologia in funzione della regione nella quale l’anomalia relativa risultava dominante.
La scelta della media dicembre-gennaio-febbraio riveste a sua volta un significato fisico preciso. Numerosi eventi ENSO raggiungono la fase matura durante l’inverno boreale, quando le anomalie di SST del Pacifico tropicale sono generalmente ben sviluppate e il loro pattern longitudinale può essere identificato con maggiore chiarezza. Utilizzare una media stagionale riduce inoltre il peso delle fluttuazioni atmosferiche di breve durata e permette di rappresentare una configurazione relativamente persistente dell’oceano tropicale. La stessa metodologia Niño3/Niño4 è stata utilizzata in numerosi lavori proprio sulla media DJF, perché tale intervallo consente di discriminare meglio se il centro dell’anomalia calda si trovi prevalentemente nel Pacifico orientale oppure centrale.
Dal punto di vista fisico, questa separazione non rappresenta semplicemente una convenzione statistica. La posizione delle SST anomale determina infatti dove si sviluppano le principali anomalie convettive tropicali. La convezione profonda costituisce una delle sorgenti fondamentali delle teleconnessioni ENSO: il riscaldamento latente associato alle precipitazioni tropicali modifica la divergenza nella troposfera superiore e genera sorgenti anomale di vorticità capaci di eccitare onde di Rossby che successivamente si propagano verso le medie latitudini. Spostando verso est o verso ovest la regione di massima convezione, cambia anche la posizione della sorgente delle onde atmosferiche, con conseguenze sulla traiettoria dei treni d’onda, sulla corrente a getto del Pacifico e sulla risposta del continente nordamericano, dell’Atlantico settentrionale e dell’Europa. È quindi perfettamente plausibile che due eventi con un’anomalia Niño3.4 complessivamente simile producano teleconnessioni assai differenti se il massimo riscaldamento è localizzato in settori diversi del Pacifico.
Proprio questo è uno dei motivi per cui il tradizionale indice Niño3.4, pur essendo estremamente efficace nel descrivere lo stato complessivo dell’ENSO, non è sempre sufficiente per studiarne la diversità spaziale. Ren e Jin sottolinearono nel 2011 che la presenza di differenti pattern di SST rende difficile utilizzare un singolo indice come misura universale di tutti gli eventi ENSO. Proposero quindi indici specifici per la componente Cold Tongue e Warm Pool costruiti mediante combinazioni di Niño3 e Niño4, con l’obiettivo di isolare meglio le due configurazioni. L’approccio dello studio qui analizzato è più semplice, ma risponde allo stesso principio: non interessa soltanto stabilire se ENSO sia caldo o freddo, bensì identificare quale settore del Pacifico equatoriale presenti l’anomalia relativamente dominante.
Il concetto di CP El Niño è stato descritto in letteratura anche attraverso terminologie differenti. Ashok e collaboratori introdussero nel 2007 l’espressione “El Niño Modoki” per indicare una configurazione caratterizzata da riscaldamento anomalo nel Pacifico tropicale centrale accompagnato da anomalie relativamente più fredde a est e a ovest. Altri autori hanno utilizzato termini quali Dateline El Niño, Warm Pool El Niño o Central Pacific El Niño. Queste definizioni presentano una notevole sovrapposizione, ma non sono perfettamente equivalenti. El Niño Modoki, per esempio, viene identificato tramite un indice tripolare che considera contemporaneamente il Pacifico centrale, orientale e occidentale, mentre il metodo Niño3/Niño4 identifica essenzialmente la posizione relativa dell’anomalia equatoriale dominante. Per questo motivo un evento classificato CP secondo Niño3/Niño4 non deve essere automaticamente considerato identico, in senso dinamico e spaziale, a un evento Modoki definito attraverso l’EMI.
Questa distinzione è importante perché la letteratura non considera più EP e CP come due categorie completamente separate e immutabili. Capotondi e collaboratori hanno evidenziato che ENSO mostra una distribuzione continua di ampiezze, posizioni e strutture, e che la classificazione discreta in due categorie costituisce soprattutto uno strumento utile per analizzare differenze statistiche e climatiche. Alcuni eventi sono chiaramente orientali, come l’eccezionale El Niño 1997–98, mentre altri sono chiaramente centrali; esistono però anche episodi intermedi o “mixed”, nei quali Niño3 e Niño4 possiedono ampiezze comparabili e la classificazione può dipendere dalla metodologia impiegata. Studi che hanno confrontato differenti criteri hanno infatti mostrato che alcuni inverni storici vengono assegnati a categorie diverse utilizzando Niño3/Niño4, El Niño Modoki Index, EOF o indici derivati da combinazioni lineari delle SST.
Questo limite non rende inutile la classificazione; al contrario, rende essenziale applicare lo stesso criterio in maniera rigorosamente coerente a tutti i dataset confrontati. È precisamente quanto fanno gli autori. Osservazioni, hindcast C3S, previsioni DCPP, esperimenti modellistici e ulteriori sistemi vengono sottoposti alla medesima procedura di identificazione degli eventi. Questa uniformità metodologica è cruciale perché, se gli anni CP El Niño osservati fossero definiti con un indice e quelli simulati con un altro, eventuali differenze nella skill della NAO potrebbero derivare dalla classificazione stessa anziché dalla dinamica dei modelli. Applicando una definizione comune, gli autori riducono questa fonte di ambiguità e possono confrontare in maniera più trasparente il comportamento osservato e simulato.
La semplicità della classificazione Niño3/Niño4 offre inoltre un vantaggio particolarmente importante negli studi multi-modello. Algoritmi basati su empirical orthogonal functions, pattern regression o clustering possono essere molto efficaci nell’analisi di un singolo dataset osservativo, ma le strutture statistiche ottenute dipendono dalla climatologia, dalla varianza e dai bias spaziali specifici di ciascun modello. Utilizzare invece due regioni geografiche fisse permette di applicare esattamente la stessa definizione a sistemi climatici differenti. Questo aspetto è fondamentale nel contesto del presente lavoro, che combina numerosi modelli stagionali, sistemi decadali e CMIP6. Il prezzo da pagare è una rappresentazione necessariamente semplificata della diversità ENSO, ma il vantaggio consiste in una maggiore comparabilità tra gli esperimenti.
Occorre tuttavia considerare i bias dei modelli accoppiati. Già Kug e collaboratori avevano osservato che alcuni modelli tendono a simulare anomalie ENSO spostate longitudinalmente rispetto alle osservazioni, e proposero in determinati contesti persino regioni Niño modificate per tenere conto dello spostamento verso ovest dei pattern modellistici. Questo problema rimane rilevante perché un bias nella posizione climatologica della cold tongue, della warm pool o della convezione può alterare artificialmente il confronto Niño3–Niño4. Il fatto che lo studio applichi comunque una definizione comune risponde all’esigenza di coerenza, ma la dispersione tra i modelli deve essere interpretata ricordando che non tutti simulano con la stessa accuratezza la struttura longitudinale del Pacifico equatoriale.
Un’altra questione metodologica particolarmente importante riguarda la fase fredda. Sebbene sia intuitivo estendere lo stesso criterio utilizzato per El Niño a La Niña, la letteratura mostra che l’asimmetria tra eventi caldi e freddi è sostanziale. Kug e Ham esaminarono specificamente la domanda se esistano realmente due tipi altrettanto distinti di La Niña e trovarono che le anomalie fredde nelle regioni Niño3 e Niño4 risultano molto più strettamente correlate rispetto alle corrispondenti anomalie calde. Le configurazioni spaziali e precipitazionali dei due ipotetici tipi di La Niña sono quindi meno indipendenti rispetto a quelle dei tipi CP ed EP di El Niño. Questo risultato implica che una classificazione CP/EP applicata a La Niña ha un significato statistico utile, ma non necessariamente identifica due regimi dinamici separati con la stessa chiarezza osservata per gli eventi caldi.
Questa asimmetria è direttamente pertinente allo studio sulla NAO. Se CP El Niño e CP La Niña non fossero semplicemente immagini speculari, sarebbe ragionevole aspettarsi che anche le loro teleconnessioni verso il Pacifico settentrionale e l’Atlantico differiscano. La letteratura attribuisce parte di questa non linearità alla risposta convettiva tropicale: l’atmosfera non reagisce in modo simmetrico a un riscaldamento e a un raffreddamento della stessa ampiezza perché la convezione profonda dipende dalla temperatura assoluta della superficie, dalla posizione climatologica della warm pool e dai gradienti zonali e meridionali di SST. Okumura ha sottolineato come l’asimmetria dello stato medio tropicale renda fortemente non lineare la risposta atmosferica alle anomalie di SST. La classificazione separata di CP El Niño e CP La Niña non è quindi un dettaglio formale, ma costituisce il presupposto necessario per identificare la dipendenza dalla fase della prevedibilità NAO descritta nello studio.
Il criterio adottato assume inoltre una rilevanza particolare nel rapporto tra classificazione e teleconnessioni. Se gli eventi CP El Niño spostano verso il Pacifico centrale la principale anomalia termica e la relativa risposta convettiva, anche la sorgente delle perturbazioni atmosferiche viene ricollocata. Kao e Yu mostrarono già nel 2009 che EP e CP ENSO sono caratterizzati da teleconnessioni differenti, oltre che da dinamiche oceaniche distinte. L’obiettivo della ricerca attuale consiste proprio nell’utilizzare questa diversità per spiegare perché la skill stagionale della NAO aumenti durante CP El Niño: senza una classificazione spaziale dell’ENSO, tutti gli eventi caldi verrebbero mediati insieme e il particolare contributo degli episodi centrali potrebbe essere diluito o addirittura nascosto.
La soglia di ±0,5 K svolge quindi la funzione di escludere gli inverni nei quali le anomalie sono troppo deboli per poter essere considerate episodi ENSO sufficientemente definiti, mentre il confronto Niño3–Niño4 stabilisce la posizione relativa del centro dell’evento. È importante distinguere questi due aspetti. La soglia stabilisce la presenza della fase ENSO; il confronto degli indici ne determina il “flavour”. Un inverno nel quale Niño4 superi Niño3 ma entrambe le anomalie siano prossime allo zero non viene per questo classificato come CP El Niño: il predominio relativo del Pacifico centrale deve essere accompagnato da un’anomalia sufficientemente significativa. Analogamente, per CP La Niña è necessario che Niño4 raggiunga un valore freddo inferiore alla soglia e sia contemporaneamente più negativo di Niño3. Questa struttura evita che piccole differenze casuali tra le due regioni durante condizioni quasi neutrali producano false classificazioni.
L’approccio possiede anche una notevole trasparenza interpretativa. Quando un inverno viene assegnato alla categoria CP El Niño, è immediatamente possibile comprendere la ragione della classificazione: l’anomalia calda matura è più intensa nel settore Niño4 che nel Niño3. Metodi più sofisticati possono talvolta offrire una migliore separazione dinamica, ma rendono meno intuitivo il collegamento tra indice e struttura fisica. In uno studio nel quale la classificazione deve essere applicata a numerosi sistemi previsionali e successivamente collegata alla skill della NAO, questa trasparenza costituisce un vantaggio non trascurabile.
Allo stesso tempo, gli stessi autori e la letteratura suggeriscono implicitamente di non trasformare questa classificazione operativa in una separazione ontologica rigida del fenomeno ENSO. L’ENSO costituisce un sistema non lineare continuo nel quale la posizione delle anomalie può migrare durante il ciclo di vita dello stesso evento. Un episodio può iniziare con caratteristiche centrali e successivamente estendersi verso est, oppure presentare contemporaneamente anomalie rilevanti in entrambe le regioni. La classificazione DJF descrive quindi soprattutto la configurazione durante la fase matura, non necessariamente l’intera evoluzione dell’evento dalla primavera precedente alla successiva fase di decadimento. Questo è particolarmente importante quando si interpretano i meccanismi di prevedibilità: due eventi classificati entrambi CP in DJF possono aver raggiunto quella configurazione attraverso percorsi dinamici differenti.
Il lavoro di Ren e Jin è significativo proprio a questo riguardo, perché dimostrò che Niño3 e Niño4 sono fortemente correlati e che utilizzare ciascuno di essi isolatamente può non separare completamente le diverse componenti dell’ENSO. Per questo furono introdotti gli indici Cold Tongue e Warm Pool ottenuti combinando i due settori in modo da rimuovere parzialmente la componente condivisa. Anche Takahashi e collaboratori proposero una rappresentazione basata su assi statistici differenti per descrivere la diversità degli eventi, sottolineando come l’ENSO non possa sempre essere ridotto a due tipi completamente indipendenti. Le diverse metodologie non sono quindi concorrenti nel senso stretto del termine, ma strumenti destinati a enfatizzare aspetti differenti della stessa variabilità tropicale.
Nel caso specifico dello studio sulla prevedibilità NAO, tuttavia, il criterio Niño3/Niño4 presenta una caratteristica decisiva: è sufficientemente semplice e robusto da consentire una classificazione omogenea su osservazioni, sistemi previsionali e simulazioni climatiche. La finalità non è costruire una tassonomia definitiva dell’ENSO, bensì separare gli inverni nei quali il riscaldamento o il raffreddamento relativo è maggiormente concentrato nel Pacifico centrale, così da verificare se questi stati producano una diversa connessione con le SST aleutiniche e con la circolazione nordatlantica. In questa prospettiva la classificazione deve essere giudicata soprattutto in funzione della domanda scientifica alla quale è destinata.
Gli sviluppi più recenti sulla prevedibilità della diversità ENSO confermano inoltre che distinguere CP ed EP ha implicazioni non soltanto per gli impatti, ma anche per la capacità di previsione dello stesso fenomeno tropicale. Un lavoro del 2026 ha evidenziato un vero e proprio “paradosso della prevedibilità della diversità ENSO”: considerando insieme le due fasi, il CP-ENSO può presentare caratteristiche di prevedibilità diverse dall’EP-ENSO, mentre restringendo l’analisi ai soli eventi El Niño il rapporto può invertirsi, in parte per il differente ruolo del feedback del termoclino e della variabilità decadale del Pacifico centrale. Questi risultati recenti sottolineano ulteriormente che posizione, fase e segno dell’ENSO non possono essere trattati come dettagli secondari.
La classificazione utilizzata nello studio rappresenta dunque il fondamento statistico sul quale viene costruita tutta la successiva analisi della teleconnessione CP-ENSO–ALSST–NAO. Una volta identificati gli anni CP El Niño e CP La Niña con lo stesso criterio in osservazioni e previsioni, gli autori possono confrontare la skill della NAO, analizzare la variabilità aleutinica e verificare se l’accoppiamento Pacifico–Atlantico cambi in funzione della fase. Il risultato principale — una prevedibilità della NAO sensibilmente più elevata durante CP El Niño rispetto a CP La Niña — acquista significato proprio perché la separazione degli eventi è stata effettuata in maniera uniforme e indipendente dalla risposta della NAO stessa. Non viene cioè scelto a posteriori un insieme di inverni nei quali la teleconnessione funziona meglio; vengono prima definiti gli eventi tropicali sulla sola base delle SST e successivamente valutata la loro relazione con il Nord Atlantico.
Nel complesso, questa sezione metodologica apparentemente semplice racchiude quindi un concetto centrale della moderna ricerca sull’ENSO: la posizione delle anomalie oceaniche conta quanto, e talvolta più, della loro sola ampiezza. La comparazione tra Niño3 e Niño4 traduce questa idea in un criterio operativo facilmente applicabile, distinguendo gli eventi nei quali il Pacifico centrale domina da quelli nei quali prevale la componente orientale. Tale classificazione si fonda su una vasta letteratura che, a partire dai lavori su El Niño Modoki, Warm Pool El Niño e CP-ENSO, ha dimostrato l’esistenza di importanti differenze dinamiche e teleconnettive tra gli eventi. Al tempo stesso, gli studi sulla diversità ENSO invitano a interpretare CP ed EP come estremi utili di un continuum e non come categorie perfettamente isolate, soprattutto nel caso di La Niña, per la quale la separazione spaziale risulta generalmente meno netta.
In questa prospettiva, l’importanza della classificazione va ben oltre l’elenco degli anni riportato nella Tabella S1. Essa determina quali episodi entrano nei compositi, quali vengono utilizzati nel calcolo della skill stagionale e quali contribuiscono alle analisi delle teleconnessioni Pacifico–Atlantico. Una classificazione incoerente o troppo sensibile ai singoli dataset potrebbe modificare sostanzialmente i risultati; l’applicazione uniforme del confronto Niño3–Niño4 riduce invece questo rischio e permette di verificare la robustezza dell’asimmetria CP El Niño–CP La Niña attraverso osservazioni e modelli indipendenti. In definitiva, il metodo scelto dagli autori costituisce un compromesso efficace tra semplicità, interpretabilità fisica e comparabilità multi-sistema: riconosce la natura spazialmente diversa dell’ENSO senza introdurre una complessità metodologica tale da rendere difficile il confronto fra osservazioni, hindcast e simulazioni climatiche, fornendo così la base necessaria per comprendere perché alcune configurazioni del Pacifico centrale possano aprire vere e proprie finestre di maggiore prevedibilità della NAO e della circolazione invernale nordatlantica.
Rianalisi e simulazioni modellistiche
La strategia metodologica adottata per esaminare la relazione tra El Niño–Southern Oscillation e North Atlantic Oscillation combina osservazioni ricostruite, rianalisi atmosferiche, esperimenti numerici di tipo Pacemaker, simulazioni multi-modello CMIP6 e un large ensemble di CESM2. Questa architettura sperimentale costituisce uno dei principali punti di forza dello studio, perché permette di affrontare la stessa ipotesi scientifica attraverso strumenti caratterizzati da proprietà molto differenti. Le rianalisi consentono di ricostruire ciò che è effettivamente avvenuto nell’atmosfera; le analisi delle temperature superficiali marine descrivono l’evoluzione osservata degli oceani; gli esperimenti Pacemaker permettono di isolare il ruolo dinamico del Pacifico tropicale; CMIP6 consente di verificare se i risultati emergano attraverso numerosi modelli climatici indipendenti; infine, il CESM2 Large Ensemble permette di separare con maggiore efficacia il segnale associato al forcing esterno dalla variabilità climatica interna. La convergenza di questi approcci è particolarmente importante nello studio delle teleconnessioni ENSO–NAO, poiché la NAO possiede una componente atmosferica interna estremamente forte e qualsiasi relazione individuata su una serie osservativa limitata potrebbe essere influenzata dal campionamento o dalla coincidenza di pochi eventi eccezionali. Lo stesso studio utilizza quindi questa combinazione di dati per verificare se l’asimmetria tra CP El Niño e CP La Niña e il ruolo delle SST aleutiniche sopravvivano passando dalle osservazioni agli esperimenti controllati e successivamente alle simulazioni climatiche future.
Per analizzare la relazione ENSO–NAO nel lungo periodo, gli autori utilizzano i campi atmosferici della rianalisi ERA5 durante il periodo 1959–2025. Una rianalisi non è una semplice raccolta di osservazioni, bensì una ricostruzione fisicamente coerente dello stato atmosferico ottenuta attraverso l’assimilazione di osservazioni storiche all’interno di un sistema di previsione numerica mantenuto sostanzialmente uniforme nel tempo. ERA5, prodotta dall’ECMWF nell’ambito del Copernicus Climate Change Service, utilizza il sistema Integrated Forecasting System e fornisce una rappresentazione globale dell’atmosfera, della superficie terrestre e di altre componenti del sistema climatico. Hersbach e collaboratori hanno documentato come ERA5 rappresenti un netto avanzamento rispetto a ERA-Interim, grazie a una risoluzione atmosferica di circa 31 km, disponibilità oraria e importanti miglioramenti nella fisica del modello e nell’assimilazione dei dati. Queste caratteristiche rendono ERA5 particolarmente adatta allo studio della pressione al livello del mare, dei getti, dei geopotenziali, della circolazione atmosferica e delle storm track che partecipano alle teleconnessioni tra Pacifico e Atlantico.
L’utilizzo di ERA5 su un intervallo che inizia nel 1959 richiede tuttavia un’interpretazione metodologica accurata. La qualità di una rianalisi dipende inevitabilmente dalla disponibilità delle osservazioni assimilate, e il sistema osservativo globale è cambiato profondamente nel corso dei decenni. L’introduzione massiccia dei satelliti dalla fine degli anni Settanta ha aumentato enormemente il volume e la distribuzione spaziale delle informazioni atmosferiche. Di conseguenza, la parte più antica della serie possiede una densità osservativa inferiore rispetto all’era satellitare, soprattutto sugli oceani. Ciò non rende inutilizzabile il periodo precedente, perché la dinamica del modello e le osservazioni convenzionali consentono comunque una ricostruzione coerente, ma impone prudenza quando vengono interpretati piccoli cambiamenti di varianza o teleconnessioni di debole intensità. Il vantaggio di utilizzare un lungo periodo, d’altra parte, è quello di ottenere un numero maggiore di eventi CP El Niño e CP La Niña, elemento indispensabile quando si tenta di separare statisticamente due categorie relativamente poco frequenti.
Per le temperature superficiali del mare viene utilizzato HadISSTv1.1, appartenente alla famiglia Hadley Centre Sea Ice and Sea Surface Temperature. Il dataset HadISST nasce dalla combinazione di osservazioni marine storiche, informazioni satellitari e tecniche di ricostruzione destinate a produrre campi globalmente completi delle SST e del ghiaccio marino. Rayner e collaboratori descrissero HadISST1 come un prodotto mensile su griglia di un grado, esteso alla fine del XIX secolo, nel quale le SST su grande scala vengono ricostruite mediante una procedura di interpolazione ottimale in spazio ridotto e successivamente integrate con osservazioni grigliate corrette per preservare meglio la variabilità locale. Questa lunga continuità temporale rappresenta uno dei motivi principali per cui HadISST è stato ampiamente utilizzato negli studi su ENSO, sulla variabilità multidecadale oceanica e sulle teleconnessioni atmosferiche.
L’associazione tra ERA5 e HadISSTv1.1 permette agli autori di trattare separatamente la componente atmosferica e quella oceanica attraverso due dataset costruiti con metodologie indipendenti. Questa scelta è importante perché evita di utilizzare esclusivamente SST interne alla stessa rianalisi atmosferica per definire sia il forcing oceanico sia la risposta atmosferica. Le anomalie Niño3, Niño4 e ALSST possono essere ricavate da una ricostruzione oceanica dedicata, mentre la NAO, la pressione aleutinica, i geopotenziali e gli altri campi dinamici vengono derivati da ERA5. Quando una relazione emerge tra variabili provenienti da prodotti indipendenti, diminuisce il rischio che essa sia semplicemente il risultato di una specifica procedura di assimilazione condivisa.
Le osservazioni e le rianalisi rimangono tuttavia essenzialmente diagnostiche. Una correlazione tra CP El Niño, ALSST e NAO non è sufficiente a dimostrare che il Pacifico tropicale abbia effettivamente contribuito a generare la relazione osservata. Per affrontare questo problema gli autori utilizzano gli esperimenti CESM2 Pacific Pacemaker. Si tratta di un ensemble di dieci simulazioni realizzate con il Community Earth System Model versione 2, estese dal 1880 al 2019, nelle quali l’evoluzione delle anomalie della temperatura superficiale del Pacifico tropicale viene vincolata alle osservazioni mediante nudging, mentre il resto del sistema climatico rimane libero di evolvere. In particolare, le anomalie tropicali vengono ricondotte verso ERSSTv5 con una forzante pienamente attiva nella fascia equatoriale e progressivamente ridotta nelle zone di transizione. Questo tipo di esperimento permette di mantenere nel modello una storia del Pacifico tropicale molto vicina a quella osservata, lasciando contemporaneamente all’atmosfera extratropicale, agli altri oceani e alle componenti accoppiate la possibilità di rispondere dinamicamente.
Il concetto di Pacemaker rappresenta uno strumento estremamente potente negli studi di attribuzione dinamica. In una simulazione climatica completamente libera, ENSO si sviluppa spontaneamente e la sequenza temporale degli eventi simulati non coincide con quella osservata. Ciò significa che non è possibile confrontare direttamente, anno per anno, un El Niño osservato con l’evento simulato nello stesso anno. Nel Pacemaker, invece, la componente tropicale del Pacifico viene “sincronizzata” con le osservazioni. Se, in risposta a questa prescrizione, l’ensemble produce sistematicamente anomalie aleutiniche o nordatlantiche simili a quelle osservate, aumenta l’evidenza che il Pacifico tropicale svolga effettivamente un ruolo causale nella loro generazione. Proprio nello studio considerato, gli esperimenti CESM2 Pacemaker riproducono durante CP El Niño una significativa relazione ALSST–NAO, mentre la stessa relazione rimane sostanzialmente assente durante CP La Niña. Questa concordanza con le osservazioni costituisce uno degli elementi che rafforzano l’interpretazione dell’asimmetria di fase.
Le SST imposte negli esperimenti Pacemaker provengono da ERSSTv5, l’Extended Reconstructed Sea Surface Temperature versione 5 della NOAA. Huang e collaboratori hanno documentato numerosi miglioramenti di questa ricostruzione rispetto alle versioni precedenti, tra cui l’integrazione di nuovi dati ICOADS, informazioni provenienti dai float Argo, revisioni del controllo di qualità, miglioramenti nelle correzioni dei bias fra misure navali e boe e una migliore rappresentazione della variabilità spaziale delle temperature marine. Le verifiche indipendenti indicano inoltre una rappresentazione migliorata dell’ampiezza di El Niño e La Niña. Queste caratteristiche sono particolarmente importanti in un esperimento Pacemaker, poiché gli errori presenti nelle anomalie SST utilizzate come vincolo possono propagarsi direttamente nella risposta atmosferica simulata.
È importante precisare che il nudging non rende il modello equivalente all’atmosfera reale. Soltanto una porzione specifica delle anomalie oceaniche viene vincolata; la risposta atmosferica, le interazioni tra eddies e flusso medio, le storm track, la stratosfera e il resto degli oceani dipendono ancora dalla fisica di CESM2. Di conseguenza, un risultato Pacemaker può essere interpretato come risposta del modello a una storia tropicale realisticamente prescritta, non come una riproduzione perfetta del clima osservato. Bias nella posizione del getto del Pacifico, nella convezione tropicale o nella sensibilità atmosferica alle SST possono modificare l’intensità della teleconnessione. Il vantaggio deriva quindi dalla capacità di isolare una sorgente specifica di forcing mantenendo molte altre componenti dinamicamente interattive, non dall’eliminazione completa delle incertezze modellistiche.
L’impiego di dieci membri dell’ensemble risponde esattamente a questo problema. Ogni simulazione riceve essenzialmente lo stesso forcing tropicale osservato, ma parte da condizioni iniziali leggermente differenti. Le successive differenze fra i membri rappresentano una stima della variabilità interna che si sviluppa spontaneamente. Mediando i dieci membri, una parte del rumore atmosferico non sincronizzato viene attenuata, mentre la risposta sistematica al Pacifico prescritto tende a emergere. Nel contesto della relazione CP El Niño–ALSST–NAO, questa distinzione è fondamentale perché la NAO possiede una grande variabilità interna e un singolo membro potrebbe mostrare una risposta completamente diversa semplicemente per effetto del caos atmosferico.
Alla componente osservativa e agli esperimenti Pacemaker viene aggiunto il grande archivio di simulazioni CMIP6. Il Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 è stato progettato precisamente per confrontare modelli climatici sviluppati indipendentemente, comprenderne le differenze e studiare l’evoluzione del clima passato e futuro all’interno di un quadro sperimentale coordinato. Eyring e collaboratori descrissero CMIP6 come un’infrastruttura scientifica destinata a integrare esperimenti storici, scenari futuri e numerosi Model Intercomparison Projects specifici. Nel presente studio vengono utilizzati trenta modelli, una numerosità sufficientemente ampia da valutare non soltanto la media multimodello, ma anche la dispersione strutturale delle risposte.
Le simulazioni storiche permettono di verificare se i diversi modelli riescano a riprodurre la relazione osservata tra variabilità CP-ENSO e connessione ALSST–NAO. Questo passaggio è metodologicamente diverso dall’esperimento Pacemaker. Nei modelli CMIP6 storici ENSO evolve liberamente: posizione, intensità e frequenza degli eventi non vengono imposte dalle osservazioni. Se una relazione simile a quella osservata emerge attraverso molti modelli, significa che il meccanismo non richiede necessariamente la sequenza temporale reale degli eventi, ma può emergere spontaneamente dalla dinamica accoppiata del sistema climatico. Allo stesso tempo, la dispersione intermodellistica fornisce informazioni sugli errori strutturali: lo studio mostra, ad esempio, che i modelli che simulano una maggiore variabilità CP El Niño tendono a rappresentare una connessione ALSST–NAO più forte, ma che la media multimodello sottostima la teleconnessione osservata pur rappresentando relativamente bene la varianza Niño4.
Per studiare il futuro, gli stessi modelli vengono analizzati nello scenario SSP5-8.5. Si tratta di un percorso di forte forcing radiativo utilizzato diffusamente in CMIP6 per esplorare la risposta del sistema climatico a un riscaldamento sostanziale. Lo scopo metodologico dello scenario non è necessariamente quello di affermare che costituisca la traiettoria futura più probabile, bensì quello di generare un segnale climatico sufficientemente pronunciato da permettere di studiare come cambino teleconnessioni, variabilità e frequenza degli eventi in un ambiente sensibilmente più caldo. Il confronto tra periodo storico e SSP5-8.5 permette così di chiedersi se il rapporto statistico CP El Niño–ALSST–NAO dipenda dallo stato medio climatico e se una maggiore o minore variabilità del Pacifico centrale possa tradursi in un cambiamento della connessione Pacifico–Atlantico.
L’impiego di trenta modelli è essenziale proprio perché la futura risposta dell’ENSO è ancora caratterizzata da una dispersione sostanziale. Modelli differenti producono cambiamenti differenti della varianza Niño4, della convezione tropicale e dello stato medio del Pacifico. Invece di nascondere questa divergenza, lo studio la utilizza come informazione scientifica: confrontando i cambiamenti della variabilità CP El Niño con quelli della correlazione ALSST–NAO è possibile verificare se esista una relazione emergente attraverso i modelli. È in questo contesto che gli autori individuano la correlazione positiva tra l’aumento della variabilità CP El Niño e il rafforzamento della connessione ALSST–NAO. Il risultato non significa che tutti i modelli prevedano lo stesso futuro, ma che le differenze intermodellistiche seguono una struttura interpretabile: laddove il CP El Niño cambia maggiormente, tende a cambiare maggiormente anche il collegamento Pacifico–Atlantico.
Tutti i campi CMIP6 vengono ricampionati su una risoluzione spaziale comune prima delle analisi comparative. Questo passaggio, apparentemente tecnico, è essenziale. I modelli climatici possiedono griglie atmosferiche e oceaniche differenti; confrontare direttamente campi con risoluzioni diverse potrebbe introdurre differenze artificiali nella stima delle anomalie regionali, delle correlazioni o delle variabili integrate. Il regridding consente quindi di valutare tutti i modelli nello stesso spazio numerico. Esiste tuttavia un compromesso: l’interpolazione verso una griglia comune può attenuare alcune strutture fini, soprattutto nelle regioni caratterizzate da gradienti molto forti come la Kuroshio Extension o la Gulf Stream. Nel presente studio, però, le principali variabili considerate — Niño3, Niño4, ALSST e NAO — rappresentano strutture spaziali relativamente ampie, per cui l’uso di una griglia condivisa è particolarmente appropriato.
Per rafforzare ulteriormente l’analisi futura, gli autori utilizzano anche il CESM2 Large Ensemble, comunemente indicato come LENS2 o CESM2-LE. Si tratta di un insieme di cento simulazioni del sistema climatico prodotte con lo stesso modello, CESM2, e differenziate principalmente dalle condizioni iniziali. Rodgers e collaboratori hanno descritto questo ensemble come una suite di cento membri estesa dal 1850 al 2100, con forcing storico e successivamente SSP3-7.0. Il grande numero di realizzazioni è stato progettato proprio per studiare non soltanto i cambiamenti dello stato medio, ma anche le modificazioni della variabilità climatica, la cui individuazione richiede campioni molto più ampi rispetto all’analisi delle sole medie.
La funzione di LENS2 è profondamente diversa da quella del multi-model ensemble CMIP6. Nei trenta modelli CMIP6 cambiano simultaneamente la fisica, la dinamica, le parametrizzazioni, la sensibilità climatica e numerosi altri aspetti della formulazione. La dispersione rappresenta quindi una combinazione di variabilità interna e incertezza strutturale dei modelli. Nel CESM2 Large Ensemble, invece, il modello e il forcing sono sostanzialmente gli stessi in ogni membro. Le differenze fra i cento membri derivano principalmente dall’amplificazione caotica delle piccole differenze nelle condizioni iniziali e rappresentano quindi differenti possibili realizzazioni della variabilità interna sotto lo stesso forcing esterno. Tale configurazione consente di rispondere a una domanda fondamentale: un cambiamento della relazione ALSST–NAO emerge sistematicamente sotto il riscaldamento oppure può essere facilmente oscurato dalle oscillazioni naturali del clima?
Con cento membri, la distribuzione delle possibili realizzazioni climatiche viene campionata molto più efficacemente rispetto a un ensemble convenzionale. Il mean dell’ensemble può essere utilizzato per isolare la componente maggiormente associata al forcing esterno, mentre la dispersione fra i membri fornisce una stima della variabilità interna. Questo approccio è particolarmente importante quando si studiano correlazioni climatiche. Una correlazione ALSST–NAO calcolata su una singola realizzazione di cinquant’anni può cambiare sensibilmente per effetto della successione casuale di pochi eventi. Disponendo di cento realizzazioni parallele dello stesso clima, è possibile stabilire se l’associazione emerga sistematicamente o soltanto in alcuni membri per coincidenza statistica. Rodgers et al. hanno mostrato proprio come il CESM2 Large Ensemble sia capace di rivelare cambiamenti antropogenici della varianza in numerose componenti del sistema climatico che sarebbero molto più difficili da separare dalla variabilità naturale in una singola simulazione.
LENS2 utilizza SSP3-7.0, mentre l’analisi multi-modello CMIP6 dello studio utilizza SSP5-8.5. Questa differenza merita attenzione. I due scenari non rappresentano la stessa traiettoria di forcing, per cui non sarebbe corretto confrontare quantitativamente, senza ulteriori controlli, l’ampiezza esatta dei cambiamenti simulati nei due ensemble. Tuttavia, proprio la differenza può fornire un utile test di robustezza qualitativa: se una relazione fra aumento della variabilità aleutinica e rafforzamento della connessione con la NAO emerge sia in un insieme multi-modello sotto SSP5-8.5 sia in un large ensemble indipendente sotto SSP3-7.0, diminuisce la probabilità che il risultato dipenda esclusivamente da un particolare modello o da una singola traiettoria di forcing. Nel lavoro, LENS2 viene quindi utilizzato soprattutto come verifica supplementare della relazione futura piuttosto che come duplicazione perfetta dell’esperimento CMIP6.
La combinazione tra CMIP6 e LENS2 permette così di affrontare due fonti di incertezza che spesso vengono confuse. La prima è l’incertezza strutturale: quanto dipende il risultato dalla formulazione del modello? Questo problema viene affrontato attraverso trenta modelli CMIP6. La seconda è l’incertezza legata alla variabilità interna: quanta parte del cambiamento apparente potrebbe emergere anche senza un cambiamento sistematico del forcing? Questa domanda viene affrontata attraverso i cento membri CESM2. Un risultato che sopravvive a entrambe le verifiche è molto più convincente di una semplice tendenza osservata in una singola simulazione.
Nel caso specifico della teleconnessione Pacifico–Atlantico, questa distinzione è indispensabile perché sia ALSST sia NAO mostrano una forte variabilità interannuale e decadale. Le SST aleutiniche possono essere modulate da ENSO, NPGO, fluttuazioni della Kuroshio–Oyashio Extension e forzante atmosferica locale; la NAO è dominata da processi atmosferici interni, ma può essere modulata da ENSO, SST nordatlantiche, stratosfera e altri fattori. Di conseguenza, una correlazione fra le due grandezze può aumentare o diminuire per periodi di alcuni decenni anche in assenza di un forcing esterno sistematico. I cento membri LENS2 consentono precisamente di quantificare questa possibilità e di confrontarla con la risposta forzata.
L’approccio complessivo può essere interpretato come una vera e propria triangolazione metodologica. ERA5 e HadISST permettono di identificare la relazione presente nel clima reale; i CESM2 Pacemaker verificano se la prescrizione della storia osservata del Pacifico tropicale è sufficiente a produrre una risposta coerente nel Pacifico settentrionale e nell’Atlantico; CMIP6 valuta se il meccanismo emerga spontaneamente attraverso differenti modelli accoppiati e come possa modificarsi in un clima fortemente riscaldato; LENS2 stabilisce quanto tale cambiamento sia robusto rispetto alla variabilità interna. Nessuno di questi strumenti, preso singolarmente, potrebbe rispondere completamente alla domanda scientifica. La rianalisi non dimostra causalità, il Pacemaker dipende da un singolo modello, CMIP6 contiene ampie differenze strutturali e una singola simulazione futura può essere dominata dal rumore interno. La loro combinazione riduce progressivamente questi limiti.
La scelta del periodo 1959–2025 per l’analisi osservativa ha inoltre una funzione specifica. Una serie di oltre sei decenni permette di raccogliere un numero relativamente consistente di eventi CP El Niño e CP La Niña pur mantenendo una qualità osservativa superiore rispetto alla prima metà del XX secolo. Nello studio vengono identificati diciotto eventi per ciascuna fase nel periodo osservativo complessivo, un campione ancora limitato dal punto di vista statistico, ma sufficiente per analisi composite, correlazioni e bootstrap. Il problema della dimensione campionaria rimane comunque centrale: teleconnessioni climatiche moderate possono essere molto sensibili a singoli eventi. È anche per questo motivo che l’uso degli esperimenti Pacemaker e dei large ensemble assume tanta importanza.
Un aspetto metodologico particolarmente elegante riguarda il fatto che le simulazioni Pacemaker si estendono dal 1880 al 2019, mentre l’analisi osservativa centrale utilizza 1959–2025. L’estensione lunga dell’esperimento numerico permette di rappresentare differenti stati della variabilità del Pacifico e diversi periodi climatologici, ma gli autori possono restringere l’analisi ai periodi di sovrapposizione quando intendono confrontare direttamente modello e osservazioni. La presenza di un archivio molto lungo rende inoltre possibile verificare se il comportamento ottenuto sia una peculiarità dell’epoca recente oppure una proprietà più generale della risposta del modello al forcing tropicale.
L’integrazione di ERSSTv5 nei Pacemaker e HadISSTv1.1 nell’analisi osservativa fornisce anche una forma di verifica incrociata fra ricostruzioni SST. I due prodotti vengono costruiti con metodologie diverse e non sono identici in ogni regione e periodo. Se la classificazione generale degli eventi e le principali relazioni climatiche risultano coerenti, ciò aumenta la fiducia che i risultati non dipendano esclusivamente da una specifica ricostruzione delle temperature marine. Naturalmente, per analisi molto dettagliate di trend secolari o di piccole anomalie regionali, le differenze fra dataset dovrebbero essere trattate esplicitamente come fonte di incertezza.
Dal punto di vista fisico, l’insieme degli esperimenti permette di passare gradualmente dalla semplice associazione statistica alla verifica di un meccanismo. Le osservazioni mostrano che durante CP El Niño la variabilità ALSST e quella NAO risultano maggiormente collegate. Il Pacemaker suggerisce che la prescrizione delle anomalie tropicali reali può produrre una relazione simile, sostenendo il ruolo del Pacifico come sorgente del segnale. CMIP6 mostra che i modelli con maggiore variabilità CP El Niño tendono a produrre una connessione più forte, indicando una relazione sistematica fra intensità della variabilità tropicale e trasmissione extratropicale. LENS2 dimostra infine che questo rapporto può essere studiato rispetto a un vastissimo insieme di possibili realizzazioni della variabilità interna. È proprio questa sequenza di evidenze che rende più convincente l’interpretazione secondo cui la variabilità aleutinica costituisce un ponte dinamico attraverso il quale CP El Niño può accrescere la componente prevedibile della NAO.
I risultati devono comunque essere interpretati entro i limiti intrinseci dei diversi strumenti. Le rianalisi dipendono dal sistema osservativo disponibile; HadISST ed ERSST sono ricostruzioni e non osservazioni perfettamente complete; i Pacemaker impongono una parte del sistema e possono alterare alcuni feedback accoppiati; CMIP6 presenta bias nel Pacifico tropicale, nella convezione, nei getti e nelle storm track; LENS2 esplora in modo eccezionalmente efficace la variabilità interna, ma rimane basato su un unico modello. È precisamente la complementarità fra queste limitazioni a costituire il valore dell’approccio: le debolezze di un metodo sono almeno in parte compensate dai punti di forza degli altri.
Nel complesso, questa sezione metodologica mostra come lo studio non si limiti a identificare una correlazione ENSO–NAO, ma costruisca un vero programma di verifica multilivello della teleconnessione CP El Niño–Pacifico settentrionale–Atlantico. ERA5 e HadISST forniscono il riferimento osservativo; ERSSTv5 permette di imporre una storia tropicale realistica negli esperimenti CESM2 Pacemaker; CMIP6 verifica la robustezza intermodellistica e permette di esplorare il futuro sotto SSP5-8.5; il CESM2 Large Ensemble, con cento membri sotto SSP3-7.0, consente di separare con maggiore efficacia cambiamento forzato e variabilità interna. Il risultato è una struttura metodologica particolarmente solida per studiare un fenomeno complesso come la prevedibilità della NAO, nel quale il segnale remoto è relativamente debole e continuamente immerso in una forte variabilità atmosferica interna. In questo contesto, la convergenza fra osservazioni, esperimenti controllati, multi-model ensemble e large ensemble offre un sostegno molto più robusto all’ipotesi secondo cui il CP El Niño possa creare condizioni favorevoli a una teleconnessione ALSST–NAO più intensa e, di conseguenza, a una maggiore prevedibilità stagionale della circolazione nordatlantica.
Metodo di previsione stagionale della North Atlantic Oscillation
La metodologia adottata per la previsione stagionale della North Atlantic Oscillation rappresenta un elemento centrale dell’intero studio, poiché la NAO costituisce uno dei principali modi di variabilità atmosferica dell’emisfero settentrionale e, nello stesso tempo, uno dei fenomeni extratropicali più difficili da prevedere a distanza di alcuni mesi. La sua importanza deriva dalla capacità di modulare il gradiente di pressione tra il settore subtropicale e quello subpolare dell’Atlantico settentrionale, influenzando la posizione e l’intensità della corrente a getto, le storm track, il trasporto zonale di calore e umidità e quindi gran parte della variabilità meteorologica invernale dell’Europa e del Nord America. La letteratura classica di Hurrell ha mostrato come le oscillazioni della NAO siano strettamente associate alle variazioni interannuali e decadali delle temperature, delle precipitazioni e della circolazione atmosferica sull’intero bacino nordatlantico, mentre la successiva sintesi di Hurrell e Deser ha chiarito che la NAO può essere rappresentata attraverso differenti definizioni statistiche, tra le quali gli indici basati sulle differenze di pressione tra stazioni e quelli derivati dall’analisi delle funzioni ortogonali empiriche.
Nel presente studio l’indice invernale della NAO viene definito mediante un approccio EOF, applicando l’analisi delle funzioni ortogonali empiriche alle anomalie della pressione al livello del mare nel settore compreso tra 20°N e 80°N e tra 90°W e 40°E. Tale dominio comprende sostanzialmente l’intero settore nel quale si manifesta il dipolo barico tipico della NAO e consente di rappresentare il fenomeno non attraverso due soli punti geografici, ma utilizzando l’intera struttura spaziale del campo di pressione. L’approccio EOF identifica le configurazioni spaziali che spiegano la quota maggiore della varianza del campo considerato: la prima EOF rappresenta pertanto il pattern dominante, mentre la corrispondente prima componente principale descrive come l’ampiezza di quel pattern vari nel tempo. La NAO emerge generalmente come il modo dominante della pressione al livello del mare sull’Atlantico settentrionale e il suo indice basato sulla prima componente principale mostra una strettissima relazione con il tradizionale indice ricavato dalla differenza di pressione tra il settore subtropicale e quello islandese. Hurrell e Deser hanno infatti mostrato che, nel periodo comune disponibile, l’indice basato sulle stazioni e la PC1 della pressione atlantica presentano una correlazione superiore a 0,9, a testimonianza del fatto che entrambi catturano la medesima struttura climatica fondamentale.
L’utilizzo della EOF presenta tuttavia alcuni vantaggi specifici negli studi previsionali. Un indice costruito a partire da due stazioni è inevitabilmente sensibile all’esatta posizione dei centri d’azione della NAO. Se, per esempio, l’anomalia subtropicale o quella subpolare vengono simulate dal modello leggermente spostate rispetto alla climatologia osservata, un indice basato esclusivamente sulla pressione in due località può sottostimare la corretta rappresentazione dinamica del pattern. L’analisi EOF utilizza invece l’intero campo di pressione e consente quindi di riconoscere configurazioni NAO-like anche in presenza di piccoli spostamenti geografici dei centri d’azione. Questa caratteristica è particolarmente importante quando vengono confrontati diversi sistemi di previsione stagionale, ciascuno caratterizzato da propri bias nella posizione della corrente a getto, della depressione islandese e dell’anticiclone subtropicale.
La scelta di concentrare l’indice sui mesi di gennaio e febbraio è altrettanto significativa. La NAO presenta una marcata stagionalità e raggiunge durante il cuore dell’inverno boreale una parte molto importante della propria variabilità interannuale. Utilizzando la media JF gli autori concentrano quindi l’analisi nel periodo nel quale il dipolo nordatlantico risulta particolarmente sviluppato e nel quale anche le teleconnessioni provenienti dal Pacifico tropicale possono acquisire maggiore rilevanza per la circolazione atlantica. La scelta è inoltre coerente con l’obiettivo dello studio, che non consiste nella previsione giornaliera della NAO ma nella determinazione della sua componente stagionale, cioè della tendenza media della circolazione atmosferica durante una parte sostanziale dell’inverno.
Un elemento metodologico particolarmente interessante è che le EOF non vengono determinate una sola volta utilizzando una climatologia comune, ma vengono calcolate separatamente per ciascun membro dell’ensemble. Ciò permette a ogni realizzazione modellistica di sviluppare la propria struttura dominante della variabilità nordatlantica. Questa scelta tiene conto del fatto che, a causa della variabilità interna e degli errori modellistici, la NAO non compare necessariamente come prima EOF in ogni membro e in ogni sistema. Talvolta un altro pattern atmosferico può temporaneamente spiegare una quota leggermente maggiore della varianza, provocando un’inversione dell’ordine degli autovettori. Per evitare di identificare erroneamente come NAO un modo spazialmente differente, gli autori considerano come modo NAO-like la prima EOF oppure, quando necessario, quella che presenta la massima correlazione spaziale con il pattern osservato della NAO. Questa procedura permette di affrontare il cosiddetto problema del mode swapping, cioè l’eventualità che modi fisicamente analoghi appaiano con un ordine differente nelle analisi EOF di campioni indipendenti.
Dal punto di vista fisico, questa procedura è preferibile a una scelta puramente numerica della prima EOF, perché l’ordine degli autovettori dipende dalla quantità di varianza spiegata nel campione specifico e non garantisce automaticamente l’identità dinamica dei pattern. La NAO è definita principalmente dalla propria struttura spaziale, caratterizzata nella fase positiva da pressioni relativamente elevate nel settore subtropicale e più basse alle alte latitudini dell’Atlantico, con conseguente rafforzamento della circolazione occidentale delle medie latitudini. Nella fase negativa il gradiente risulta invece indebolito o invertito rispetto alla climatologia. Hurrell e Deser hanno sottolineato che la NAO deve essere interpretata come una redistribuzione della massa atmosferica tra Atlantico subtropicale e regioni artiche e subpolari e che le sue variazioni producono conseguenze coerenti su venti, temperatura, precipitazioni, storminess e persino sulla circolazione oceanica.
La fase successiva consiste nel confrontare l’evoluzione temporale prevista della NAO con quella osservata. La misura primaria della skill è l’Anomaly Correlation Coefficient, ACC, cioè la correlazione temporale tra le anomalie della media dell’ensemble e quelle osservate dopo la rimozione della climatologia e la normalizzazione. In termini fisici, un ACC elevato indica che il sistema riesce a prevedere correttamente la successione temporale degli inverni caratterizzati da valori relativamente positivi e negativi della NAO. La correlazione misura quindi soprattutto la corrispondenza di fase delle anomalie da un anno all’altro e non richiede che il modello riproduca perfettamente la loro ampiezza assoluta. Questo aspetto è fondamentale nella previsione stagionale, perché un modello può presentare una correlazione elevata con le osservazioni pur simulando anomalie troppo deboli.
Proprio questa distinzione tra capacità di prevedere la fase temporale e capacità di riprodurre l’ampiezza del segnale è alla base di uno dei problemi più importanti emersi negli ultimi quindici anni nella climatologia stagionale della NAO. Scaife e collaboratori mostrarono nel 2014 che i moderni sistemi accoppiati erano in grado di prevedere variazioni della NAO e del clima invernale europeo con alcuni mesi di anticipo, raggiungendo livelli di correlazione significativamente superiori a quelli ottenuti dalle generazioni precedenti di modelli. Allo stesso tempo, gli autori notarono che la risposta prevedibile presente nei modelli era sorprendentemente piccola rispetto all’elevata correlazione ottenuta con le osservazioni. La conseguenza era apparentemente paradossale: la media dell’ensemble riusciva a prevedere il mondo reale meglio di quanto i singoli membri del modello riuscissero a prevedersi reciprocamente.
Per quantificare questo fenomeno, lo studio utilizza oltre all’ACC anche il concetto di componente prevedibile nelle osservazioni e nei modelli. L’ACC tra la media dell’ensemble e le osservazioni può essere interpretato, nel quadro teorico adottato dagli autori, come una stima della componente prevedibile presente nelle osservazioni, indicata come PCo. Tale interpretazione non significa che l’intera correlazione rappresenti una componente fisica separabile in senso deterministico, ma che, in un sistema previsionale sufficientemente ampio e statisticamente ben calibrato, la correlazione della media dell’ensemble con la realtà fornisce una stima della frazione coerente e quindi potenzialmente prevedibile della variabilità osservata.
La componente prevedibile interna al modello, PCm, viene invece ottenuta confrontando la varianza del segnale comune all’ensemble con la varianza totale dei singoli membri. La media dell’ensemble viene utilizzata come approssimazione del segnale prevedibile perché le componenti caotiche dei diversi membri tendono parzialmente a compensarsi, mentre la risposta comune alle condizioni iniziali e ai forcing lentamente variabili rimane. La varianza dei singoli membri comprende invece sia questo segnale sia il rumore atmosferico interno. PCm misura pertanto quanto forte sia il segnale comune rispetto alla dispersione complessiva delle possibili evoluzioni simulate dal modello. Valori elevati indicano un sistema nel quale una parte consistente della variabilità è condivisa dai membri e quindi prevedibile; valori bassi indicano che la dinamica interna imprevedibile domina sulle componenti forzate.
Il lavoro di Eade e collaboratori del 2014 ha fornito una delle formulazioni più importanti di questo problema, mostrando che nelle previsioni stagionali della NAO la componente prevedibile stimata nei modelli può essere inferiore a quella apparentemente presente nelle osservazioni. In un sistema previsionale perfettamente calibrato, la quantità di prevedibilità interna simulata e quella reale dovrebbero essere statisticamente compatibili. Quando invece il modello presenta molto più rumore rispetto al segnale di quanto suggerito dal confronto con la realtà, l’ensemble risulta sostanzialmente “sotto-confidente”: tratta come altamente incerti alcuni eventi che, nella realtà, sembrano rispondere in maniera relativamente coerente alle forzanti prevedibili.
Per diagnosticare questa discrepanza viene utilizzato il Ratio of Predictable Components, RPC. Senza ricorrere alla formulazione matematica, l’RPC confronta essenzialmente la prevedibilità dedotta dal rapporto tra previsioni e osservazioni con quella che il modello attribuisce a se stesso attraverso la dispersione dei propri membri. Quando l’RPC è vicino all’unità, la quantità di segnale prevedibile presente nel modello è sostanzialmente compatibile con quella suggerita dalle osservazioni. Quando l’RPC supera significativamente uno, la realtà appare più prevedibile di quanto il modello ritenga possibile sulla base della propria variabilità interna. È proprio questa condizione a rappresentare una manifestazione del cosiddetto signal-to-noise paradox.
Scaife e Smith hanno successivamente sistematizzato il problema in una revisione dedicata al “paradosso segnale-rumore”, mostrando che esso emerge con particolare evidenza nella circolazione atmosferica del settore atlantico. Nei sistemi previsionali della NAO l’ensemble medio può mantenere una correlazione significativa con le osservazioni anche quando il segnale comune ai membri è relativamente debole. Gli autori hanno interpretato questa situazione come una possibile indicazione del fatto che i modelli sottostimino la sensibilità della circolazione atmosferica reale ad alcune sorgenti prevedibili, oppure che producano una quantità eccessiva di variabilità interna non forzata.
Questo problema assume una rilevanza ancora maggiore nello studio specifico della relazione CP-ENSO–NAO. Nel lavoro analizzato, l’RPC risulta superiore all’unità sull’intero periodo di hindcast e aumenta notevolmente durante gli anni caratterizzati da CP El Niño. Nel C3S multi-model ensemble raggiunge valori superiori a tre durante questi episodi, mentre nel DCPP-MME supera due. La componente prevedibile interna ai modelli non cambia invece in maniera altrettanto pronunciata tra CP El Niño e CP La Niña. Ciò significa che l’aumento dell’RPC durante CP El Niño deriva principalmente dalla crescita della correlazione tra previsione e realtà, non da un improvviso incremento della prevedibilità interna attribuita dal modello a se stesso. In altri termini, negli inverni CP El Niño l’atmosfera reale sembra rispondere con particolare coerenza a una componente forzata che i modelli riescono almeno in parte a prevedere, ma della quale sottostimano l’ampiezza rispetto alla propria variabilità interna.
Questa interpretazione offre una connessione diretta con il meccanismo fisico discusso nelle altre parti dello studio. CP El Niño aumenta la variabilità delle temperature superficiali marine nella regione aleutinica e favorisce una teleconnessione più efficiente tra Pacifico settentrionale e Atlantico. La maggior parte della NAO rimane comunque soggetta alla dinamica interna dell’atmosfera, ma durante questi eventi una quota maggiore della sua evoluzione viene vincolata da condizioni oceaniche e atmosferiche remote dotate di memoria stagionale. L’aumento della skill non implica quindi che la NAO diventi deterministica, bensì che il rapporto tra componente forzata e variabilità casuale si sposti temporaneamente a favore della prima. È proprio questo tipo di “finestra di prevedibilità” che può produrre elevate correlazioni stagionali in periodi climatici specifici.
L’uso simultaneo di ACC, PCo, PCm e RPC risulta pertanto molto più informativo dell’utilizzo della sola correlazione. Un ACC elevato permette di stabilire che il sistema segue correttamente l’evoluzione temporale osservata, ma non chiarisce se l’ampiezza del segnale modellistico sia realistica. PCm fornisce informazioni sulla quantità di predictability che il modello attribuisce al proprio sistema. L’RPC confronta infine queste due prospettive e permette di individuare eventuali incoerenze tra skill reale e prevedibilità interna. Questa distinzione è fondamentale perché due sistemi possono avere lo stesso ACC ma caratteristiche probabilistiche molto differenti: uno potrebbe produrre un segnale forte e una dispersione ben calibrata, l’altro una media correttamente correlata alle osservazioni ma immersa in un ensemble eccessivamente rumoroso.
Il ruolo delle grandi dimensioni dell’ensemble diventa quindi evidente. Se il segnale prevedibile della NAO è piccolo rispetto alla variabilità dei singoli membri, una media calcolata su pochi membri può essere contaminata fortemente dal rumore. Aumentare il numero delle realizzazioni riduce progressivamente la componente casuale residua nella media e permette al segnale comune di emergere con maggiore chiarezza. Questo è uno dei motivi per cui lo studio basa l’analisi principale sul C3S-MME di 192 membri e sul DCPP-MME di 80 membri. Scaife e Smith hanno mostrato teoricamente e mediante esempi osservativi come il contributo del rumore alla media dell’ensemble diminuisca al crescere del numero dei membri, rendendo i grandi ensemble essenziali quando il rapporto segnale-rumore è molto basso.
Gli autori introducono inoltre una valutazione esplicita dell’incertezza di campionamento ricampionando casualmente mille volte i membri dell’ensemble. Questa procedura permette di verificare quanto i risultati dipendano dalla particolare combinazione dei membri utilizzati. Se la skill o le metriche di prevedibilità cambiano drasticamente selezionando insiemi leggermente differenti di membri, la stima è poco robusta; se invece rimangono relativamente stabili attraverso molti ricampionamenti, cresce la fiducia che il risultato rifletta una proprietà reale dell’ensemble e non una coincidenza statistica. È però importante sottolineare che il ricampionamento dei membri quantifica principalmente l’incertezza associata alla composizione dell’ensemble, non tutte le forme di incertezza presenti nell’analisi. La lunghezza relativamente limitata del periodo di hindcast e il piccolo numero di eventi CP El Niño o CP La Niña rappresentano ulteriori fonti di incertezza che devono essere considerate separatamente.
Un’altra caratteristica metodologica importante riguarda la normalizzazione delle serie prima del calcolo dell’ACC. La normalizzazione rende la correlazione meno sensibile alle differenze di varianza assoluta tra previsione e osservazioni e permette di concentrarsi sulla corretta sequenza temporale delle anomalie. Questo procedimento è particolarmente appropriato quando si confrontano differenti modelli, poiché ciascun sistema può avere una propria climatologia e una propria ampiezza della variabilità NAO. Tuttavia, proprio perché la correlazione normalizzata non penalizza fortemente un segnale troppo debole, essa deve essere accompagnata da diagnostiche come PCm e RPC. La metodologia dello studio risponde quindi a una questione nota nella statistica delle previsioni climatiche: la forecast skill e la forecast reliability non sono concetti equivalenti. Un sistema può possedere skill nel prevedere la successione degli eventi ma essere mal calibrato nella loro ampiezza probabilistica.
La scelta di identificare la NAO mediante EOF separate per ciascun membro contribuisce inoltre a distinguere un vero errore previsionale da una semplice differenza nella rappresentazione spaziale del modo atmosferico. Un modello potrebbe simulare una teleconnessione Pacifico–Atlantico corretta ma produrre il centro subtropicale della NAO alcuni gradi più a est rispetto alle osservazioni. La massima correlazione spaziale con il pattern osservato consente di identificare comunque il modo fisicamente pertinente. Questo approccio è particolarmente utile in uno studio multi-sistema, nel quale eventuali differenze nella climatologia della storm track o del getto potrebbero altrimenti compromettere la comparabilità degli indici.
Naturalmente, anche il metodo EOF presenta limiti concettuali. Le EOF sono costruzioni statistiche ortogonali e non necessariamente rappresentano modi dinamici completamente indipendenti. La prima EOF identifica la struttura che massimizza la varianza spiegata nel dominio prescelto, e il risultato può dipendere dalla regione geografica, dalla stagione e dal preprocessing dei dati. Hurrell e Deser hanno infatti sottolineato che non esiste una definizione unica della NAO e che differenti tecniche lineari o non lineari possono produrre rappresentazioni leggermente differenti della variabilità atmosferica nordatlantica. Nel contesto dello studio, tuttavia, la scelta di una definizione consolidata e applicata uniformemente a osservazioni e previsioni garantisce la coerenza necessaria per i confronti di skill.
Nel complesso, il metodo impiegato permette di separare tre concetti che nella previsione stagionale vengono spesso confusi: la corretta rappresentazione spaziale della NAO, la capacità di prevederne l’evoluzione temporale e la quantità di segnale prevedibile effettivamente presente nel modello. L’analisi EOF identifica il pattern; l’ACC misura quanto bene l’ensemble segue le variazioni osservate da un inverno all’altro; PCm descrive quanto il modello ritiene prevedibile il proprio sistema; l’RPC verifica infine se tale quantità sia compatibile con la prevedibilità suggerita dalla realtà. Questa struttura diagnostica è particolarmente adatta alla NAO, perché consente di riconoscere una situazione apparentemente contraddittoria ma ormai ben documentata: un’elevata capacità di prevedere le osservazioni può coesistere con un debole segnale prevedibile all’interno del modello.
L’applicazione di questa metodologia al CP-ENSO permette quindi di andare ben oltre l’affermazione generica secondo cui El Niño migliora la previsione della NAO. Gli autori possono verificare se la skill dipenda dalla fase dell’ENSO, se il segnale interno al modello cambi tra CP El Niño e CP La Niña e se l’aumento della prevedibilità osservata sia accompagnato da un corrispondente incremento della componente prevedibile simulata. I risultati mostrano che il forte aumento della skill durante CP El Niño non deriva principalmente da un incremento di PCm, ma dall’aumento della corrispondenza tra la previsione e le osservazioni. Ciò suggerisce che questi inverni attivino una teleconnessione Pacifico–Atlantico reale più efficiente di quanto la maggior parte dei sistemi riesca a rappresentare nella propria ampiezza interna.
Dal punto di vista scientifico, questa conclusione è particolarmente importante. Se il problema fosse semplicemente una scarsa prevedibilità intrinseca della NAO, aumentare la risoluzione o migliorare le teleconnessioni dei modelli avrebbe benefici limitati. Se invece una parte del basso rapporto segnale-rumore deriva dal fatto che i modelli rispondono troppo debolmente a sorgenti climatiche realmente prevedibili, esiste una quota di predictability ancora sfruttabile. Scaife et al. avevano già ipotizzato nel 2014 l’esistenza di una “untapped predictability” della circolazione nordatlantica, mentre Eade et al. dimostrarono che i sistemi stagionali potevano risultare sotto-confidenti proprio perché la realtà mostrava una componente prevedibile maggiore rispetto ai modelli. Lo studio sul CP El Niño fornisce una possibile spiegazione fisica specifica di una parte di questo fenomeno, collegandolo alla variabilità delle SST aleutiniche e alla conseguente trasmissione del segnale verso l’Atlantico.
In definitiva, il metodo di previsione stagionale della NAO adottato nello studio rappresenta un approccio particolarmente completo perché non valuta soltanto se la previsione “funzioni”, ma tenta di comprendere perché funzioni, quanto del segnale sia effettivamente prevedibile e se il modello rappresenti correttamente la forza della predictability reale. L’uso della prima componente principale della pressione al livello del mare permette di isolare il principale modo di variabilità nordatlantica; il calcolo delle EOF per ciascun membro e il confronto con il pattern osservato riducono il rischio di identificare modi atmosferici differenti; il ricampionamento dei membri quantifica l’incertezza legata alla composizione dell’ensemble; l’ACC misura la skill temporale; PCm quantifica il rapporto tra segnale e rumore interno; infine, l’RPC permette di diagnosticare la discrepanza tra la prevedibilità del mondo reale e quella simulata. Integrate fra loro, queste metriche trasformano la previsione della NAO da una semplice valutazione della correlazione a un’analisi della struttura stessa della prevedibilità climatica. È proprio questa impostazione a rendere possibile uno dei risultati più rilevanti dello studio: durante gli inverni CP El Niño il sistema climatico entra in una configurazione nella quale la connessione Pacifico–Atlantico aumenta fortemente la componente prevedibile della NAO, mentre i modelli continuano a rappresentare tale segnale in maniera relativamente debole rispetto al proprio rumore interno. La conseguente amplificazione del signal-to-noise paradox non deve quindi essere interpretata soltanto come un limite dei sistemi previsionali, ma anche come un’indicazione dell’esistenza di una sorgente di predictability ancora non completamente sfruttata e potenzialmente migliorabile attraverso una rappresentazione più realistica delle teleconnessioni tra Pacifico centrale, regione aleutinica e Atlantico settentrionale.
Indici climatici
La definizione degli indici climatici utilizzati nello studio costituisce un passaggio metodologico essenziale per ricostruire la catena dinamica che collega la variabilità del Pacifico settentrionale alla North Atlantic Oscillation e, più in generale, per comprendere in che modo il segnale associato al Central Pacific ENSO possa propagarsi verso l’Atlantico settentrionale. Gli autori concentrano l’attenzione su tre grandezze particolarmente significative: la pressione al livello del mare nella regione della depressione aleutinica, rappresentata dall’indice ALSLP; la temperatura superficiale marina nel Pacifico nordorientale, rappresentata dall’indice ALSST; e l’attività delle storm track, STA, diagnosticata attraverso la variabilità ad alta frequenza del vento meridionale nella troposfera superiore. La scelta di queste variabili non è puramente descrittiva, ma risponde alla necessità di seguire differenti componenti dello stesso meccanismo: ALSLP descrive principalmente lo stato della circolazione atmosferica del Pacifico settentrionale, ALSST ne rappresenta la componente oceanica dotata di maggiore memoria, mentre STA quantifica l’attività delle perturbazioni sinottiche attraverso cui le anomalie della circolazione possono essere trasferite e amplificate lungo le medie latitudini.
L’indice ALSLP viene definito come l’anomalia della pressione al livello del mare mediata sul settore compreso tra 25° e 55°N e tra 175°E e 125°W. Questo dominio comprende una parte sostanziale della regione interessata dalla depressione aleutinica, uno dei principali centri d’azione della circolazione atmosferica dell’emisfero settentrionale durante l’inverno boreale. La Aleutian Low non rappresenta una singola depressione meteorologica permanente, ma l’espressione climatologica della frequente presenza e intensificazione di sistemi ciclonici nel Pacifico settentrionale. La sua intensità e posizione variano considerevolmente da un inverno all’altro e sono strettamente associate alla struttura della corrente a getto pacifica, alle storm track e agli scambi di quantità di moto e calore tra oceano e atmosfera. Studi osservativi hanno mostrato che la variabilità della depressione aleutinica raggiunge valori particolarmente elevati durante l’inverno e presenta anche una modulazione su scale temporali interdecadali.
La depressione aleutinica rappresenta inoltre uno dei principali mediatori extratropicali della risposta atmosferica all’ENSO. Durante molti eventi di El Niño, il rafforzamento della convezione nel Pacifico tropicale modifica la divergenza nell’alta troposfera e genera treni d’onda di Rossby che si propagano verso il Pacifico settentrionale, alterando il campo di pressione e spesso approfondendo l’anomalia ciclonica aleutinica. La risposta non è tuttavia identica da un evento all’altro, perché dipende dalla posizione longitudinale del forcing tropicale, dall’intensità dell’evento ENSO e dallo stato medio del getto. Nel caso del CP El Niño, la posizione più occidentale delle anomalie convettive può produrre una configurazione differente rispetto agli eventi del Pacifico orientale, modificando il modo in cui la regione aleutinica viene coinvolta nella teleconnessione. È proprio per questa ragione che l’indice ALSLP riveste un ruolo strategico nel lavoro: esso permette di verificare se il Pacifico settentrionale risponda differentemente alle due fasi del CP-ENSO e se questa risposta atmosferica possa contribuire alla successiva modulazione dell’Atlantico.
La variabilità della depressione aleutinica non influenza soltanto l’atmosfera. Attraverso i cambiamenti del vento superficiale, dello stress del vento, dei flussi di calore e dell’evaporazione, essa produce importanti anomalie oceaniche nel Pacifico settentrionale. Studi sulla variabilità a lungo termine hanno mostrato che anomalie persistenti della pressione al livello del mare nella regione aleutinica evolvono congiuntamente a grandi anomalie della temperatura superficiale e del contenuto termico oceanico lungo il fronte subartico. Anche le osservazioni oceaniche mostrano che variazioni della forza della Aleutian Low influenzano SST, livello marino e altri parametri oceanici attraverso le modificazioni del trasporto di Ekman e dei flussi aria-mare. L’ALSLP deve quindi essere interpretato come un indice atmosferico capace di rappresentare una parte significativa della forzante che agisce sull’oceano extratropicale del Pacifico.
L’indice ALSST viene invece calcolato mediando le anomalie della temperatura superficiale marina nel settore compreso tra 30° e 50°N e tra 160° e 130°W. Si tratta di una regione situata nel Pacifico nordorientale, a sud-est del centro climatologico della Aleutian Low e relativamente vicina alla transizione tra il gyre subpolare, il gyre subtropicale e le strutture del North Pacific Current. In quest’area la variabilità delle SST non è dominata da un singolo processo, ma deriva dall’interazione tra forzante atmosferica locale, memoria termica dello strato oceanico superficiale, advezione, rimescolamento e variabilità della circolazione di grande scala. Lo studio sottolinea che in questo settore le fluttuazioni su scala interannuale e decadale risultano particolarmente marcate, rendendo l’ALSST un indicatore adatto a seguire la memoria oceanica della variabilità del Pacifico settentrionale.
La relazione tra ALSST e North Pacific Gyre Oscillation rappresenta uno degli aspetti più importanti di questa scelta metodologica. La NPGO venne formalmente identificata da Di Lorenzo e collaboratori come un importante modo di variabilità del Pacifico nordorientale, distinto dalla Pacific Decadal Oscillation. La NPGO emerge come secondo modo dominante della variabilità delle anomalie del livello del mare e delle SST nel Pacifico nordorientale e descrive variazioni dell’intensità delle principali branche dei gyres del Pacifico settentrionale. Il suo segnale risulta strettamente associato a cambiamenti nella salinità, nei nutrienti, nell’upwelling e nella circolazione oceanica, dimostrando che non si tratta soltanto di un pattern statistico delle SST, ma di una modalità dinamicamente significativa dell’oceano.
Gli studi successivi hanno mostrato che la NPGO traccia cambiamenti nella forza del North Pacific Current e della Kuroshio–Oyashio Extension e che può rappresentare il principale modo di variabilità a bassa frequenza per alcune proprietà fisiche e biogeochimiche dell’oceano. La sua importanza deriva anche dal fatto che essa costituisce, in larga misura, una risposta oceanica a una forzante atmosferica organizzata. Di Lorenzo e collaboratori collegarono la NPGO alla North Pacific Oscillation, cioè a un importante pattern della pressione atmosferica del Pacifico settentrionale. Questa relazione rafforza l’idea che le anomalie ALSST possano rappresentare una forma di memoria oceanica della variabilità atmosferica precedente: la circolazione atmosferica produce anomalie oceaniche che persistono molto più a lungo rispetto alla durata delle singole perturbazioni, offrendo così una potenziale sorgente di prevedibilità stagionale.
È proprio questo elemento di persistenza a rendere ALSST particolarmente importante per la previsione della NAO. L’atmosfera possiede una memoria relativamente breve, dell’ordine di giorni o settimane per gran parte della variabilità sinottica, mentre le anomalie oceaniche possono permanere per mesi grazie all’elevata capacità termica dell’oceano e alla dinamica dello strato rimescolato. In inverno, quando il mixed layer si approfondisce, anomalie accumulate durante i mesi precedenti possono essere nuovamente mescolate verso la superficie e riemergere, contribuendo alla cosiddetta re-emergence delle anomalie di temperatura. Studi recenti sul Pacifico nordorientale hanno mostrato che la memoria del sottosuolo e la successiva riemersione stagionale possono sostenere anomalie termiche persistenti e interagire con le teleconnessioni ENSO e con la dinamica interna del Pacifico settentrionale.
Di conseguenza, ALSST non deve essere interpretato come una semplice risposta istantanea della superficie oceanica all’atmosfera. Parte della sua variabilità può rappresentare l’integrazione temporale di forzanti atmosferiche precedenti e di processi oceanici persistenti. Questo conferisce alle SST aleutiniche una possibile funzione di “memoria intermediaria” fra il Pacifico tropicale e l’Atlantico: CP El Niño può modificare la circolazione del Pacifico settentrionale, quest’ultima può generare anomalie delle SST che persistono per più mesi e tali anomalie possono successivamente contribuire alla modulazione della circolazione atmosferica extratropicale.
Lo studio distingue inoltre chiaramente la componente a bassa frequenza della ALSST, associata alla NPGO, dalla variabilità interannuale, maggiormente collegata alle anomalie della pressione atmosferica nel settore hawaiano. Questo secondo collegamento è particolarmente interessante perché richiama il ruolo delle oscillazioni subtropicali del Pacifico settentrionale nella generazione delle anomalie ENSO e nella loro interazione con la fascia extratropicale. Anderson mostrò, per esempio, che un particolare pattern della pressione al livello del mare nel Pacifico subtropicale settentrionale, quantificato attraverso un indice centrato nelle vicinanze delle Hawaii, può precedere di molti mesi la successiva evoluzione delle SST del Pacifico equatoriale. Ciò evidenzia come il Pacifico tropicale ed extratropicale siano inseriti in un sistema bidirezionale di interazioni, nel quale le anomalie atmosferiche subtropicali possono influenzare ENSO e ENSO può, a sua volta, riorganizzare la circolazione extratropicale.
Le variazioni della pressione atmosferica nei pressi delle Hawaii svolgono un ruolo importante anche nel modulare vento, evaporazione e scambi di calore nel Pacifico nordorientale. La loro influenza sulle SST non è quindi sorprendente: anomalie anticicloniche o cicloniche modificano la velocità dei venti superficiali e, conseguentemente, l’evaporazione, il rimescolamento e il trasporto di Ekman. La relazione fra anomalie atmosferiche subtropicali e ALSST fornisce quindi un ulteriore percorso attraverso cui la variabilità atmosferica viene convertita in memoria oceanica.
L’interazione fra Aleutian Low, Hawaiian High e variabilità oceanica può essere osservata anche su scale temporali più lunghe. Studi sul livello marino nelle Hawaii hanno mostrato che fasi caratterizzate da una Aleutian Low più intensa tendono ad associarsi a una configurazione differente della pressione subtropicale e dello stress del vento, con anomalie di curl in grado di influenzare in modo coerente la circolazione oceanica del Pacifico. Il sistema Aleutian Low–Hawaiian High deve quindi essere considerato come una struttura accoppiata capace di modulare contemporaneamente atmosfera, gyres oceanici e SST.
Il terzo indicatore utilizzato nello studio riguarda l’attività delle storm track. La STA viene quantificata attraverso la varianza delle anomalie giornaliere del vento meridionale a 300 hPa filtrate in modo da mantenere soltanto le oscillazioni con periodi compresi tra 2 e 8 giorni, successivamente mediate su gennaio e febbraio. Questa definizione è estremamente comune nella dinamica atmosferica delle medie latitudini, perché la maggior parte dei cicloni e delle onde barocline sinottiche evolve proprio su scale temporali dell’ordine di pochi giorni. Applicando un filtro passa-banda è possibile separare queste perturbazioni ad alta frequenza sia dalla variabilità meteorologica molto rapida sia dalle oscillazioni planetarie e stagionali più lente.
La scelta del vento meridionale a 300 hPa è particolarmente efficace perché le perturbazioni barocline delle medie latitudini possiedono una forte firma nella troposfera superiore. La variabilità del vento meridionale permette di rappresentare l’ampiezza delle onde sinottiche che attraversano le storm track senza essere eccessivamente influenzata dalla componente zonale del flusso medio. Studi dedicati alle storm track del Pacifico hanno utilizzato proprio la varianza subsettimanale del vento meridionale a 300 hPa come misura dell’attività delle perturbazioni atmosferiche, mostrando che essa segue chiaramente la struttura del corridoio ciclonico e presenta una marcata stagionalità.
In climatologia, una storm track non rappresenta la traiettoria di una singola depressione, bensì la regione nella quale l’attività delle perturbazioni sinottiche risulta statisticamente massima. La letteratura utilizza differenti misure della storminess, tra cui la varianza della pressione, del geopotenziale o del vento filtrata su scale comprese tipicamente tra circa 2 e 10 giorni. Tutti questi approcci mirano a isolare l’attività delle onde barocline transienti che trasportano calore, quantità di moto ed energia dalle regioni subtropicali verso le alte latitudini. Studi sul Pacifico hanno mostrato che le statistiche basate sulla varianza degli eddies e quelle fondate sul tracciamento individuale dei cicloni forniscono informazioni complementari sulla dinamica della storm track.
Le storm track hanno un ruolo fondamentale nell’interazione tra la corrente a getto e la NAO perché gli eddies non sono semplicemente trasportati dal flusso medio: essi esercitano a loro volta una retroazione sul getto attraverso i flussi di quantità di moto e calore. Le perturbazioni sinottiche possono accelerare, decelerare o spostare latitudinalmente il jet, producendo feedback che aumentano la persistenza delle anomalie atmosferiche su scale temporali superiori alla durata dei singoli cicloni. È questo uno dei motivi per cui la NAO può mantenere una struttura coerente per settimane, pur essendo continuamente alimentata da sistemi meteorologici di durata molto più breve.
La letteratura sulla dinamica della NAO ha mostrato che la struttura spaziale degli eddies e il tipo di wave breaking sono strettamente collegati alla fase dell’oscillazione. La propagazione e la rottura anticiclonica delle onde sinottiche tendono ad associarsi alla fase positiva della NAO, mentre configurazioni di wave breaking ciclonico sono più frequentemente connesse alla fase negativa. Anche studi dedicati direttamente alla forzante di vorticità esercitata dagli eddies hanno mostrato che l’attività sinottica filtrata nella banda 2–8 giorni svolge un ruolo importante nel sostenere e modificare la struttura della NAO.
La connessione tra storm track e jet stream è pertanto bidirezionale. Un getto più intenso e una maggiore baroclinicità possono favorire la crescita delle perturbazioni, ma una corrente estremamente intensa non determina necessariamente una storm track più forte. Il Pacifico settentrionale offre l’esempio classico del cosiddetto midwinter minimum, nel quale l’attività degli eddies nella troposfera superiore può diminuire in pieno inverno nonostante un getto molto intenso. Studi recenti sull’energetica delle perturbazioni hanno confermato che la varianza del vento meridionale a 300 hPa rappresenta efficacemente questo comportamento e che la relazione tra velocità del jet e attività delle storm track è intrinsecamente non lineare. Questo punto è molto importante per interpretare la teleconnessione Pacifico–Atlantico: non è sufficiente che CP El Niño rafforzi o sposti il getto; è necessario valutare come tale variazione modifichi effettivamente la crescita, la propagazione e il decadimento delle perturbazioni sinottiche.
La STA costituisce quindi il collegamento dinamico fra la risposta di grande scala del Pacifico e l’evoluzione della NAO. Se CP El Niño modifica ALSLP e ALSST, tali anomalie possono alterare il gradiente termico meridionale e la posizione del jet. Questo cambia le condizioni nelle quali si sviluppano le perturbazioni barocline e, conseguentemente, l’attività della storm track. Gli eddies generati nel Pacifico possono propagare energia verso est, raggiungere il Nord America e successivamente interagire con il getto atlantico. La teleconnessione non deve quindi essere immaginata come una semplice onda planetaria che collega direttamente Pacifico e Atlantico, ma come un sistema complesso nel quale onde planetarie, getti e perturbazioni sinottiche interagiscono reciprocamente.
La sensibilità della storm track alle condizioni oceaniche è documentata anche dagli studi ad alta risoluzione sulla Kuroshio Extension. La rappresentazione dettagliata dei fronti oceanici e degli eddies modifica i flussi aria-mare e può produrre differenze significative nell’attività delle perturbazioni del Pacifico settentrionale. In simulazioni ad alta risoluzione, gli eddies transienti generano importanti accelerazioni e decelerazioni del flusso medio a valle della Kuroshio Extension, dimostrando che il sistema oceano-atmosfera extratropicale non può essere considerato semplicemente come una risposta passiva al forcing tropicale.
Un principio analogo opera nell’Atlantico settentrionale, dove la Gulf Stream contribuisce a mantenere forti gradienti termici nella regione d’ingresso della storm track. Woollings e collaboratori hanno mostrato come il riscaldamento diabatico associato alle perturbazioni possa contribuire sia all’ancoraggio della storm track nella regione occidentale dell’Atlantico sia alla variabilità del jet più a valle. Il segnale proveniente dal Pacifico entra quindi in un settore atlantico dotato di una propria forte dinamica interna e di feedback oceano-atmosfera, spiegando perché la risposta finale della NAO possa differire notevolmente da un inverno all’altro.
Nel contesto specifico dello studio, la combinazione di ALSLP, ALSST e STA permette di seguire una possibile sequenza causale con un livello di dettaglio maggiore rispetto all’utilizzo del solo indice ENSO. L’ALSLP descrive la risposta atmosferica del Pacifico settentrionale; ALSST misura la componente oceanica che può conservare memoria di tale risposta; STA quantifica quanto questa configurazione alteri l’attività degli eddies transienti e la loro capacità di modificare i getti. La NAO rappresenta infine il risultato integrato della risposta atlantica. L’analisi simultanea di queste variabili permette quindi di verificare se CP El Niño aumenti la prevedibilità della NAO attraverso un vero percorso dinamico e non soltanto attraverso una correlazione statistica fra due indici remoti.
La natura multi-temporale delle variabili considerate è particolarmente importante. ALSLP può variare rapidamente da un mese all’altro, riflettendo la dinamica atmosferica; la STA descrive perturbazioni su scale di pochi giorni ma viene mediata stagionalmente per quantificarne l’attività complessiva; ALSST, grazie alla memoria oceanica, può persistere per periodi molto più lunghi e incorporare sia la componente interannuale sia quella decadale. L’interazione tra questi differenti tempi caratteristici rende possibile la trasformazione di un forcing tropicale iniziale in una risposta extratropicale persistente e quindi almeno parzialmente prevedibile.
Questa struttura è coerente anche con la distinzione tra variabilità interannuale e a bassa frequenza del Pacifico settentrionale. La NPGO agisce su scale temporali sufficientemente lunghe da modificare lo stato oceanico di fondo, mentre le anomalie della pressione atmosferica nei pressi delle Hawaii e della Aleutian Low possono variare più rapidamente. La risposta ALSST contiene quindi la sovrapposizione di processi lenti e rapidi. Questa caratteristica potrebbe spiegare perché la relazione ALSST–NAO non sia costante nel tempo e perché particolari configurazioni, come CP El Niño, possano sincronizzare temporaneamente le varie componenti del sistema aumentando la prevedibilità.
È inoltre importante distinguere la NPGO dalla PDO. La Pacific Decadal Oscillation rappresenta il principale pattern delle anomalie SST del Pacifico settentrionale, ma non descrive necessariamente con la stessa efficacia le variazioni della circolazione oceanica, della salinità e dei nutrienti. Di Lorenzo e collaboratori hanno dimostrato che la NPGO può spiegare una parte importante della variabilità che la PDO non riesce a rappresentare, soprattutto nel Pacifico nordorientale e lungo il California Current System. Per questo motivo, interpretare le ALSST esclusivamente attraverso la PDO sarebbe riduttivo: la regione scelta nello studio è particolarmente sensibile anche alla dinamica associata alla NPGO e alle variazioni della circolazione dei gyres.
Da un punto di vista previsionale, la distinzione fra ALSLP e ALSST assume un ulteriore significato. La pressione atmosferica costituisce una variabile altamente dinamica e relativamente poco persistente, mentre le SST possono conservare l’effetto integrato della forzante atmosferica per mesi. Se una parte del segnale CP El Niño viene trasferita alle SST del Pacifico settentrionale, esso può sopravvivere alla rapida perdita di memoria dell’atmosfera e continuare a influenzare la circolazione successiva. Questa è una delle ragioni per cui le anomalie oceaniche extratropicali vengono spesso considerate potenziali “ponti” o serbatoi di memoria nelle previsioni stagionali.
L’utilizzo della STA consente infine di stabilire se questa memoria oceanica abbia effettivamente conseguenze sulla dinamica atmosferica. Una correlazione ALSST–NAO, da sola, potrebbe derivare da una risposta comune a un terzo processo. Se però le variazioni ALSST risultano associate a cambiamenti coerenti dell’attività degli eddies e questi, a loro volta, sono dinamicamente in grado di modificare il jet e la NAO, l’interpretazione di una vera teleconnessione diventa più plausibile. È proprio questa combinazione tra statistiche e dinamica che rende l’approccio metodologico dello studio particolarmente solido.
Nel complesso, gli indici climatici definiti in questa sezione permettono di descrivere il Pacifico settentrionale non come una semplice regione di passaggio della teleconnessione ENSO, ma come una componente attiva del sistema. La depressione aleutinica rappresenta la risposta atmosferica di grande scala; le SST aleutiniche incorporano sia la variabilità interannuale sia la memoria a bassa frequenza associata alla circolazione oceanica, inclusa la NPGO; le storm track rappresentano il meccanismo attraverso cui l’energia e la quantità di moto vengono ridistribuite lungo i getti e trasferite verso il settore atlantico. La letteratura sulla NPGO, sulla Aleutian Low e sulla dinamica degli eddies mostra che questi elementi sono fisicamente interconnessi e possono operare su scale temporali molto differenti.
La scelta di questi indici consente pertanto di interpretare la maggiore prevedibilità della NAO durante CP El Niño come il risultato di una catena dinamica coerente: il forcing tropicale modifica la circolazione del Pacifico settentrionale, la risposta atmosferica lascia una firma persistente nelle SST aleutiniche, la configurazione oceanico-atmosferica condiziona l’attività delle storm track e la propagazione delle perturbazioni, e questi cambiamenti contribuiscono successivamente a modulare il jet e la NAO. CP La Niña non sembra organizzare la stessa sequenza con pari efficacia, spiegando almeno in parte l’asimmetria osservata nella skill stagionale. In questa prospettiva, ALSLP, ALSST e STA non sono semplici indicatori descrittivi, ma rappresentano tre livelli complementari di un unico sistema di teleconnessione, indispensabili per comprendere come la variabilità del Pacifico centrale possa trasformarsi in informazione prevedibile per la circolazione invernale dell’Atlantico settentrionale.
Significatività statistica
La valutazione della significatività statistica costituisce un passaggio metodologico essenziale nello studio delle teleconnessioni climatiche, poiché le serie atmosferiche e oceaniche raramente possono essere considerate sequenze di osservazioni completamente indipendenti. Temperatura superficiale del mare, pressione atmosferica, indici di circolazione e modi di variabilità oceanica presentano infatti una memoria temporale che può estendersi da alcune settimane a diversi anni. Ignorare questa persistenza e applicare direttamente i test statistici costruiti sull’ipotesi di indipendenza delle osservazioni può portare a sovrastimare il numero reale dei gradi di libertà e, di conseguenza, ad attribuire una significatività eccessiva a una correlazione. Questo problema è particolarmente importante quando vengono analizzate relazioni come quella tra la North Atlantic Oscillation e le temperature superficiali marine aleutiniche, perché le due variabili appartengono a componenti del sistema climatico caratterizzate da tempi di memoria profondamente differenti: la NAO è dominata da una forte variabilità atmosferica interna relativamente rapida, mentre le SST del Pacifico settentrionale possono mantenere anomalie coerenti per mesi o persino su scale pluriennali attraverso la memoria termica dell’oceano, la variabilità dei gyres e processi riconducibili alla North Pacific Gyre Oscillation.
Per affrontare questo problema gli autori adottano il concetto di dimensione effettiva del campione, seguendo l’approccio discusso da Bretherton e collaboratori. L’idea fondamentale è distinguere il numero nominale di osservazioni disponibili dal numero di informazioni statisticamente indipendenti effettivamente contenute nella serie. Due anni consecutivi caratterizzati da valori fortemente correlati non forniscono infatti la stessa quantità di informazione indipendente di due osservazioni completamente scollegate. La persistenza temporale riduce quindi il numero effettivo dei gradi di libertà disponibili per stabilire se una correlazione possa essere distinta dalle fluttuazioni casuali. Bretherton et al. hanno discusso estesamente il problema dei gradi di libertà effettivi nei campi climatici e il suo stretto parallelismo con la stima della dimensione effettiva del campione nelle serie temporalmente autocorrelate, sottolineando come la dipendenza fra osservazioni debba essere incorporata nei test di significatività.
Nel metodo utilizzato nello studio, la correzione viene costruita a partire dall’autocorrelazione al ritardo di un anno, comunemente indicata come autocorrelazione lag-1, delle due variabili messe in relazione. L’autocorrelazione lag-1 misura quanto il valore assunto da una variabile in un determinato anno sia statisticamente associato al valore della stessa variabile nell’anno immediatamente successivo. Un valore positivo relativamente elevato indica persistenza: gli anni caratterizzati da anomalie positive tendono a essere seguiti più frequentemente da anomalie dello stesso segno, e analogamente per quelle negative. Un valore prossimo allo zero indica invece scarsa memoria da un anno al successivo, mentre un valore negativo implica una tendenza, almeno statisticamente, all’alternanza del segno. La correzione della numerosità campionaria dipende dalla persistenza combinata delle due serie: quando entrambe possiedono un’autocorrelazione positiva, il numero di informazioni indipendenti diminuisce; se una o entrambe mostrano una memoria molto debole, la correzione diventa modesta.
Per l’intero intervallo 1959–2025, la NAO presenta nello studio un’autocorrelazione lag-1 pari a 0,09, mentre ALSST mostra un valore di 0,25. Questi numeri indicano due comportamenti fisicamente coerenti con la natura delle variabili. L’autocorrelazione della NAO è relativamente piccola, confermando che la circolazione atmosferica nordatlantica possiede una forte componente di variabilità interannuale interna e una memoria limitata da un inverno al successivo. Al contrario, la temperatura superficiale del mare nella regione aleutinica presenta una persistenza maggiore, coerente con la memoria termica dell’oceano e con la presenza di componenti di variabilità a frequenza più bassa. Quando tale persistenza viene presa in considerazione, i 67 inverni compresi tra il 1959 e il 2025 corrispondono a una dimensione effettiva del campione pari a circa 64,05. La riduzione è quindi relativamente piccola: per la relazione NAO–ALSST valutata sull’intero periodo, l’autocorrelazione seriale non modifica drasticamente il numero dei gradi di libertà, ma una correzione è comunque necessaria per evitare una stima eccessivamente ottimistica della significatività.
La situazione diventa particolarmente interessante quando l’analisi viene separata in funzione della fase del CP-ENSO. Negli anni di CP El Niño l’autocorrelazione della NAO è pari a −0,05 e quella delle ALSST a 0,04. Entrambi i valori sono estremamente vicini allo zero e indicano che, all’interno del sottocampione CP El Niño, non emerge una significativa persistenza da un evento al successivo. La dimensione effettiva viene riportata come 18,07 rispetto ai 18 eventi nominali. Il fatto che la stima sia leggermente superiore al numero fisico delle osservazioni deriva dalla piccolissima combinazione di autocorrelazioni di segno opposto utilizzata nell’approssimazione matematica. Non deve essere interpretato nel senso che esistano realmente più di 18 osservazioni indipendenti: dal punto di vista sostanziale indica semplicemente che la correzione per autocorrelazione è trascurabile in questo sottocampione. In alcune applicazioni statistiche la dimensione effettiva viene limitata superiormente alla numerosità nominale proprio per evitare un’interpretazione letterale di questi piccoli superamenti; nello studio viene invece riportato direttamente il valore prodotto dalla formulazione adottata.
Questo risultato possiede un’importanza particolare per l’interpretazione della forte relazione ALSST–NAO individuata durante CP El Niño. Se le due serie avessero mostrato una grande persistenza temporale, parte della correlazione osservata avrebbe potuto essere spiegata semplicemente dal fatto che alcuni eventi consecutivi non costituivano informazioni statisticamente indipendenti. Il fatto che le autocorrelazioni lag-1 siano quasi nulle significa invece che la forte teleconnessione identificata durante CP El Niño non deriva banalmente dalla ripetizione temporale dello stesso segnale da un anno all’altro. Gli eventi utilizzati nell’analisi forniscono, almeno rispetto alla memoria al primo ritardo, informazioni sostanzialmente indipendenti. Ciò non dimostra naturalmente di per sé una relazione causale, ma rafforza la robustezza statistica dell’associazione rispetto a una delle principali fonti di sovrastima della significatività nelle serie climatiche.
Diversa è la situazione durante CP La Niña. In questo caso l’autocorrelazione lag-1 della NAO sale a 0,16 e quella di ALSST raggiunge 0,41. Quest’ultimo valore evidenzia una persistenza considerevolmente maggiore delle temperature superficiali aleutiniche nel sottocampione di CP La Niña. La dimensione effettiva del campione diminuisce quindi dai 18 eventi nominali a circa 15,79. La riduzione non è enorme, ma è sufficientemente importante da modificare i gradi di libertà utilizzati nella valutazione della significatività. In termini pratici, i 18 episodi CP La Niña contengono una quantità di informazione statistica indipendente paragonabile a quella di poco meno di 16 osservazioni completamente indipendenti. Questo contribuisce ad aumentare l’incertezza associata alle correlazioni calcolate per questa fase dell’ENSO e rappresenta un elemento da tenere presente quando si confrontano quantitativamente i risultati delle due categorie.
La maggiore persistenza delle ALSST durante CP La Niña è inoltre interessante anche dal punto di vista fisico. Gli stessi risultati dello studio suggeriscono che l’accoppiamento delle SST aleutiniche durante CP La Niña possa riflettere una sincronizzazione dipendente dalla fase con la variabilità interna del Pacifico settentrionale piuttosto che lo stesso percorso dinamico identificato durante CP El Niño. Una maggiore autocorrelazione delle ALSST è compatibile con un ruolo più pronunciato di processi oceanici a bassa frequenza, inclusi quelli collegati alla NPGO e alla variabilità dei gyres. Ciò non significa che il valore di autocorrelazione dimostri direttamente l’intervento della NPGO, ma suggerisce che il sottocampione CP La Niña contenga una componente oceanica più persistente, una circostanza statisticamente importante perché riduce il numero dei gradi di libertà e dinamicamente interessante perché evidenzia una differenza tra le due fasi del CP-ENSO.
Il problema dell’autocorrelazione nelle serie climatiche è noto da molto tempo. Ebisuzaki ha mostrato come la valutazione tradizionale delle correlazioni possa diventare inaffidabile quando le serie sono serialmente correlate e ha proposto un approccio non parametrico basato sulla generazione di serie surrogate che conservano la struttura spettrale e quindi la memoria temporale delle variabili originali. Il principio è particolarmente utile in climatologia: invece di confrontare la correlazione osservata con una distribuzione teorica costruita assumendo indipendenza, si costruisce una distribuzione nulla nella quale le serie mantengono caratteristiche realistiche di autocorrelazione ma non possiedono più la relazione temporale originaria. Una correlazione osservata viene quindi considerata significativa soltanto se è sufficientemente estrema rispetto alle correlazioni ottenute dalle serie surrogate.
Il metodo della dimensione effettiva del campione e quello delle serie surrogate perseguono lo stesso obiettivo generale, ma seguono strategie differenti. Il primo modifica il numero dei gradi di libertà del test sulla base della persistenza delle serie; il secondo costruisce direttamente una distribuzione empirica della correlazione attesa sotto l’ipotesi nulla mantenendo la struttura temporale dei dati. Per serie relativamente semplici e quando la persistenza può essere adeguatamente sintetizzata dall’autocorrelazione al primo ritardo, la correzione tramite dimensione effettiva costituisce una soluzione trasparente e computazionalmente efficiente. In presenza di strutture temporali più complesse, come oscillazioni multiple, forte memoria a molti ritardi o spettri molto “rossi”, approcci basati su surrogate data, bootstrap temporale o modelli espliciti della struttura autocorrelata possono fornire verifiche complementari.
Pyper e Peterman hanno confrontato mediante simulazioni Monte Carlo diverse metodologie utilizzate per correggere la significatività delle correlazioni in presenza di autocorrelazione. I loro risultati mostrano che ignorare la dipendenza seriale può alterare sensibilmente il tasso di falsi positivi, mentre opportune correzioni dei gradi di libertà possono riportare il comportamento del test vicino ai livelli nominali. Gli autori hanno inoltre evidenziato un importante compromesso: tecniche quali il prewhitening o la differenziazione delle serie possono rimuovere efficacemente l’autocorrelazione, ma rischiano anche di eliminare proprio la variabilità a bassa frequenza che contiene una relazione climatica fisicamente reale, riducendo così la potenza statistica.
Quest’ultima considerazione è particolarmente pertinente per la relazione ALSST–NAO. Le SST del Pacifico settentrionale comprendono intenzionalmente una componente interannuale e decadale, e lo studio è interessato proprio a comprendere se questa memoria oceanica partecipi alla teleconnessione con l’Atlantico. Eliminare preventivamente tutta la variabilità a bassa frequenza potrebbe quindi significare rimuovere una parte del segnale fisicamente rilevante insieme all’autocorrelazione. La strategia della dimensione effettiva del campione presenta in questo contesto un vantaggio concettuale: non modifica direttamente la serie originale e non elimina le fluttuazioni lente; corregge invece il livello di fiducia statistica riconoscendo che le osservazioni persistenti contengono meno informazione indipendente. Questo permette di conservare il segnale climatico a bassa frequenza e, allo stesso tempo, di evitare di attribuirgli un numero irrealisticamente elevato di gradi di libertà.
La distinzione tra correlazione fisica e autocorrelazione condivisa è fondamentale anche perché due serie dotate di forte memoria possono mostrare correlazioni apparentemente elevate pur non essendo direttamente collegate. Questo è uno dei motivi per cui le relazioni tra indici climatici a bassa frequenza richiedono particolare cautela. Due processi caratterizzati da persistenza possono attraversare simultaneamente lunghi periodi positivi o negativi e generare un’elevata correlazione pur senza una connessione dinamica immediata. Il problema diventa ancora più grave in presenza di trend comuni, come quelli determinati dal riscaldamento globale: due variabili indipendenti ma entrambe crescenti possono risultare fortemente correlate semplicemente perché condividono una tendenza temporale. Per questo motivo la correzione dell’autocorrelazione costituisce soltanto uno dei livelli necessari di controllo statistico; l’interpretazione causale deve essere sostenuta da esperimenti dinamici, analisi lead–lag e verifiche indipendenti.
Nel presente studio questa cautela è particolarmente ben affrontata dalla struttura complessiva dell’analisi. La relazione ALSST–NAO non viene infatti interpretata sulla base di un singolo coefficiente di correlazione osservato. Gli autori confrontano rianalisi, sistemi stagionali, DCPP, esperimenti CESM2 Pacific Pacemaker, simulazioni storiche CMIP6, large ensemble e modello XRO2. In altre parole, la correzione della dimensione effettiva del campione rende più affidabile l’inferenza statistica all’interno delle osservazioni, mentre gli strumenti modellistici forniscono evidenze indipendenti sulla plausibilità fisica del meccanismo. Questo tipo di triangolazione è metodologicamente molto più robusto rispetto all’attribuzione di significato causale a una singola correlazione statisticamente significativa.
Un aspetto importante riguarda inoltre il significato stesso del valore di probabilità. Un risultato statisticamente significativo non misura la forza fisica del legame, né la probabilità che l’ipotesi scientifica sia vera. Esso indica quanto sarebbe insolito ottenere un risultato almeno altrettanto estremo assumendo una specifica ipotesi nulla e le condizioni statistiche del test. Se il numero effettivo di osservazioni viene sovrastimato, anche questa probabilità viene sottostimata artificialmente. La correzione di Bretherton serve precisamente a evitare tale situazione adattando i gradi di libertà alla persistenza temporale delle serie.
La differenza fra numerosità nominale ed effettiva acquisisce particolare importanza nei sottocampioni CP El Niño e CP La Niña, perché entrambi comprendono soltanto 18 eventi. Con campioni di queste dimensioni, uno o due eventi estremi possono influenzare significativamente la correlazione. Il problema non può essere eliminato completamente attraverso la correzione dell’autocorrelazione: essa valuta la dipendenza temporale, non la sensibilità a valori anomali o a singoli eventi ad alta leva statistica. È quindi importante che risultati di questo tipo vengano accompagnati da ulteriori analisi, come bootstrap, leave-one-out, esperimenti indipendenti e large ensemble. Lo studio utilizza effettivamente molte di queste strategie in altre sezioni, rafforzando la conclusione secondo cui l’asimmetria CP El Niño–CP La Niña non dipende esclusivamente da poche osservazioni.
La dimensione effettiva di 64,05 per il periodo complessivo mostra che il test sulla relazione NAO–ALSST a lungo termine dispone di una base statistica relativamente ampia. Tuttavia, il passaggio ai sottocampioni ENSO riduce inevitabilmente la potenza statistica. Durante CP El Niño la numerosità effettiva rimane sostanzialmente uguale ai 18 casi disponibili, mentre durante CP La Niña scende a circa 15,79. Questa differenza contribuisce a spiegare perché correlazioni di ampiezza comparabile possano avere livelli di significatività differenti nei due sottogruppi: non conta soltanto il coefficiente di correlazione, ma anche il numero di informazioni indipendenti su cui esso viene calcolato.
È inoltre utile osservare che l’autocorrelazione lag-1 rappresenta un’approssimazione relativamente compatta della struttura temporale delle serie. In un processo ideale dominato da una persistenza di primo ordine, essa può descrivere gran parte della memoria statistica. Le serie climatiche reali possono tuttavia presentare dipendenze a più ritardi, oscillazioni quasi periodiche e componenti decadali. Bretherton et al. sottolineano più in generale che la determinazione dei gradi di libertà effettivi deve essere interpretata nel contesto della struttura di covarianza del sistema e non come un valore assoluto completamente indipendente dalle assunzioni adottate. Per questo motivo, la dimensione effettiva del campione dovrebbe essere vista come una correzione fisicamente e statisticamente motivata dell’inferenza, non come una misura perfetta dell’intera complessità temporale della variabilità climatica.
Nel caso dell’ALSST, questa considerazione è particolarmente pertinente perché la regione possiede variabilità interannuale e decadale. Se una parte importante dello spettro si concentra su periodi superiori a pochi anni, la sola autocorrelazione lag-1 potrebbe non catturare completamente la memoria della serie. Approcci basati sull’intera funzione di autocorrelazione, sullo spettro o sulle serie surrogate possono quindi rappresentare utili verifiche complementari. Il metodo proposto da Ebisuzaki è stato sviluppato precisamente per affrontare situazioni nelle quali la correlazione seriale non può essere adeguatamente rappresentata da una semplice ipotesi di indipendenza, preservando le proprietà spettrali della serie durante la costruzione della distribuzione nulla.
D’altra parte, una correzione eccessivamente aggressiva può essere altrettanto problematica. Se la variabilità a bassa frequenza rappresenta realmente il meccanismo fisico attraverso cui due componenti del sistema climatico interagiscono, rimuoverla mediante differenziazione o detrending indiscriminato può trasformare un segnale climaticamente significativo in rumore. Pyper e Peterman hanno mostrato proprio come la rimozione preventiva dell’autocorrelazione possa aumentare gli errori di secondo tipo, cioè la probabilità di non rilevare una relazione reale, quando la covariabilità si manifesta prevalentemente alle basse frequenze. Questa osservazione è particolarmente importante nello studio delle teleconnessioni oceano-atmosfera, dove la memoria oceanica non rappresenta un fastidio statistico da eliminare, ma spesso una parte fondamentale del meccanismo di prevedibilità.
Dal punto di vista dinamico, i risultati sull’autocorrelazione rafforzano inoltre l’idea che la relazione CP El Niño–ALSST–NAO sia diversa da quella osservata durante CP La Niña. Durante CP El Niño, la quasi assenza di persistenza lag-1 indica che la teleconnessione identificata non emerge perché le anomalie si trascinano meccanicamente da un evento all’altro. Piuttosto, ogni inverno CP El Niño sembra rappresentare una nuova realizzazione di condizioni nelle quali il Pacifico centrale può organizzare il collegamento tra regione aleutinica e Atlantico settentrionale. Durante CP La Niña, la maggiore persistenza delle SST aleutiniche suggerisce invece una componente oceanica più lenta, potenzialmente connessa alla variabilità interna del Pacifico settentrionale. Questa differenza è coerente con il più ampio risultato dello studio secondo cui CP El Niño e CP La Niña non costituiscono semplicemente due fasi opposte di una teleconnessione lineare.
È importante sottolineare che la correzione per autocorrelazione rende generalmente il test più conservativo quando entrambe le serie sono persistentemente autocorrelate. Nel caso CP La Niña, la riduzione da 18 a circa 15,79 osservazioni effettive aumenta la soglia che una correlazione deve superare per essere considerata significativa. Se la correzione non fosse applicata, il test tratterebbe tutti i 18 eventi come completamente indipendenti e produrrebbe valori di probabilità leggermente troppo piccoli. Nel periodo completo l’effetto è minore perché l’autocorrelazione della NAO è molto debole e quella ALSST soltanto moderata; negli anni CP El Niño è praticamente nullo. Questa differenza dimostra perché non sia corretto utilizzare automaticamente lo stesso numero di gradi di libertà per tutti i sottocampioni.
Il metodo adottato offre inoltre un interessante collegamento con la nozione di predictability. Una serie fortemente autocorrelata contiene memoria, e la memoria è una delle condizioni necessarie affinché esista prevedibilità temporale. Tuttavia, una maggiore autocorrelazione non equivale automaticamente a una maggiore capacità di prevedere un’altra variabile. La ALSST può essere persistente senza che tale persistenza si traduca in una relazione utile con la NAO. In termini statistici, proprio la memoria che offre una potenziale sorgente previsionale riduce contemporaneamente il numero delle osservazioni indipendenti disponibili per dimostrare l’esistenza della relazione. Si tratta di una caratteristica tipica della climatologia: i processi lenti sono più prevedibili, ma richiedono serie più lunghe per essere caratterizzati statisticamente con la stessa confidenza di processi meno persistenti.
Questo paradosso apparente è particolarmente evidente nei fenomeni decadali. Una serie di settant’anni può contenere settanta valori annuali ma soltanto poche oscillazioni veramente indipendenti se il fenomeno varia su una scala di vent’anni. La quantità di dati nominale può quindi dare un’impressione ingannevole della reale informazione statistica disponibile. Il concetto di dimensione effettiva del campione nasce precisamente dall’esigenza di tradurre questa realtà fisica in una quantità utilizzabile nei test inferenziali.
Nel complesso, la procedura impiegata nello studio rappresenta quindi una correzione statisticamente necessaria e fisicamente coerente. Per il periodo 1959–2025, la persistenza relativamente modesta riduce il campione nominale di 67 anni a circa 64 osservazioni indipendenti. Durante CP El Niño, le autocorrelazioni quasi nulle lasciano sostanzialmente invariato il campione di 18 eventi, mentre durante CP La Niña la maggiore memoria, soprattutto delle ALSST, riduce l’informazione indipendente a circa 15,8 eventi. Questi valori dimostrano che l’effetto dell’autocorrelazione non è uniforme nelle diverse condizioni climatiche e deve essere valutato separatamente anziché assunto costante.
L’elemento scientificamente più rilevante è che la forte teleconnessione ALSST–NAO osservata durante CP El Niño non sembra dipendere da un’artificiale inflazione dei gradi di libertà prodotta dalla persistenza seriale. Al contrario, la correzione mostra che gli eventi CP El Niño sono quasi indipendenti dal punto di vista dell’autocorrelazione al primo ritardo. La maggiore persistenza delle ALSST durante CP La Niña impone invece una correzione più consistente e aumenta l’incertezza statistica delle relazioni calcolate in quella fase. Questa differenza si integra perfettamente con il quadro generale dello studio, nel quale CP El Niño emerge come una configurazione capace di attivare episodicamente una teleconnessione Pacifico–Atlantico relativamente coerente, mentre CP La Niña appare maggiormente influenzata da variabilità persistente propria del Pacifico settentrionale.
La significatività statistica deve tuttavia rimanere distinta dalla significatività dinamica. Un coefficiente può essere statisticamente significativo ma fisicamente poco importante, così come un meccanismo fisicamente plausibile può non raggiungere le soglie convenzionali di significatività quando il campione è piccolo. Per questo motivo il valore principale dell’analisi non risiede nell’ottenere un determinato valore di probabilità, ma nel mostrare che la relazione rimane coerente dopo avere corretto i gradi di libertà, che compare attraverso dataset indipendenti e che può essere riprodotta da esperimenti modellistici capaci di isolare il forcing del Pacifico tropicale. La procedura di Bretherton rappresenta quindi una componente di un sistema più ampio di verifica della robustezza, insieme a cross-validation, large ensemble, Pacemaker e confronti multi-modello.
In definitiva, questa sezione metodologica evidenzia uno dei principi fondamentali dell’analisi climatica moderna: il numero di anni presenti in una serie non coincide necessariamente con il numero di informazioni indipendenti disponibili. La memoria del sistema climatico, essenziale per la prevedibilità, deve essere contemporaneamente trattata come una fonte di dipendenza statistica. La correzione mediante dimensione effettiva del campione consente di preservare la variabilità fisicamente rilevante senza attribuirle un’eccessiva quantità di informazione indipendente, fornendo una base più rigorosa per valutare la relazione NAO–ALSST. L’applicazione separata alle diverse fasi del CP-ENSO mostra inoltre che la struttura temporale della variabilità cambia sensibilmente tra CP El Niño e CP La Niña, rafforzando ulteriormente l’idea che le due fasi non possano essere considerate semplici immagini speculari dello stesso processo. Nel contesto dell’intero studio, la correzione dell’autocorrelazione contribuisce quindi a dimostrare che la maggiore prevedibilità della NAO durante CP El Niño non è soltanto un risultato statisticamente apparente, ma si inserisce in una teleconnessione Pacifico–Atlantico che sopravvive a un trattamento più realistico dei gradi di libertà climatici.
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