Onda di caldo in Antartide: Un’analisi rapida dell’ondata di caldo record registrata a Dome C nel mese di marzo 2022

Onda di caldo in Antartide: Un’analisi rapida dell’ondata di caldo record registrata a Dome C nel mese di marzo 2022

Dome C (conosciuta anche come Dome Circe, Dome Charlie (per gli statunitensi) o Dome Concordia (per italiani e francesi)), è una cima di 3233 m s.l.m. situata nel Plateau Antartico, a circa 1100 km dalla base australiana Casey Station e 1200 km da quella italiana Mario Zucchelli. A Dome C è presente la stazione internazionale Concordia, operata in collaborazione da Francia e Italia.Nel 1980, fu posizionata in situ una stazione meteorologica automatica, battezzata Dome C (74°30′S 123°00′E, 3280 m), che registrò la temperatura minima rimasta a lungo record dell’area (-84,6 °C, il 26 agosto 1982); nel 1995 la stazione fu spostata a qualche decina di chilometri (75°07′S 123°22′E, 3250 m) e ribattezzata Dome C II: tuttora operativa, ha misurato una temperatura minima di -83,2 °C (13 agosto 2010), mentre la temperatura minima misurata alla stazione Concordia è stata di -84,7 °C (13 agosto 2010). Questi estremi, tipici del Plateau Antartico orientale, si raggiungono di norma verso la fine del semestre invernale (aprile – settembre), mentre il dato medio annuale si colloca a -52,7 °C; le precipitazioni nevose variano, invece, dai 2 ai 10 cm: tutte condizioni favorevoli, oltre che per gli studi di climatologia, sismologia e fisica dell’atmosfera dell’Antartide, anche per verificare l’adattamento umano in condizioni climatiche estreme. Il sito si presta, in modo eccellente, anche alle osservazioni astronomiche grazie all’atmosfera relativamente tersa e calma e garantisce un seeing medio di 0,3 secondi d’arco al di sopra dei 30 m

Il 18 marzo 2022, un sito remoto sull’altopiano antartico conosciuto come “Dome C”, situato a 3.233 metri sul livello del mare, ha registrato una temperatura massima giornaliera di -10,1 °C (+13,8 °F). Utilizzando il record storico delle temperature fornito da Berkeley Earth, si è calcolato che la temperatura massima tipica del 18 marzo è di -48.6 °C (-55.5 °F). Quindi, questa lettura era 38,5 °C (69,3°F) più calda della temperatura media storica per questo giorno .Con 38,5°C (69,3°F) sopra la norma, questo sembra essere un nuovo record mondiale per il più grande surplus di temperatura sopra la norma mai misurato in una stazione meteorologica ufficiale.Il tempo e il clima non sono la stessa cosa, ma il riscaldamento globale può influenzare la frequenza degli eventi estremi. Quindi, è utile caratterizzare tali eventi e cercare di capire le possibili relazioni con il riscaldamento causato dall’uomo. Questo lavoro è necessario per creare efficaci politiche di mitigazione del riscaldamento globale e strategie di adattamento. L’attribuzione di eventi estremi al cambiamento climatico – o meno – è un campo emergente nella scienza del clima che utilizza registri storici di temperatura come quello di Berkeley Earth, insieme ad analisi statistiche approfondite e modellazione, per valutare la probabilità che un evento meteorologico estremo si verifichi con e senza il contributo del riscaldamento antropogenico.

L’ondata di caldo che ha colpito l’altopiano antartico è durata ~8 giorni e ha raggiunto un picco di quasi 40 °C sopra la media. Questa misurazione di cui sopra, effettuata vicino alla stazione di ricerca con equipaggio a Dome C, è supportata da un gran numero di prove che la confermano. È stata ampiamente prevista nelle previsioni meteorologiche ed è stata vista sia dalle stazioni meteorologiche con equipaggio che da quelle senza equipaggio.

Una previsione meteorologica prodotta da GFS durante l’evento, che mostra un’ampia regione con anomalie di temperatura previste sopra i 32 °C.

Più significativamente, le misurazioni della temperatura dalla stazione con equipaggio a Vostok, a 560 km di distanza da Dome C, hanno anche registrato una straordinaria ondata di caldo contemporaneamente agli osservatori a terra presso Dome C.https://twitter.com/PeteScientist/status/1506001406603444230

Questa ondata di caldo che ha colpito l’Antartide sembra aver stabilito un nuovo record mondiale riguardo al più grande superamento della temperatura rispetto ai valori normali. Non c’è un’agenzia internazionale che traccia ufficialmente i record per gli aumenti di temperatura sopra la norma. Quindi è stato necessario rivedere in modo indipendente tutti i dati delle stazioni disponibili. Berkeley Earth, che già aggrega dati meteorologici da molte fonti, è stata in grado di fare questa analisi. Abbiamo esaminato i dati storici della temperatura di circa 50.000 stazioni meteorologiche. Di queste, circa ~20.000 avevano una storia abbastanza lunga di temperature elevate giornaliere per poter supportare la comparazione. Di queste, 440 stazioni non hanno mai osservato una temperatura superiore alla norma di 30 °C (54 °F). Solo una manciata di località, tutte situate a latitudini settentrionali , avevano precedentemente riportato un eccesso di 35 °C (63 °F). Tutti questi sono stati esaminati manualmente e non sono state identificate precedenti misurazioni plausibili di 37 °C (67 °F) sopra la norma. Anche una ricerca simile condotta da Maximiliano Herrera non è riuscita a identificare alcun precedente eccesso di temperatura di 37 °C (67 °F) sopra la norma. Inoltre, le indagini di altri colleghi non hanno identificato altri eventi noti di ondate di caldo che hanno raggiunto più di 37 °C (67 °F) sopra la norma.

Di conseguenza, i 38,5°C (69,3°F) sopra la norma osservati a Dome C sembrano essere un nuovo record mondiale. A causa dei processi fisici coinvolti, ondate di calore di questa portata sarebbero davvero possibili solo alle estreme latitudini settentrionali o meridionali durante i periodi in cui ci si aspetterebbe normalmente aria molto fredda. A latitudini più basse con climi più caldi, la maggiore capacità termica dell’aria più calda impedirebbe probabilmente anomalie maggiori di 35 °C. Come paragone, la sbalorditiva temperatura massima record di 112°F (44,4°C) registrata a Portland, Ore, il 27 giugno 2021, durante la storica ondata di caldo nel nord-ovest del Pacifico era “solo” circa 20°C sopra la media. Infatti, tra i pochi casi che esistono di temperature elevate plausibili sopra i 35°C sopra la media, cinque siti sono in Siberia e tre in Canada, tutti su terreni vicini o sopra il Circolo Polare Artico. La lettura del picco alla stazione Vostok, in Antartide, sarebbe stata anche un record mondiale se la misurazione di Dome C non fosse avvenuta lo stesso giorno. La temperatura massima di Vostok di -17,7 °C (+0,1 °F), è 37,2 °C (67,0 °F) in eccesso rispetto alla temperatura prevista per questo periodo dell’anno. Possiamo escludere definitivamente che un record di eccesso più alto non sia mai stato stabilito altrove? No, non possiamo. Ma sulla base dei dati a nostra disposizione, questa ondata di calore in Antartide sembra aver prodotto l’eccesso più estremo che l’uomo abbia mai misurato direttamente.

Potenziare la rete di strumentazione con ulteriori stazioni di temperatura di lunga durata a queste latitudini estreme sia in Antartide che sopra il Circolo Polare Artico fornirebbe dati preziosi e potrebbe forse identificare altri eventi simili.

Assicurare un finanziamento adeguato sia per l’installazione dell’hardware che per la successiva manutenzione delle stazioni meteorologiche in questi ambienti estremi è stato storicamente difficile, anche se il cambiamento climatico negli ambienti polari è estremamente importante per quanto riguarda l’aumento del livello del mare e altri rischi.

L’ondata di caldo antartico è stata il risultato di una confluenza di processi fisici complessi e gli scienziati lavoreranno per qualche tempo per comprendere appieno come questi processi abbiano interagito per generare questo particolare evento . Tuttavia, quello che sappiamo è che una serie di fenomeni meteorologici erano presenti intorno al continente antartico, tutti hanno contribuito in qualche modo a creare le condizioni per la genesi di questo evento da record.

La circolazione atmosferica ha trasportato aria dall’Oceano Meridionale all’Antartide

Questa particolare ondata di caldo è stata inizialmente innescata da una fluttuazione nella circolazione atmosferica su larga scala che ha reindirizzato aria calda dall’Oceano Meridionale sull’altopiano antartico. Tali condizioni, che riflettono una corrente a getto ondulata o instabile, si verificano di tanto in tanto e in questo contesto sarebbero spesso associate alle ondate di calore.

L’aria calda ha portato con sé un “fiume atmosferico” “atmospheric river”

Un fiume atmosferico è una banda lunga e relativamente stretta di aria satura di umidità. Si formano spesso sugli oceani e possono portare alti livelli di precipitazioni quando interagiscono con la terraferma. I fiumi atmosferici sono fenomeni meteorologici ben strutturati, anche se sono ancora relativamente rari. In qualsiasi punto dell’Oceano Meridionale, un fiume atmosferico è presente solo ~1% del tempo.

La presenza di un tale fiume atmosferico nell’aria che è stata deviata verso l’Antartide ha giocato un ruolo fondamentale nel raggiungimento del record osservato. L’aria umida ha una capacità termica molto più alta dell’aria secca, il che significa che ha un potenziale molto maggiore di trasferire calore.

Una “cupola di calore” ha bloccato quest’aria calda e umida sul continente.

Dopo aver spostato la massa d’aria calda e umida sull’altopiano antartico, i modelli di circolazione su larga scala sono cambiati nuovamente. Questo ha causato uno stallo della massa d’aria sull’altopiano antartico. Un forte sistema di alta pressione bloccante si è formato sull’Antartide orientale, impedendo al calore e all’umidità di fuoriuscire. Questa pausa ha permesso al calore del fiume atmosferico – che inizialmente si trovava soprattutto a quote più alte – di avere il tempo necessario per mescolarsi alla superficie, portando a temperature significative a livello superficiale.

L’aria secca e fredda ha una bassa conducibilità termica

L’altopiano antartico ha un’aria fredda e secca e una bassa conduttività termica sulla sua superficie. Questo significa che generalmente richiede meno energia per “riscaldarsi” che in altre parti del mondo e grandi sbalzi di temperatura si verificano con più facilità in questo luogo. Simili sbalzi di temperatura non sarebbero possibili in altre parti del mondo.

Una follia di marzo

Marzo corrisponde all’autunno che si registra nel continente antartico; durante questo periodo dell’anno le temperature generalmente scendono in modo repentino. Tuttavia, la temperatura dell’acqua dell’Oceano del Sud è ancora prossima alla sua temperatura massima di fine estate durante questo periodo. Questo crea un contrasto di temperatura estremamente grande e naturale tra l’oceano e il continente. In questo periodo dell’anno, un movimento d’aria dall’Oceano del Sud verso l’altopiano antartico ha quasi il massimo potenziale di riscaldamento possibile.

Minimo record di ghiaccio marino: è stato osservato, ma la relazione causa-effetto non è chiara in questo momento…

Un’altra caratteristica presente, o piuttosto assente, durante questa ondata di caldo: Il ghiaccio marino in Antartide è stato vicino al suo minimo storico, avendo raggiunto il suo minimo storico meno di un mese prima. Queste condizioni di ghiaccio marino anormalmente basso possono aver influenzato le temperature dell’oceano o i modelli di circolazione contribuendo alla formazione di questa particolare ondata di calore, anche se sono necessari ulteriori studi per comprendere appieno queste dinamiche.

Dati storici e analisi statistica preliminare

Le registrazioni storiche della temperatura sono essenziali per studiare la natura degli eventi estremi, un primo passo necessario per determinare gli impatti del cambiamento climatico sui modelli meteorologici estremi. Per analizzare la natura estrema di questo evento, è possibile innanzitutto valutare la distribuzione delle anomalie di temperatura di marzo rispetto alle medie storiche. Record storici più lunghi sarebbero utili per questa analisi, ma utilizzando i ~30 anni di dati storici di temperatura disponibili da Dome C, siamo in grado di produrre quanto segue:

La distribuzione della temperatura risulta già asimmetrica verso il lato alto, un effetto che diventa davvero estremo se si includono le osservazioni della temperatura del 2022. Se si finge che questa sia una distribuzione normale, la deviazione standard è di circa 5,5, e il picco del 2022 sarebbe un evento di 7-sigma. (Sempre per confronto, le temperature record registrate a Lytton, BC e Portland, OR durante l’ondata di caldo della scorsa estate nel Nord-ovest del Pacifico https://abcnews.go.com/US/climate-change-historic-heatwaves-1000-years-experts/story?id=78580678 sono state stimate come eventi di 4 e 5-sigma, rispettivamente)https://twitter.com/RARohde/status/1410296981789020160.

Ma anche prima dell’ondata di calore antartico del 2022, questa distribuzione risultava un po’ sbilanciata verso l’alto, quindi è utile un’ulteriore analisi. Invece di guardare l’intera distribuzione, considereremo l’anomalia di marzo più alta di ogni anno attraverso la lente della teoria dei valori estremi.

La teoria dei valori estremi o analisi dei valori estremi https://en.wikipedia.org/wiki/Extreme_value_theory è una tecnica statistica che valuta l’estremizzazione degli estremi; dato un insieme ordinato di dati, la teoria dei valori estremi può aiutarci a stimare la probabilità di eventi che sono più estremi di quelli osservati in precedenza.

Usando questo approccio, un grafico delle anomalie di temperatura di picco annuali a marzo rispetto alla frequenza degli eventi ci dà un modo diverso di capire la probabilità dell’anomalia di temperatura osservata a marzo 2022.

In questo caso, i 30 anni precedenti presso Dome C suggeriscono che un evento di riscaldamento come quello appena registrato potrebbe verificarsi naturalmente ogni 200 anni (con grande incertezza).

Un evento una volta ogni 200 anni sarebbe ancora abbastanza raro e inaspettato, ma non impossibile. Fino a che punto questo evento sia stato un prodotto del caso, o reso più probabile a causa del cambiamento climatico, o un prodotto di altri fattori in gioco, non possiamo davvero dirlo in questo momento solo sulla base di analisi statistiche.

I modelli climatici, pur essendo strumenti imperfetti, possono anche aiutare a fornire alcune informazioni.

Un’analisi iniziale di un grande insieme di simulazioni climatiche condotta dallo scienziato del clima Dr. Flavio Lehner ha restituito alcuni eventi con un comportamento simile, suggerendo che i modelli possono essere uno strumento utile per capire la probabilità e la meccanica di questi eventi atmosferici di ondate di calore. Sarà necessario altro lavoro per stabilire con certezza come i modelli riescano davvero a riprodurre dinamiche simili e stabilire la loro frequenza, anche se sembra che il tasso di accadimento non sia più di una volta in almeno diverse centinaia di anni simulati.

Legami con il riscaldamento globale

Le temperature estreme che si sono verificate in Antartide hanno costituito un evento straordinario. Potrebbe essere semplicemente un evento unico nella vita, un’anomalia statistica dato il limitato registro storico di dati di temperatura verificati disponibili per le regioni polari. Ma potrebbe anche dipendere dal cambiamento climatico in modi che gli scienziati del clima cercheranno di capire nelle prossime settimane e mesi.

Per capire fino a che punto il cambiamento climatico antropogenico sia stato coinvolto nella nascita di questa ondata di calore da record, gli scienziati probabilmente condurranno una valutazione approfondita utilizzando modelli climatici e altre analisi statistiche per stimare la probabilità che questo evento possa essersi verificato con o senza il contributo del riscaldamento dovuto ai gas serra. Da lì determineranno se l’ondata di caldo antartico può essere attribuita al riscaldamento globale o se è più probabile che sia un’anomalia statistica. Questa analisi richiederà del tempo.

Mentre la relazione tra questo particolare evento di calore e il riscaldamento antropogenico rimane sotto indagine, la correlazione tra il riscaldamento globale e la perdita di ghiaccio marino nelle regioni polari è chiaramente definita e ben compresa. In più, all’incirca nello stesso periodo di questa ondata di calore, una piattaforma di ghiaccio nell’Antartide orientale grande come New York City è crollata https://apnews.com/article/climate-science-new-york-new-york-city-antarctica-4f5f1817bffd632e48e845d4638cc237 . Questa è la prima volta che una piattaforma di ghiaccio è crollata in una regione in precedenza stabile dell’Antartide orientale. Questa piattaforma di ghiaccio, che probabilmente è stata stabile per migliaia di anni, era già in declino a causa del riscaldamento globale. Tuttavia, l’ondata di calore potrebbe aver provocato il cedimento definitivo.

Come continente, la temperatura media in Antartide è aumentata a circa la metà del tasso della media terrestre globale, rendendolo il continente che si sta riscaldando più lentamente. Inoltre, la variabilità di anno in anno gioca ancora un ruolo importante nelle dinamiche antartiche. In particolare, la stazione del Polo Sud https://www.washingtonpost.com/weather/2021/10/01/south-pole-coldest-winter-record/ ha registrato il suo inverno più freddo solo un anno fa. Questo contrasta con il rapido riscaldamento (e la conseguente perdita di ghiaccio marino artico) osservato a nord del Circolo Polare Artico, dove le temperature stanno aumentando a circa quattro volte il tasso della media globale. Mentre la situazione in Antartide è complessa, la tendenza a lungo termine è orientata verso il riscaldamento. In particolare, alcune aree come la penisola antartica hanno visto un riscaldamento piuttosto rapido.

Di tutti i fenomeni meteorologici estremi, le ondate di calore sono considerate le più strettamente correlate al riscaldamento globale perché le alte temperature spesso seguono direttamente gli aumenti delle temperature medie. L’analisi di attribuzione condotta dal gruppo World Weather Attribution ha determinato che l’ondata di calore del nord-ovest del Pacifico avvenuta nel giugno 2021, e l’ondata di calore siberiana del giugno 2020, sarebbero state praticamente impossibili se non fosse stato per i contributi del riscaldamento antropogenico. A prima vista, la relazione con l’ondata di calore in Antartide sembra meno chiara a causa delle complicate dinamiche in gioco.Di tutti gli ambienti sulla Terra, l’Antartide è tra i meno accessibili allo studio. La recente ondata di calore ha cambiato profondamente il nostro modo di percepire ciò che è possibile nel tempo antartico. Che si tratti di un caso fortuito o di un segno delle cose a venire, non possiamo saperlo. Tuttavia, dobbiamo certamente prestare attenzione a ciò che sta accadendo in Antartide e investire le risorse per mantenere registrazioni climatiche a lungo termine in quell’ambiente.

http://berkeleyearth.org/antarctic-heatwave-rapid-attribution-review-dome-c-record/

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