Quando si parla di riscaldamento europeo in stagione fredda, di solito si ragiona “in media”: quanto aumenta la temperatura tra novembre e marzo, come cambiano le ondate di freddo, che fine fa la variabilità. Questo lavoro di Rantanen, Lee e Aalto fa un passaggio in più, e secondo me è il punto davvero interessante: invece di guardare solo la tendenza stagionale complessiva, entra dentro i grandi “tipi di circolazione” che organizzano il tempo sull’Europa, i cosiddetti weather regimes euro-atlantici. Parliamo del classico quartetto usato spesso anche in ambito operativo: NAO+, NAO–, Atlantic Ridge (AR) e Scandinavian Blocking (SB). Non sono etichette decorative: sono configurazioni ricorrenti della circolazione a grande scala, con firme tipiche su geopotenziale e venti, e soprattutto con “origini” diverse delle masse d’aria che arrivano sul continente.
L’idea fisica di fondo è quasi intuitiva: se l’Artico si sta scaldando più rapidamente delle medie latitudini (Artic Amplification), allora i regimi che favoriscono afflussi da nord dovrebbero mostrare un riscaldamento più marcato rispetto a quelli dominati da flussi oceanici atlantici più lenti a riscaldarsi. Ed è esattamente quello che gli autori documentano, in modo quantitativo, usando la stagione fredda NDJFM (novembre–marzo) nel periodo 1980–2022. In quel campione, la frequenza media dei regimi è nell’ordine di grandezza che ci aspettiamo: NAO+ circa un terzo dei giorni, NAO– circa un quinto, SB e AR a completare il resto.
Il risultato “chiave” è asimmetrico e, per certi versi, controintuitivo: in ampie porzioni dell’Europa settentrionale il regime mediamente più freddo (NAO–, quello che più spesso veicola masse d’aria artiche) è anche quello che si sta scaldando più rapidamente. Nel dominio di “northern Europe” (definito secondo la regionalizzazione IPCC), la tendenza media di stagione fredda è circa 0,56 °C/decennio, ma in NAO– sale a ~0,69 °C/decennio (circa +25% rispetto alla media stagionale), mentre in NAO+ scende a ~0,43 °C/decennio (e la differenza NAO– vs NAO+ arriva a ~+60% in termini relativi). Tradotto in modo semplice: le giornate “da NAO–” oggi risultano mediamente diversi gradi più miti rispetto all’inizio della serie, e stanno recuperando calore molto più in fretta delle giornate “da NAO+”.
Perché NAO+ si scalda più lentamente in tante aree? La spiegazione proposta è molto concreta e legata all’avvezione: nel pattern NAO+ gran parte dell’aria al suolo proviene dall’oceano, che ha inerzia termica e tende a riscaldarsi più lentamente della terraferma; quindi il “pacchetto d’aria” che arriva in Europa in quel regime porta con sé un trend più debole. Gli autori richiamano anche il tema del North Atlantic warming hole come possibile contributo regionale a un riscaldamento relativamente attenuato tra Regno Unito/Irlanda e porzioni dell’Atlantico vicino. Al contrario, quando la circolazione favorisce traiettorie più continentali o polari (come in NAO–, e in certe aree anche in SB), l’aria che raggiunge l’Europa ha alle spalle superfici che si stanno scaldando più velocemente, e l’effetto si vede.
C’è poi un aspetto che a me sembra ancora più “operativo”: questa asimmetria non è uniforme, perché ogni regime ha una geometria diversa e quindi “sposta” le zone dove l’avvezione è più terrestre, più oceanica o più artica. Nel lavoro emerge, ad esempio, che SB può mostrare tendenze localmente molto elevate in Europa centrale (in certe aree anche oltre 0,4 °C/decennio più della media stagionale), mentre altrove il segnale è diverso. Il messaggio è che il trend termico non è solo “quanto aumenta la temperatura media”, ma anche “in quali configurazioni sinottiche” e “con quali traiettorie delle masse d’aria” quel riscaldamento si materializza.
Infine, il ponte con la variabilità sub-stagionale: se i regimi più freddi si scaldano più in fretta dei regimi più miti, la distribuzione delle temperature tende a “stringersi” dal lato freddo, e questo aiuta a spiegare perché diversi studi trovano una diminuzione della variabilità intrastagionale in stagione fredda alle medie-alte latitudini. In altre parole, non serve immaginare per forza un mondo con la stessa dinamica ma traslata verso temperature più alte: basta che si scaldi più rapidamente ciò che prima rappresentava l’estremo freddo (o comunque il ramo “northerly”). È una chiave di lettura coerente con l’idea che l’Artic Amplification riduca i contrasti meridionali e, in media, attenui l’ampiezza delle oscillazioni termiche su scala di settimane, pur con tutta la complessità del ruolo della circolazione e della variabilità interna.
Introduzione: perché ha senso misurare il riscaldamento “per regimi” e non solo in media stagionale
Nel Nord Europa la variabilità delle temperature invernali, su scale che vanno da poche settimane fino alla stagione intera (il classico sub-stagionale-stagionale), non è un rumore di fondo: è in gran parte il riflesso diretto di come si dispone la circolazione troposferica su larga scala. Quando questa circolazione cambia assetto, cambia anche la provenienza delle masse d’aria, e con essa cambiano temperatura e precipitazioni percepite al suolo. È un punto che, in meteorologia operativa, si vede quasi “a colpo d’occhio” sulle mappe, ma qui viene messo al centro con un taglio più climatico: capire come i grandi pattern euro-atlantici modulino non soltanto l’inverno “di quel momento”, ma persino il modo in cui l’inverno si sta riscaldando nel lungo periodo.
Un esempio classico è la North Atlantic Oscillation. È ben documentato che la fase positiva della NAO tende a favorire inverni più miti e più umidi del normale su ampie porzioni dell’Europa settentrionale, perché rafforza il flusso zonale atlantico e aumenta l’influenza oceanica sulle masse d’aria che entrano nel continente. In tempi recenti, l’inverno 2019/2020 è stato spesso richiamato come caso scuola: Regno Unito e Fennoscandia hanno sperimentato condizioni insolitamente calde e piovose in associazione a una fase positiva persistente della NAO e della strettamente collegata Arctic Oscillation (AO). Al contrario, quando la NAO vira in fase negativa, la circolazione tende più facilmente a “rompere” lo scorrimento zonale e a favorire configurazioni con afflussi più continentali o più settentrionali: nel Nord Europa questo si traduce spesso in condizioni più fredde e più secche della norma, e la cosa è vera sia su scala stagionale sia su scala sub-stagionale, cioè anche in finestre di qualche settimana. Accanto alla NAO, un altro tassello importante è il blocco scandinavo (Scandinavian Blocking) nella sua fase positiva: come pattern troposferico è particolarmente efficace nel modulare episodi di freddo severo invernale sull’Europa nord-occidentale, proprio perché può riorientare le traiettorie delle masse d’aria e sostenere persistenze sinottiche favorevoli al raffreddamento.
A questo punto entra in gioco un passaggio che spesso si sottovaluta: non è solo la variabilità “anno per anno” a dipendere dalla circolazione; anche i trend regionali di temperatura possono essere modulati dalla circolazione, e perfino in modo diverso a seconda della direzione di provenienza delle masse d’aria. In altre parole, non basta dire “l’inverno si scalda”: bisogna chiedersi con quali flussi si scalda di più, e con quali si scalda di meno. Studi citati dagli autori mostrano, ad esempio, che in aree del Nord-Est europeo la variazione termica osservata dipende dalla direzione d’arrivo delle masse d’aria: alcune traiettorie possono mostrare un riscaldamento marcato, altre un riscaldamento più debole, e in casi specifici persino un segnale di lieve raffreddamento relativo. L’interpretazione proposta in letteratura è che la frequenza e la persistenza di certi assetti circolatori (inclusi pattern riconducibili a NAO−) possano “pesare” sui trend mensili, amplificando il riscaldamento in alcune fasi della stagione fredda e rallentandolo in altre.
Per descrivere in modo sintetico ma fisicamente coerente questa variabilità della circolazione euro-atlantica, un approccio molto usato è quello dei weather regimes basati su clustering. L’idea è individuare stati ricorrenti e relativamente persistenti del flusso atmosferico, cioè configurazioni che non sono semplicemente “un numero” come un indice, ma pattern spaziali completi (tipicamente costruiti su anomalie di geopotenziale a 500 hPa). È un’impostazione che, concettualmente, mira a catturare regimi quasi-stazionari e ricorrenti, più vicini ai veri assetti di flusso rispetto a singole EOF considerate isolatamente. Nel dominio Nord Atlantico–Europa, molti lavori convergono su una classificazione in quattro regimi principali in inverno, spesso identificati come NAO+, NAO−, Atlantic Ridge e Scandinavian Blocking, e la robustezza di questa “quaterna” rispetto a dataset, dominio e metodo viene richiamata esplicitamente come elemento di solidità del framework. Non a caso, questi regimi sono ormai entrati anche nel linguaggio operativo della previsione estesa e sub-stagionale: sono utili perché collegano direttamente un pattern di circolazione a un ventaglio di impatti tipici al suolo (temperatura, precipitazioni, vento, blocchi, irruzioni fredde). Eppure, come sottolineano gli autori, il loro impiego per interpretare la variabilità climatica osservata e il cambiamento climatico è rimasto relativamente più limitato rispetto al loro uso “da forecasting tool”.
È qui che la motivazione dello studio diventa particolarmente centrata. Il riscaldamento invernale medio in Europa è un fatto robusto e ampiamente documentato, anche con analisi che mostrano transizioni e accelerazioni non perfettamente lineari nel corso delle ultime decadi. Però si è ragionato molto meno su un punto specifico: quanto si scaldano le temperature dentro ciascun regime, cioè a parità (in senso statistico) di tipo di circolazione. E questa domanda oggi è ancora più sensata perché lo sfondo termico non si sta scaldando in modo uniforme. L’Artico, per esempio, si sta riscaldando molto più rapidamente della media globale: un segnale di amplificazione artica che negli ultimi decenni è stato quantificato come “quasi quattro volte” rispetto al globo su scale pluridecennali. Se questo è vero, allora i regimi che favoriscono afflussi da nord, e quindi una maggiore impronta artica nelle masse d’aria che raggiungono l’Europa, potrebbero mostrare un tasso di riscaldamento più elevato rispetto a regimi dominati da flusso oceanico atlantico. All’opposto, quando la massa d’aria è advettata dall’oceano, si entra in un sistema con inerzia termica maggiore e con aree del Nord Atlantico dove il riscaldamento superficiale è stato storicamente attenuato o addirittura caratterizzato da una “warming hole” subpolare: un contesto che rende plausibile un riscaldamento relativamente più lento per i regimi più marittimi.
Da qui nasce l’ipotesi fisica che guida la lettera: i pattern che in inverno portano mediamente l’aria più fredda (tipicamente quelli con maggiore contributo artico) potrebbero essere proprio quelli che si stanno scaldando più in fretta; mentre i pattern che portano mediamente l’aria più mite (spesso di origine oceanica) potrebbero scaldarsi più lentamente. Se questa asimmetria esiste, allora non è solo un dettaglio: significa che il cambiamento climatico non si limita a traslare verso l’alto tutta la distribuzione delle temperature, ma può anche deformarla, riducendo in modo preferenziale l’estremo freddo e cambiando la variabilità su scala sub-stagionale. Gli autori ricordano che asimmetrie nel riscaldamento tra estremi caldi e freddi sono state già discusse e attribuite all’influenza antropica in altri contesti, ma non ancora affrontate in modo esplicito dal punto di vista dei weather regimes euro-atlantici.
Con questa cornice, lo scopo dichiarato della lettera è molto lineare e, proprio per questo, potente: quantificare i trend di temperatura “specifici per circolazione” in Europa, rispondendo a due domande principali. Primo, come sono cambiate, negli ultimi decenni, le temperature associate ai quattro regimi invernali euro-atlantici. Secondo, se il regime mediamente più freddo (in particolare quello associato a NAO−, cioè a maggiori contributi di masse d’aria artiche) stia effettivamente mostrando i tassi di riscaldamento più elevati. In pratica, l’ambizione è mettere in comunicazione più stretta la climatologia del trend con il linguaggio della dinamica e della previsione: non solo “quanto si scalda l’inverno”, ma “in quale tipo di inverno sinottico si scalda di più”.
Dati e metodo: come ricavo i quattro regimi euro-atlantici dall’ERA5 e li uso per misurare i trend termici
In questo studio la base dati è volutamente “pulita” e uniforme: si utilizza solo la rianalisi ERA5, cioè un prodotto che ricostruisce in modo coerente nel tempo lo stato dell’atmosfera combinando osservazioni e modello, con l’obiettivo di avere campi omogenei e confrontabili tra decenni diversi. Il periodo analizzato è la stagione fredda, definita come novembre–marzo (NDJFM), dal 1979/1980 al 2021/2022: una finestra sufficientemente lunga da stimare trend robusti, ma anche collocata nell’era dei dati satellitari moderni, dove la qualità delle rianalisi è decisamente più alta rispetto alle epoche precedenti.
Il cuore della procedura è la costruzione dei weather regimes a partire dal geopotenziale a 500 hPa (Z500), perché questa quota rappresenta bene la circolazione sinottica di media troposfera e i grandi pattern planetari che modulano avvezione, storm track e blocchi. La classificazione è fatta usando campi giornalieri alle 00 UTC, una scelta pratica e standardizzata per avere una scansione “una volta al giorno” sempre comparabile e ridurre ambiguità legate a campionamenti multipli. Si lavora su anomalie di Z500 a risoluzione orizzontale di 1°, e il dominio geografico segue Cassou (2008): 20°–80°N e 90°W–30°E, cioè la finestra euro-atlantica dove NAO, blocchi scandinavi e promontori atlantici emergono come modalità ricorrenti della variabilità invernale.
Le anomalie vengono calcolate togliendo il ciclo stagionale dai campi “pieni”. Qui è importante il dettaglio: il ciclo stagionale non è una media mensile grezza, ma viene stimato per ciascun giorno dell’anno usando tutti i campi 1979–2022 e una finestra mobile di 15 giorni. In pratica, per ogni data si costruisce una climatologia smussata che segue l’evoluzione stagionale con continuità, evitando salti artificiali e isolando meglio la variabilità sinottica e intrastagionale che interessa ai regimi. A questo punto, prima ancora di classificare, i campi sono linearmente detrendizzati punto per punto: è un passaggio cruciale perché impedisce al riscaldamento di lungo periodo (o a eventuali derive lente) di “contaminare” la geometria dei pattern. In altre parole, si vuole che i regimi rappresentino stati dinamici ricorrenti della circolazione, non che il clustering separi semplicemente “anni più recenti” da “anni più vecchi” per via del trend. Inoltre, i dati vengono pesati per la radice quadrata del coseno della latitudine: è la classica correzione d’area, necessaria perché in una griglia regolare in lat-lon i punti ad alte latitudini sono più densi e, senza pesatura, finirebbero per dominare la matrice di covarianza e quindi l’identificazione dei pattern.
Per passare da un campo spaziale complesso a una classificazione robusta si usa una riduzione di dimensionalità tramite EOF: si estraggono le prime 14 EOF delle anomalie giornaliere di Z500 nelle stagioni fredde 1980–2022, che insieme spiegano l’86% della varianza giornaliera totale. Questo significa che gran parte della variabilità sinottica rilevante è contenuta in un sottospazio relativamente compatto, dove si riduce rumore e ridondanza e si rende il clustering più stabile. Su queste 14 componenti principali si applica poi il k-means con k = 4, cioè con l’obiettivo esplicito di ottenere quattro regimi. Il k-means, in questo contesto, cerca quattro “centroidi” nello spazio delle componenti principali tali da minimizzare la dispersione interna ai cluster: ogni giorno viene poi assegnato al regime il cui centroide è più vicino, in termini di distanza euclidea, nello spazio definito dalle 14 PC. È un passaggio che, detto in modo semplice, equivale a dire: “per ciascun giorno, guardo quale dei quattro pattern tipici assomiglia di più alla configurazione di quel giorno”.
Per coerenza con la letteratura classica e con Cassou (2008), i quattro regimi ottenuti vengono denominati NAO–, NAO+, Scandinavian Blocking (SB) e Atlantic Ridge (AR). Un dettaglio metodologico non banale è che non viene usata una categoria “no regime”: quindi ogni singolo giorno della stagione fredda è forzato ad appartenere a uno dei quattro stati. Questa scelta ha un vantaggio operativo (si può sempre parlare di regime dominante senza “buchi” nella serie) e rende immediate statistiche e trend per regime, ma implica anche che giorni di transizione o configurazioni ibride vengano comunque inglobati nel cluster più vicino. Nel campione complessivo 1980–2022, le frequenze risultano abbastanza bilanciate ma non identiche: circa il 31% dei giorni rientra in NAO+, il 19% in NAO–, il 27% in SB e il 22% in AR. Da qui in avanti, l’idea è chiara: una volta che ogni giorno ha un’etichetta di regime, si possono stimare trend di temperatura “condizionati alla circolazione”, cioè chiedersi non solo quanto si è scaldato l’inverno in media, ma come si è scaldato dentro ciascun pattern sinottico ricorrente.
Cosa ci sta dicendo davvero la Tabella 1: frequenze dei regimi e “peso” climatico nel semestre freddo
La Tabella 1, a prima vista, sembra una semplice contabilità di giorni, ma in realtà è un passaggio chiave perché chiarisce su che terreno statistico poggia tutta l’analisi. Qui gli autori stanno dicendo: io prendo ogni singolo giorno della stagione fredda NDJFM (novembre–marzo) e lo assegno a uno dei quattro regimi euro-atlantici (NAO+, NAO−, Scandinavian Blocking e Atlantic Ridge), poi guardo quante volte ciascun regime compare mediamente in un inverno. Il fatto che le medie siano calcolate su 43 stagioni fredde (NDJFM 1980–2022) è importante: non si parla di un inverno particolare, ma di una climatologia robusta dei regimi.
La prima riga, “Average number of days in NDJFM”, indica il numero medio di giorni per stagione fredda attribuiti a ciascun regime. NAO+ arriva a circa 47 giorni, Scandinavian Blocking a 41, Atlantic Ridge a 33 e NAO− a 30. Se sommo questi valori ottengo circa 151 giorni, che coincide praticamente con la durata del semestre freddo NDJFM: questo dettaglio, apparentemente banale, conferma in modo “meccanico” che lo studio non usa una categoria tipo “no regime” o “transizione”, ma forza ogni giorno a rientrare nel cluster più vicino. Dal punto di vista metodologico, significa avere una serie temporale completa, senza buchi, e poter calcolare trend “condizionati al regime” su tutti i giorni della stagione fredda.
La seconda riga traduce gli stessi numeri in percentuali sul totale dei giorni NDJFM. Qui emerge subito la gerarchia: NAO+ è il regime più frequente, circa 31% dei giorni, Scandinavian Blocking segue intorno al 27%, Atlantic Ridge intorno al 22%, mentre NAO− è il meno frequente, circa 19–20%. Questo è un punto da tenere bene a mente quando poi si leggono i risultati sul riscaldamento asimmetrico: il regime mediamente più freddo (NAO−) non è quello dominante per “quantità” di giorni, eppure può avere un ruolo enorme perché è quello che spesso governa gli estremi freddi e le fasi più continentali o artiche del flusso. In altri termini, la tabella separa subito due concetti che spesso vengono confusi: la frequenza di un regime e la sua capacità di produrre condizioni termiche estreme.
I valori tra parentesi aggiungono un’informazione ancora più sottile: riportano le stesse percentuali calcolate sul periodo climatico più recente 1991–2020. Serve come controllo per capire se negli ultimi decenni la “miscela” dei regimi sia cambiata in modo significativo. E il messaggio è abbastanza netto: le differenze sono piccole. NAO+ resta al 31% anche nel 1991–2020, NAO− passa da 20% a 19% (una variazione minima), Scandinavian Blocking è 27% sul lungo periodo e 28% nel trentennio recente, Atlantic Ridge resta al 22%. Tradotto: non c’è evidenza, almeno a questo livello descrittivo, di un grande rimescolamento delle frequenze dei regimi; la circolazione classificata in quattro stati mantiene un equilibrio molto simile tra l’intero 1980–2022 e la climatologia recente.
Ed è proprio qui che la tabella diventa “strategica” per interpretare il paper: se le frequenze sono così stabili, allora quando più avanti gli autori trovano che alcuni regimi si sono scaldati più rapidamente di altri, quel risultato non può essere liquidato dicendo “vabbè, è cambiata la circolazione e quindi cambia la temperatura media”. Al contrario, la Tabella 1 prepara il lettore a un’idea più forte: la differenza sta soprattutto nel contenuto termico associato a ciascun pattern, cioè nel fatto che, a parità di regime, oggi la temperatura media è più alta rispetto a decenni fa, e lo è in modo diverso tra NAO+, NAO−, SB e AR. In sintesi, questa tabella mette le basi per distinguere due meccanismi: cambiamento della frequenza dei regimi (che qui appare modesto) e cambiamento delle temperature all’interno dei regimi (che è la vera domanda scientifica del lavoro).
Come misuro le anomalie di temperatura e vento dentro ciascun regime e come confronto i trend in modo robusto
Per quantificare come cambiano temperatura e circolazione dentro i diversi regimi di tempo, lo studio lavora su anomalie giornaliere ricavate da ERA5, concentrandosi sulla stagione fredda NDJFM nel periodo 1980–2022. La variabile centrale è la temperatura dell’aria a 2 metri (T2m), considerata in tre forme complementari: media giornaliera, massima giornaliera e minima giornaliera. Questa scelta non è solo “descrittiva”: la massima e la minima permettono di capire se il riscaldamento sta agendo in modo simmetrico tra giorno e notte e, soprattutto in inverno, aiutano a intercettare processi come l’influenza della copertura nuvolosa, delle inversioni, della stabilità dello strato limite e dell’eventuale presenza di neve al suolo. I campi giornalieri non sono presi direttamente come tali, ma vengono calcolati a partire dai dati orari, così da avere medie, massime e minime coerenti e comparabili nel tempo, senza dipendere da orari di campionamento fissi.
Il punto metodologico chiave è come vengono costruite le anomalie. Non si confrontano valori assoluti, ma si rimuove il ciclo stagionale dai campi completi di T2m. Il ciclo stagionale viene calcolato usando il periodo normale 1981–2010 e una finestra mobile di 15 giorni, cioè una climatologia smussata e continua che segue l’evoluzione stagionale giorno per giorno. In pratica, per ogni data si stima “qual è la temperatura tipica di quel periodo dell’anno” secondo la climatologia di riferimento e la si sottrae al valore osservato/rianalizzato: quello che resta è l’anomalia, quindi la parte legata alle condizioni atmosferiche di quel giorno e alle variazioni di fondo rispetto alla climatologia scelta. La stessa identica procedura viene applicata anche alla velocità del vento a 925 hPa. La scelta di 925 hPa è mirata: è un livello abbastanza basso da rappresentare bene il flusso nella bassa troposfera, quindi le avvezioni e le traiettorie delle masse d’aria che hanno un impatto diretto sulle temperature al suolo, ma è anche abbastanza “alto” da essere meno contaminato dagli effetti microscalari locali rispetto al vento misurato al suolo. In questo modo, si ottiene una misura più pulita della componente circolatoria associata ai regimi.
Una volta costruite le anomalie giornaliere, il passaggio successivo è collegarle alla classificazione dei regimi. Per ogni stagione fredda, gli autori calcolano la temperatura media dei soli giorni che appartengono a ciascun regime. È un dettaglio importante: non stanno facendo una media su tutto l’inverno e poi “pesando” per la frequenza, ma stanno costruendo, per ogni inverno, quattro medie separate, una per regime, usando tutti i giorni etichettati come NAO+, NAO−, Scandinavian Blocking o Atlantic Ridge. Queste medie rappresentano quindi lo “stato termico tipico” di quel regime in quell’inverno specifico, indipendentemente da quanti giorni quel regime sia comparso o da come si sia distribuito nel tempo (magari in un unico blocco persistente o in più episodi). È un modo efficace per isolare l’evoluzione termica condizionata dalla circolazione: si chiede, in sostanza, come sono cambiate nel tempo le temperature associate a un dato pattern, non semplicemente come è cambiata la temperatura media dell’inverno.
Per stimare i trend, lo studio adotta lo stimatore di pendenza di Theil–Sen. Questa scelta è metodologicamente solida perché Theil–Sen è un estimatore robusto: in pratica, deriva la pendenza come mediana delle pendenze calcolate tra tutte le coppie di punti temporali, rendendolo meno sensibile a outlier, anomalie estreme o anni particolarmente “strani” rispetto a una regressione lineare classica. In un contesto come quello invernale europeo, dove la variabilità interannuale può essere molto forte e qualche inverno eccezionale può spostare parecchio una stima lineare, la robustezza è un vantaggio concreto.
Resta però una domanda decisiva per il paper: non basta stimare un trend per ciascun regime, bisogna anche capire se i trend sono davvero diversi tra regimi oppure se le differenze sono solo fluttuazioni casuali. Per questo gli autori confrontano i trend tramite un test di bootstrap con reinserimento, impostato rispetto all’ipotesi nulla di trend uguali. Il procedimento è questo: si prendono le anomalie NDJFM annuali e si ricampionano 10.000 volte; per ogni campione si ricalcola la pendenza di Theil–Sen; poi si costruisce la distribuzione delle differenze tra le pendenze di due regimi. Da questa distribuzione si estraggono il 5° e il 95° percentile: se entrambi hanno lo stesso segno, significa che la differenza di trend mantiene direzione stabile anche attraverso il ricampionamento e viene considerata statisticamente significativa al livello di confidenza del 90%. In altre parole, non si sta solo dicendo “questo regime sembra scaldarsi di più”, ma si sta verificando che, al netto della variabilità campionaria e degli anni anomali, la separazione tra trend è sufficientemente robusta da non essere attribuita facilmente al caso.
Che faccia hanno i quattro regimi: i “compositi” di Z500, T2m e vento a 925 hPa e perché NAO– e NAO+ non sono due fotografie speculari
Nella Figura 1 gli autori mettono insieme, per ciascun regime, dei campi compositi: sopra le anomalie di geopotenziale a 500 hPa (Z500), sotto le anomalie di temperatura a 2 m (T2m) e della velocità del vento a 925 hPa. È un passaggio fondamentale perché Z500, in pratica, ti disegna l’ossatura sinottica della circolazione (creste e saccature, quindi l’assetto delle onde planetarie e la posizione media del getto), mentre il vento a 925 hPa ti dice come quella “ossatura” si traduce in flussi a bassa quota, cioè in avvezioni reali di masse d’aria verso l’Europa. Infine T2m è la risposta che ci interessa davvero al suolo: dove entra aria atlantica mite, dove scende aria artica/continentale, dove la circolazione favorisce condizioni anticicloniche e quindi notti fredde, inversioni e raffreddamento radiativo. Un dettaglio che gli autori sottolineano e che conviene tenere bene a mente è questo: nonostante i nomi, i regimi NAO– e NAO+ non sono “l’uno l’opposto perfetto dell’altro”. È una differenza tipica tra il linguaggio degli indici (soprattutto se derivati da EOF o da stazioni) e quello dei regimi ottenuti via clustering: l’indice NAO tende a costruire una modalità bipolare idealizzata, mentre i regimi cercano stati ricorrenti del flusso reale, che possono differire per posizione dei centri d’azione, ampiezza dell’onda, inclinazione del pattern e persino per quanto “bloccante” sia la struttura. Quindi, anche se NAO– e NAO+ richiamano la stessa famiglia di circolazioni, non devi aspettarti due mappe identiche con il segno cambiato.
Nel regime NAO–, il tratto dominante è un anticiclone di blocco sulla Groenlandia. Questo tipo di assetto tende a disturbare e indebolire la componente zonale atlantica, favorendo una curvatura del flusso che apre la porta a correnti più settentrionali verso il comparto europeo. La conseguenza, nel composito di T2m, è coerente: avvezione fredda da nord e temperature sotto media soprattutto su Fennoscandia, cioè proprio dove l’aria artica entra con più facilità quando l’assetto del getto e del gradiente di pressione lo permette. Il vento a 925 hPa, in questo quadro, serve a “rendere visibile” la dinamica: non è solo un geopotenziale anomalo in quota, è una traiettoria di massa d’aria che diventa più meridiana e scarica freddo verso nord Europa.
Nel regime NAO+, invece, il composito mostra un pattern ciclonico sul Nord Atlantico, con una circolazione che favorisce flussi occidentali/ sud-occidentali verso l’Europa. Qui la firma è quella della mitezza: aria oceanica che scorre dall’Atlantico, maggiore ventilazione a bassa quota e, in media, anomalie positive di T2m su grandi porzioni del continente. È la configurazione che in inverno tende ad “ammorbidire” il freddo, perché l’oceano ha inerzia termica e fornisce masse d’aria più temperate rispetto alle sorgenti artiche o continentali; inoltre, quando la circolazione resta ben incanalata da ovest, la frequenza di rimescolamento dello strato limite aumenta e diventa più difficile mantenere cuscinetti freddi e inversioni persistenti. Anche qui la coerenza tra Z500 e 925 hPa è la chiave: la mappa in quota ti dice “che tipo di onda domina”, il vento basso ti conferma “da dove entra l’aria”.
Il regime di Scandinavian Blocking (SB) porta il discorso su un altro tipo di persistenza: la presenza di un’anomalia anticiclonica centrata più direttamente sull’Europa settentrionale. Quando un blocco scandinavo si struttura, la circolazione sull’Europa può diventare meno zonale e più “deviata”, con conseguenze importanti sugli scambi meridiani e sulla possibilità di fasi fredde severe in alcune aree, specialmente nel Nord-Ovest europeo. In un composito, l’anticiclone in quota e la risposta a bassa quota spesso si leggono come una combinazione di subsidenza, stabilità e deviazione delle correnti: non sempre significa freddo ovunque, ma significa un assetto che può modulare molto gli estremi, perché tende a cambiare le traiettorie e a favorire condizioni che, in inverno, possono amplificare il raffreddamento locale (anche solo per stabilizzazione e riduzione della nuvolosità in certe zone, o per l’attivazione di flussi continentali in altre).
Infine c’è l’Atlantic Ridge (AR), dove l’anticiclone è spostato più a ovest, sul Nord Atlantico. Questo spostamento geografico della cresta cambia completamente la geometria delle correnti dirette verso l’Europa: il composito indica che, in questa configurazione, un flusso anomalo settentrionale può interessare soprattutto l’Europa occidentale, portando avvezione fredda e quindi anomalie negative di T2m in quell’area. È un tipo di pattern che spesso “taglia” la strada al contributo atlantico mite e, a seconda dell’incastro con le saccature a est, può favorire discese fredde più dirette sul settore occidentale europeo.
Il senso di questa sottosezione, quindi, non è solo descrittivo. Serve a fissare una base fisica: ogni regime ha una firma dinamica (Z500), una firma di trasporto (vento a 925 hPa) e una firma termica al suolo (T2m). E soprattutto chiarisce perché l’idea del paper è plausibile: se un regime come NAO– è quello che più spesso porta aria di origine artica (quindi collegata a una regione che si sta scaldando molto rapidamente), allora diventa sensato chiedersi se proprio quel regime — mediamente il più freddo — non stia anche “recuperando” temperatura più in fretta degli altri. Questo è il ponte naturale verso la parte successiva, dove i regimi non vengono più guardati solo come mappe, ma come contenitori statistici dentro cui misurare trend e confrontarli in modo rigoroso.
Riscaldamento nella stagione fredda in Europa: intensità regionale e differenze tra regimi di circolazione
Negli ultimi 43 anni le temperature della stagione fredda in Europa hanno mostrato un riscaldamento marcato, con una distribuzione spaziale tutt’altro che uniforme: i tassi più elevati si concentrano sull’Europa orientale e settentrionale, mentre l’Europa occidentale evidenzia incrementi più contenuti. In Fennoscandia il segnale è particolarmente pronunciato, con aumenti che superano 0,6 °C per decennio; è un ordine di grandezza che, nel testo originale, viene messo in relazione con un ritmo nettamente superiore rispetto alla media globale. All’estremo opposto, tra Regno Unito e Irlanda il riscaldamento appare più debole e, in gran parte dell’Irlanda, le tendenze dal 1980 risultano statisticamente non significative: un comportamento che viene discusso in continuità con l’idea della “warming hole” del Nord Atlantico, cioè di un’area oceanica dove il riscaldamento superficiale è stato storicamente attenuato rispetto ad altre regioni.
Quando però si passa dal trend “medio” della stagione fredda ai trend condizionati dalla circolazione, cioè calcolati separatamente per ciascun regime, emergono scarti sistematici. Il regime NAO–, associato a configurazioni che favoriscono blocchi sull’Atlantico settentrionale e una maggiore impronta di avvezione fredda verso l’Europa nordica, mostra un riscaldamento più rapido della media in Finlandia, Svezia e sulle Isole Britanniche, oltre che su ampie porzioni del Mare di Norvegia. In quest’ultimo settore la differenza tra il trend in NAO– e il trend complessivo della stagione fredda risulta non solo ampia ma anche statisticamente significativa; nel ragionamento degli autori ciò è coerente con il ruolo del Mare di Norvegia come corridoio di transito per masse d’aria provenienti dall’Artico durante NAO–, e quindi come area particolarmente sensibile all’aumento delle temperature “a monte” lungo la traiettoria delle masse d’aria.
Il regime NAO+ presenta invece un comportamento quasi opposto su molte regioni europee: sull’Europa centrale e settentrionale il riscaldamento associato a NAO+ è più lento della media stagionale. Il testo segnala però una nota importante: nella Russia nord-occidentale, in NAO+, il riscaldamento risulta più rapido rispetto alla media dei giorni della stagione fredda. La spiegazione proposta è legata alla provenienza e al percorso delle masse d’aria nello strato vicino al suolo: in NAO+ gran parte dell’aria che investe l’Europa proviene dall’oceano, che tende a scaldarsi più lentamente delle superfici continentali e quindi “trasmette” un trend più debole; nella Russia nord-occidentale, invece, la traiettoria delle masse d’aria in quel regime attraversa più a lungo aree terrestri, aumentando il contributo del riscaldamento continentale.
Un risultato che spicca per intensità è quello del regime di Scandinavian Blocking (SB) sull’Europa occidentale e centrale, dove il riscaldamento supera la media stagionale e la differenza risulta statisticamente significativa. In alcune aree, come Repubblica Ceca e Germania, viene riportato un surplus locale superiore a 0,4 °C per decennio rispetto alla media dei giorni della stagione fredda: un valore che suggerisce un forte “condizionamento” del trend termico da parte della configurazione circolatoria tipica del blocco scandinavo. Interessante anche la struttura spaziale descritta: il regime SB tende a mostrare un forte riscaldamento in Europa centrale e un riscaldamento più debole in Russia nord-occidentale, con un disegno che appare quasi come un dipolo opposto rispetto a quello osservato in NAO+. Gli autori collegano questo contrasto al fatto che i campi di circolazione dei due regimi su Europa centrale e orientale sono tra loro in opposizione, e che in entrambe le aree i regimi in questione comportano un “fetch” terrestre lungo (Europa centrale nel caso SB, Russia nord-occidentale nel caso NAO+), quindi una maggiore sensibilità alle differenze di riscaldamento tra oceano e continente. In questo quadro viene richiamato anche un elemento dinamico-termodinamico: se l’oceano si scalda più lentamente della terraferma, il gradiente termico zonale tra Atlantico ed Europa tende a ridursi, e ciò può tradursi in una riduzione dell’efficacia dell’avvezione calda tipica di NAO+ e, specularmente, dell’avvezione fredda tipica di SB, in coerenza con i trend relativi descritti.
Nel regime Atlantic Ridge (AR) il segnale è più “a mosaico”: i trend risultano più deboli della media sulla Penisola Iberica, sul Regno Unito e sull’Europa nord-orientale, mentre appaiono più forti della media sull’Europa sud-orientale. Per l’Europa occidentale, il riscaldamento attenuato viene discusso in coerenza con la natura composita del flusso associato ad AR, dove possono coesistere contributi di correnti settentrionali (capaci di veicolare aria più fredda) e una circolazione con componente atlantica in senso orario, con effetti che, mediati su molti eventi, producono un trend relativo meno accentuato rispetto ad altri regimi e ad altre aree del continente.
Su gran parte dell’Europa settentrionale, il confronto diretto tra i regimi mette in evidenza un punto molto netto: i giorni classificati come NAO– stanno scaldandosi più rapidamente dei giorni in NAO+. La differenza non è marginale e, in aree chiave come Fennoscandia ed Europa centrale, supera i 0,4 °C per decennio a favore di NAO–. Detto in modo semplice ma rigoroso: non è solo che “NAO– è più freddo e NAO+ è più mite”; è che, guardando ai trend, il “contenitore sinottico” che in media porta le condizioni più fredde sta recuperando temperatura più velocemente del contenitore che porta le condizioni più miti, almeno nella parte più ampia del Nord Europa.
Quando invece NAO– viene confrontato con lo Scandinavian Blocking (SB), la fotografia diventa più sfumata e geografica. In Fennoscandia settentrionale NAO– continua a mostrare un riscaldamento più marcato rispetto a SB, mentre su Europa centrale e orientale succede spesso il contrario: NAO– tende a scaldarsi in modo leggermente più debole rispetto a SB. È un risultato interessante proprio perché rompe l’idea di un unico vincitore ovunque: lo stesso regime può essere “il più veloce” in un’area e non esserlo in un’altra, coerentemente con il fatto che ciascun pattern cambia il percorso delle masse d’aria, la persistenza dei blocchi e l’equilibrio tra contributo oceanico e continentale. Con l’Atlantic Ridge (AR), invece, NAO– risulta per lo più in riscaldamento più rapido, anche se la differenza, in molte zone, non è incisiva quanto quella che si osserva nel confronto con NAO+. C’è poi un’eccezione geografica che spicca: nei Balcani NAO– appare in riscaldamento più lento rispetto ad AR, segnale che in quell’area la geometria del flusso associata ad AR può proiettare un contributo termico crescente più efficace di quanto faccia NAO–.
A questo punto entra la seconda domanda che gli autori si sono posti, e che è quasi una prova di coerenza fisica: i regimi mediamente più freddi sono anche quelli che si stanno scaldando di più? La risposta non è uniforme su tutta Europa, ma è molto chiara su aree estese. In gran parte della Fennoscandia e dell’Atlantico settentrionale, il regime che si riscalda più rapidamente è NAO–; in Europa centrale, invece, il primato del riscaldamento più rapido passa spesso a SB; nella Russia nord-occidentale emerge un caso diverso, dove il regime che si scalda più velocemente è NAO+. Questa distribuzione spaziale è importante perché suggerisce che non basta associare “freddo” a una singola etichetta: conta dove quel regime convoglia l’aria, quanto “fetch” terrestre o oceanico costruisce e quali porzioni di Atlantico o continente entrano davvero nel circuito delle avvezioni.
Uno dei passaggi più eleganti del ragionamento è quello che incrocia, punto per punto, due informazioni: qual è il regime che si scalda più in fretta e qual è il regime mediamente più freddo. In molte aree dell’Europa settentrionale le estensioni spaziali del “più freddo” e del “più rapido nel riscaldarsi” tendono a sovrapporsi, e in quelle zone quel regime è NAO–. In aree più limitate dell’Europa sud-orientale si osserva un comportamento analogo, ma riferito ai regimi SB e AR, a testimonianza del fatto che la relazione tra estremi termici e trend non è monopolio di una sola configurazione, ma può emergere anche in altri assetti a seconda della regione.
Dall’altro lato, quando si guarda al regime che si scalda più lentamente, il risultato dominante su gran parte d’Europa è NAO+. Ci sono però eccezioni nette: sulle Isole Britanniche e nella Russia nord-occidentale il regime più lento è spesso AR, mentre in Fennoscandia settentrionale quello che si scalda meno è SB. E qui si chiude il cerchio con un altro incrocio molto informativo: il regime mediamente più caldo sulla maggior parte d’Europa è NAO+, con eccezioni in parti delle Isole Britanniche e della Fennoscandia settentrionale dove il più caldo tende a essere SB. Mettendo insieme questi due pezzi — “più caldo” e “più lento nel riscaldarsi” — emerge un quadro coerente: in ampie porzioni del continente, il regime che porta mediamente le condizioni più miti è anche quello che mostra il riscaldamento più contenuto, mentre quello che porta condizioni mediamente più fredde tende più spesso a mostrare il riscaldamento più rapido. In pratica, la dinamica dei trend non sta agendo come una semplice traslazione uniforme verso temperature più alte, ma come una riorganizzazione “asimmetrica” del riscaldamento tra regimi, con un segnale che in molte aree favorisce un’accelerazione del riscaldamento proprio nei contenitori sinottici associati al ramo più freddo della distribuzione.
Figura 1: come i quattro regimi “traducono” la circolazione in quota in avvezioni e anomalie termiche al suolo
La Figura 1 è, di fatto, la carta d’identità dei quattro regimi euro-atlantici usati nello studio, perché mette nello stesso colpo d’occhio la struttura della circolazione in media troposfera e la risposta vicino al suolo. I pannelli della riga superiore (a–d) mostrano i compositi delle anomalie di geopotenziale a 500 hPa (Z500), espresse in metri geopotenziali (gpm): i colori rossi indicano altezze sopra media (creste/anticicloni in quota), i blu altezze sotto media (saccature/cicloni). La riga inferiore (e–h) combina invece due informazioni operative: il colore rappresenta le anomalie di temperatura a 2 m (T2m, in °C), mentre le frecce indicano le anomalie della velocità del vento a 925 hPa; la freccia di riferimento (5 m/s) serve per dare un’idea della magnitudine. Tutte le anomalie sono calcolate rispetto al periodo 1981–2010, quindi “sopra” e “sotto” media vanno intesi rispetto a quella climatologia. La logica è semplice ma potentissima: Z500 ti dice dove stanno i centri d’azione e come è piegata l’onda planetaria; il vento a 925 hPa ti fa vedere la traiettoria delle masse d’aria nella bassa troposfera; la T2m è la conseguenza termica che il continente sperimenta in quel regime. Un dettaglio importante, che gli autori sottolineano esplicitamente, è che NAO– e NAO+ qui non sono due immagini speculari perfette: anche se il nome richiama l’indice NAO, i regimi ottenuti con clustering descrivono stati ricorrenti del flusso reale e possono differire per posizione, ampiezza e geometria dei centri d’azione, non solo per il “segno”.
Nel regime NAO– (a ed e) la firma in quota è un blocco anticiclonico sulla Groenlandia (Z500 positivo) che modifica la traiettoria del getto e rende più probabili scambi meridiani; nella riga inferiore, coerentemente, le frecce a 925 hPa mostrano una componente che favorisce l’afflusso di aria più fredda verso l’Europa settentrionale. La risposta termica è netta: anomalie negative di T2m particolarmente marcate sulla Fennoscandia, cioè proprio dove l’avvezione da nord si traduce più direttamente in raffreddamento al suolo. Nel regime NAO+ (b ed f) la riga superiore mostra invece una struttura ciclonica sul Nord Atlantico (Z500 negativo) che sostiene un flusso più occidentale; a 925 hPa le frecce evidenziano l’avvezione dall’Atlantico verso l’Europa e la T2m risponde con anomalie positive diffuse, segnale tipico di mitezza invernale legata a masse d’aria oceaniche e a un maggiore rimescolamento dello strato limite. Il regime Scandinavian Blocking (SB) (c e g) presenta un’anomalia anticiclonica centrata sulla Scandinavia: qui il punto non è solo “alta pressione”, ma la persistenza del blocco e il modo in cui devia i flussi attorno al massimo anticiclonico. Nella risposta termica si vede una mitezza più pronunciata alle alte latitudini nord-europee, mentre su Europa orientale e sud-orientale compaiono anomalie fredde, coerenti con traiettorie che favoriscono contributi più continentali o settentrionali sul lato orientale del pattern. Infine il regime Atlantic Ridge (AR) (d e h) sposta la cresta anticiclonica più a ovest, sul Nord Atlantico: questo “shift” cambia la geometria delle avvezioni, e infatti nella riga inferiore le frecce mostrano un flusso anomalo con componente settentrionale che tende a colpire soprattutto l’Europa occidentale, con anomalie fredde su ampie aree, mentre altrove il segnale è modulato dalla compresenza di contributi atlantici. In sintesi, la figura non serve solo a etichettare i regimi, ma a dimostrare la coerenza fisica tra struttura in quota, trasporto a bassa quota e risposta termica: è esattamente questa coerenza che rende sensato, nei passaggi successivi, confrontare i trend di riscaldamento “a parità di regime”, perché ogni regime rappresenta un diverso modo di far arrivare aria artica, oceanica o continentale sull’Europa.
La Figura 2 è costruita per rispondere a una domanda molto precisa: l’Europa si sta scaldando in inverno, ma questo riscaldamento è “uguale” in tutte le configurazioni sinottiche, oppure cambia in modo sistematico a seconda del regime di circolazione? Per chiarirlo, gli autori separano il problema in due passaggi: prima mostrano il trend complessivo della stagione fredda, poi mostrano per ogni regime quanto quel trend si discosta dal valore “medio” di riferimento. Nel pannello (a), infatti, non c’è distinzione di regime: è il trend di temperatura NDJFM (°C per decennio) calcolato su tutti i giorni del periodo 1980–2022. I colori più intensi sulle alte latitudini e sull’Europa orientale indicano tassi di riscaldamento più elevati rispetto all’Europa occidentale; la Fennoscandia spicca chiaramente come una delle aree dove il segnale è più forte. La presenza di trend più deboli tra Regno Unito e Irlanda è coerente con la variabilità dell’Atlantico settentrionale e con l’idea, discussa in letteratura, di una zona subpolare in cui il riscaldamento superficiale risulta attenuato rispetto ad altre regioni. Il poligono disegnato sul pannello (a) non è un dettaglio grafico: delimita il dominio di “Europa settentrionale” usato più avanti per analisi sintetiche, quindi ti dice esattamente su quale area verranno poi calcolate statistiche aggregate.
I pannelli (b–e) cambiano completamente la metrica: non mostrano il trend assoluto, ma la differenza tra il trend del regime e il trend complessivo del pannello (a). Qui il colore va letto come “surplus” o “deficit” di riscaldamento rispetto alla media stagionale: rosso significa che, durante i giorni di quel regime, la temperatura aumenta più rapidamente del trend medio NDJFM; blu significa che aumenta più lentamente. Questa scelta è molto efficace perché elimina la parte “comune” del riscaldamento e mette in evidenza il contributo specifico della circolazione. La puntinatura (stippling) aggiunge un livello di rigore: indica le aree in cui la differenza tra il trend del regime e il trend complessivo è statisticamente significativa secondo il bootstrap descritto nei metodi, quindi dove il segnale non è plausibilmente attribuibile a semplice variabilità campionaria.
Nel pannello (b), relativo a NAO–, compaiono estese aree rosse su Fennoscandia, sulle Isole Britanniche e soprattutto sul Mare di Norvegia: significa che, quando la circolazione è in assetto NAO–, il riscaldamento invernale procede più velocemente rispetto alla media di stagione fredda, e in alcune zone la differenza è anche significativa. Il Mare di Norvegia è un punto chiave perché funge da corridoio di transito per masse d’aria che, in quel regime, arrivano più facilmente dall’Artico: vedere lì un surplus di trend è coerente con un aumento termico più marcato lungo le traiettorie artiche che alimentano quelle giornate. Nel pannello (c), dedicato a NAO+, il segnale si inverte su molte regioni: ampie aree blu su Europa centrale e settentrionale indicano che, durante NAO+, il riscaldamento è più lento della media NDJFM; fa eccezione la Russia nord-occidentale, dove emerge un surplus di trend (colori rossi), coerente con il fatto che in quel settore le masse d’aria possono avere un percorso più continentale e quindi risentire maggiormente del riscaldamento terrestre rispetto a quanto accade sulle regioni europee più influenzate dall’avvezione oceanica.
Il pannello (d), Scandinavian Blocking, è uno dei più istruttivi perché mostra un forte surplus di riscaldamento sull’Europa occidentale e centrale, spesso con aree puntinate che segnalano significatività: in pratica, nel regime SB l’Europa centrale “corre” più della media stagionale. Contemporaneamente, su Russia nord-occidentale si osserva un deficit relativo, delineando un dipolo che ricorda, per struttura, l’opposto di quanto visto in NAO+. Questa opposizione è coerente con il fatto che NAO+ e SB hanno campi di circolazione molto diversi su Europa centrale e orientale e quindi cambiano in modo sostanziale la provenienza e il “fetch” delle masse d’aria (quanto percorso fanno sopra oceano o sopra terra). Nel pannello (e), relativo all’Atlantic Ridge, il quadro è più spezzettato: compaiono deficit di trend su Iberia, Regno Unito e parte dell’Europa nord-orientale, mentre sull’Europa sud-orientale emerge un surplus. Questo riflette la natura del regime AR, dove la posizione della cresta atlantica e la curvatura del flusso producono combinazioni differenti di contributi settentrionali e atlantici a seconda della regione, rendendo l’impronta sul trend più eterogenea rispetto a NAO+ e NAO–.
Il messaggio operativo della figura, letto nel modo corretto, è che il riscaldamento invernale europeo non è solo una mappa “di quanto aumenta la temperatura”: è anche una mappa di come quel riscaldamento si distribuisce tra diverse configurazioni sinottiche ricorrenti. Alcuni regimi (come NAO– e, in certe aree, SB) mostrano un surplus di trend rispetto alla media stagionale, altri (come NAO+ su molte zone d’Europa) un deficit. La Figura 2, quindi, prepara il terreno al risultato chiave che verrà esplicitato dopo: in vaste porzioni del Nord Europa, il regime che porta mediamente condizioni più fredde tende a mostrare un riscaldamento relativamente più rapido, mentre il regime mediamente più mite tende spesso a scaldarsi più lentamente.
La Figura 3 è costruita per mettere NAO– al centro dell’analisi e chiarire, in modo visivo e quantitativo, due aspetti: quanto si è scaldato il semestre freddo quando la circolazione è in regime NAO– e, soprattutto, quanto questo riscaldamento differisce da quello associato agli altri regimi. Nel pannello (a) non si parla di “tutti i giorni” dell’inverno, ma esclusivamente dei giorni classificati come NAO–: la mappa mostra quindi il trend di temperatura NDJFM in °C per decennio condizionato a quel regime. Il segnale è ampio e consistente, con riscaldamenti marcati su molte aree dell’Europa, particolarmente evidenti su Fennoscandia e su porzioni dell’Europa centrale e orientale. La puntinatura (stippling) indica dove il trend in NAO– è statisticamente significativo secondo il bootstrap; il fatto che ampie porzioni del Nord Europa siano puntinate comunica che il riscaldamento durante NAO– non è un artefatto di pochi anni anomali, ma un segnale robusto nel periodo 1980–2022. In termini interpretativi, questo pannello serve a “sganciare” NAO– dall’idea intuitiva di regime staticamente freddo: anche i giorni che appartengono al contenitore sinottico più spesso associato ad avvezioni artiche mostrano un incremento termico sostanziale nel tempo.
I pannelli (b–d) cambiano metrica e diventano mappe di confronto diretto: rappresentano differenze di trend calcolate come NAO– meno un altro regime, sempre in °C per decennio. Qui il rosso significa che NAO– si sta scaldando più rapidamente dell’altro regime, il blu che si sta scaldando più lentamente; la puntinatura segnala le aree dove questa differenza è statisticamente significativa. Nel pannello (b), NAO– meno NAO+, emerge il contrasto più forte dell’intero lavoro: in gran parte dell’Europa settentrionale, e in modo particolarmente netto su Fennoscandia e su estese porzioni dell’Europa centrale, NAO– mostra trend più rapidi di NAO+, con differenze che localmente superano 0,4 °C per decennio. Questo risultato è centrale perché ribalta l’intuizione “semplice” secondo cui il regime più mite dovrebbe scaldarsi di più: qui, almeno in molte aree, è il regime mediamente più freddo a recuperare temperatura più velocemente. Il fatto che in molte zone il segnale sia puntinato rafforza ulteriormente il senso fisico del risultato, perché indica che la separazione tra i trend dei due regimi è stabile anche considerando l’incertezza campionaria.
Nel pannello (c), NAO– meno Scandinavian Blocking, la situazione diventa più articolata e spazialmente selettiva. In Fennoscandia settentrionale prevale ancora il rosso, segno che NAO– si scalda più rapidamente di SB; ma su Europa centrale e orientale compaiono ampie aree blu, che indicano un riscaldamento leggermente più rapido nel regime SB rispetto a NAO–. Questo passaggio è importante perché mostra che la “corsa” del riscaldamento non appartiene a un solo regime in modo uniforme: SB può diventare il regime più rapido in regioni dove la sua configurazione favorisce traiettorie con lungo fetch continentale e persistenza sinottica, mentre NAO– mantiene il primato alle alte latitudini, dove l’impronta delle masse d’aria artiche e dei percorsi nordici è più diretta. Nel pannello (d), NAO– meno Atlantic Ridge, torna a prevalere il rosso su molte aree europee, indicando che NAO– tende a scaldarsi più rapidamente anche rispetto ad AR; tuttavia la differenza appare generalmente meno incisiva rispetto al confronto con NAO+. Spicca un’eccezione regionale nei Balcani, dove compare il blu: in quella zona AR risulta associato a un riscaldamento più rapido di NAO–, coerentemente con il fatto che la geometria del flusso e la provenienza delle masse d’aria nel regime AR possono proiettare segnali termici più intensi sull’Europa sud-orientale rispetto al pattern NAO–.
Nel complesso, la Figura 3 svolge un ruolo logico preciso: dimostra che il riscaldamento invernale europeo non è un’unica tendenza “media” che si applica indistintamente a qualsiasi configurazione atmosferica, ma un insieme di tendenze condizionate dalla circolazione, con differenze che possono essere grandi e statisticamente robuste. NAO– mostra un riscaldamento assoluto significativo e, soprattutto, un vantaggio netto rispetto a NAO+ su molte regioni del Nord e del Centro Europa; il confronto con SB e AR introduce invece un comportamento a mosaico che dipende dalla regione, suggerendo che i dettagli delle traiettorie e del bilancio tra contributo continentale e oceanico modulano dove e quanto un regime riesca a “correre” nel trend.
La Figura 4 è pensata come una sintesi “categorica” di tutto ciò che nelle Figure 2 e 3 viene mostrato con numeri e differenze di trend: qui non si vede più quanto vale il trend in °C/decennio, ma si vede direttamente, punto per punto, quale regime vince la competizione del riscaldamento e quale regime definisce il freddo o il caldo medio. La legenda in basso assegna un colore a ciascun regime: NAO– (blu), NAO+ (rosso), Scandinavian Blocking/ScB (arancione) e Atlantic Ridge/AtR (verde). In pratica, ogni pixel della mappa viene “etichettato” con il regime che soddisfa una certa condizione (più rapido, più lento, più freddo, più caldo, oppure combinazioni di queste condizioni). La puntinatura compare nei pannelli (a) e (d) e indica dove il regime che si scalda più in fretta è significativamente più rapido del regime che si scalda più lentamente, quindi dove la gerarchia tra “fastest” e “slowest” è statisticamente robusta.
Nel pannello (a) la domanda è semplice: in ogni luogo d’Europa, quale regime mostra il trend di riscaldamento più alto? La mappa mostra che su vaste aree dell’Europa settentrionale e del Nord Atlantico il regime che si scalda più rapidamente è NAO–, mentre sull’Europa centrale il primato passa spesso allo Scandinavian Blocking. In Russia nord-occidentale, invece, emerge NAO+ come regime più veloce. La puntinatura, dove presente, rafforza la lettura: non è solo una differenza minima tra regimi, ma un primato che resiste anche al test di significatività basato su bootstrap. Questo pannello, da solo, suggerisce già un messaggio non intuitivo: il riscaldamento più rapido non appartiene ovunque al regime più mite, ma spesso a regimi che, in media, sono associati a masse d’aria più fredde o a circolazioni con forte componente continentale.
Il pannello (b) cambia prospettiva: non chiede quale regime si scalda più, ma quale regime è mediamente il più freddo in quel luogo. Qui la logica è termodinamica e climatologica: si classifica, per ogni punto, il regime che produce l’anomalia di temperatura più negativa in media. Il risultato è molto coerente con la dinamica dei pattern: sull’Europa settentrionale domina NAO– come regime più freddo, mentre su porzioni dell’Europa centrale e soprattutto sud-orientale compaiono aree dove il regime più freddo può essere Scandinavian Blocking o Atlantic Ridge, a seconda di come quei pattern orientano le avvezioni e di quali settori finiscono più spesso sotto flusso continentale o settentrionale.
Il pannello (c) è il vero cuore concettuale della figura perché incrocia le due informazioni precedenti e risponde alla domanda più “forte”: dove il regime più freddo è anche quello che si scalda più rapidamente? In quelle zone, il colore indica quale regime soddisfa contemporaneamente entrambe le condizioni. Qui si vede che su gran parte della Fennoscandia e, più in generale, dell’Europa settentrionale, NAO– è sia il regime mediamente più freddo sia il regime con il riscaldamento più rapido. Questo è esattamente l’imprinting del riscaldamento asimmetrico tra rami freddo e caldo della distribuzione: il contenitore sinottico che storicamente definiva il freddo invernale al Nord sta “recuperando” temperatura più velocemente degli altri. In aree più limitate dell’Europa sud-orientale, un comportamento analogo compare per Scandinavian Blocking e Atlantic Ridge: anche lì, in scala più piccola e con geometrie diverse, si osservano zone in cui il regime più freddo coincide con quello a riscaldamento più rapido.
La riga inferiore ribalta il ragionamento. Nel pannello (d) viene mostrato, per ogni punto, quale regime si scalda più lentamente. Qui la dominanza di NAO+ su gran parte d’Europa è molto evidente: in molti settori continentali, il regime associato a flusso atlantico mite risulta anche quello con il trend più contenuto. Esistono però eccezioni geografiche importanti: sulle Isole Britanniche e in Russia nord-occidentale compare spesso Atlantic Ridge come regime più lento, mentre in Fennoscandia settentrionale il primato della lentezza passa a Scandinavian Blocking. Anche qui la puntinatura indica dove la differenza tra “slowest” e “fastest” è statisticamente significativa, quindi dove l’ordinamento dei regimi non è ambiguo.
Il pannello (e) identifica invece il regime mediamente più caldo in ciascun punto. Su gran parte dell’Europa emerge NAO+, coerentemente con la sua predisposizione a convogliare aria oceanica e a sostenere condizioni miti in inverno. Tuttavia, in alcune porzioni delle Isole Britanniche e della Fennoscandia settentrionale, il regime più caldo risulta Scandinavian Blocking, segno che la mitezza locale non è solo una questione di flusso zonale atlantico ma dipende anche dalla posizione del massimo anticiclonico e dalla persistenza delle configurazioni che, in certe aree, possono favorire anomalie positive anche sotto blocco.
Infine, il pannello (f) incrocia (d) ed (e) e mostra dove il regime più caldo è anche quello che si scalda più lentamente. Qui la mappa evidenzia aree molto estese in cui NAO+ è contemporaneamente il regime più caldo e quello a riscaldamento più debole. È la controparte logica del pannello (c): se al Nord e in molte zone il regime più freddo coincide spesso con il più rapido nel riscaldarsi, allora su vaste porzioni del continente il regime più mite tende a coincidere con il più lento. Nel complesso, la Figura 4 non aggiunge nuovi numeri, ma rende immediata la struttura del risultato: la gerarchia dei trend è sistematicamente legata alla natura termica dei regimi, e questo legame produce ampie regioni d’Europa in cui il ramo freddo della climatologia (il regime più freddo) sta “correndo” nel riscaldamento più del ramo caldo, mentre il ramo caldo (il regime più mite) tende a scaldarsi con maggiore lentezza.
3.3 | Trend di temperatura dei regimi nell’Europa settentrionale
Il motivo per cui gli autori si soffermano in modo specifico sull’Europa settentrionale è che, guardando le mappe di confronto tra regimi, è proprio lì che le differenze nei trend appaiono più nette e coerenti nello spazio. Per definire questa area non usano un contorno “a piacere”, ma adottano la delimitazione standard dell’IPCC, riportata nel pannello (a) della Figura 2, così da rendere il risultato direttamente confrontabile con la letteratura di riferimento sulle regioni climatiche europee. Una volta isolata l’Europa settentrionale, il messaggio quantitativo diventa molto incisivo: il regime NAO– risulta associato al tasso di riscaldamento più alto, pari a 0,69 °C per decennio, cioè circa il 25% in più rispetto al trend complessivo della stagione fredda NDJFM nella stessa area e circa il 60% in più rispetto al trend del regime NAO+. Detto in termini più “fisici” ma rigorosi, se si interpreta quel trend in modo lineare lungo l’intera serie, significa che i giorni in NAO– oggi sono mediamente più caldi di circa 3 °C rispetto all’inizio del record nell’Europa settentrionale, un incremento che gli autori sottolineano essere molto vicino all’ordine di grandezza del riscaldamento artico riportato in studi recenti (0,73 °C per decennio). In pratica, il regime che nella climatologia sinottica rappresenta spesso l’ingresso di masse d’aria più fredde e più settentrionali mostra, proprio per questo, un riscaldamento che “assomiglia” per intensità a quello della sorgente artica a monte delle traiettorie.
All’estremo opposto, in Europa settentrionale il regime che si riscalda più lentamente è NAO+, con 0,43 °C per decennio. I due regimi rimanenti, Scandinavian Blocking e Atlantic Ridge, si collocano in una fascia intermedia: 0,53 °C per decennio per SB e 0,48 °C per decennio per AR, valori che risultano relativamente vicini al trend complessivo NDJFM dell’area (0,56 °C per decennio). Questo posizionamento “intermedio” è utile perché suggerisce che la grande asimmetria non è un confronto generico tra “tutti i regimi”, ma si manifesta in modo particolarmente forte nel contrasto NAO– versus NAO+, cioè tra un regime più spesso legato a traiettorie settentrionali e un regime tipicamente legato ad avvezione atlantica mite.
Un passaggio metodologicamente interessante è che gli autori non si limitano alla temperatura media giornaliera, ma controllano anche massime e minime. In tutta l’Europa settentrionale, per ciascuno dei quattro regimi, le temperature minime sono quelle che aumentano più rapidamente, un comportamento coerente con ciò che ci si aspetta in un contesto di riscaldamento da gas serra, dove le notti e le condizioni di forte stabilità tendono a “recuperare” più in fretta. Pur specificando che le differenze tra i trend dei diversi regimi, quando si guarda a medie/massime/minime, non risultano statisticamente significative, gli autori sottolineano che l’ordine relativo è coerente con il quadro generale del lavoro. Il valore più alto riportato è 0,74 °C per decennio per le temperature minime nel regime NAO–, mentre il più basso è 0,40 °C per decennio per le temperature massime nel regime NAO+. Questo dettaglio non cambia la gerarchia principale, ma rafforza l’idea che l’asimmetria tra regimi si accompagni anche a una “firma” diurno-notturna tipica del riscaldamento osservato alle alte latitudini.
Gli autori affrontano poi un possibile punto critico: il numero di giorni appartenenti a ciascun regime varia moltissimo da un anno all’altro. Nell’Europa settentrionale si va da casi estremi con appena 1 giorno NAO– in un’intera stagione (1993) fino a 94 giorni NAO– (2010). Questa variabilità interannuale rende meno “pulito” il confronto delle temperature medie di regime tra anni, perché la numerosità campionaria non è costante. Tuttavia, proprio per evitare che il risultato sui trend sia un artefatto statistico della frequenza dei regimi, viene verificata la relazione tra numero di giorni di regime e temperatura media: nell’Europa settentrionale tale legame risulta solo marginale, con R² compresi tra 0,01 e 0,14. In più, viene ricordato che non si osservano trend nel numero di giorni associati ai regimi. Mettendo insieme questi due elementi, gli autori stimano che i trend di temperatura difficilmente siano spiegabili come semplice effetto della frequenza dei regimi; piuttosto, la forte variabilità interannuale del numero di giorni può essere vista come un fattore che, semmai, rende più difficile una quantificazione ancora più robusta, perché introduce rumore campionario e anni “sbilanciati” nel conteggio dei giorni per regime.
4 | Osservazioni di sintesi e conclusioni
In questo studio gli autori quantificano i trend di temperatura in Europa “condizionandoli” ai quattro regimi euro-atlantici canonici — NAO–, NAO+, Scandinavian Blocking e Atlantic Ridge — facendo un passo metodologicamente importante rispetto a molta letteratura precedente: invece di limitarsi a valutare come la circolazione, nel suo complesso, moduli il riscaldamento osservato, mettono a confronto direttamente i trend all’interno di ciascun regime. Questa prospettiva consente di separare con maggiore chiarezza due piani che spesso si sovrappongono nelle discussioni: da un lato l’evoluzione media stagionale delle temperature, dall’altro il modo in cui tale evoluzione si manifesta quando la circolazione assume configurazioni ricorrenti e persistenti, cioè quando cambia in modo sistematico la provenienza delle masse d’aria, il “fetch” su oceano o su continente e la probabilità di avvezioni fredde o miti.
Il risultato centrale che emerge è una chiara asimmetria nei tassi di riscaldamento tra NAO– e NAO+. In molte aree d’Europa, e in modo particolarmente netto nel semestre freddo, i giorni classificati come NAO– mostrano un riscaldamento mediamente più rapido rispetto alla media dei giorni NDJFM, mentre i giorni NAO+ tendono a scaldarsi più lentamente della media. Questa asimmetria non è un dettaglio marginale: NAO– è associato a un anticiclone di blocco sulla Groenlandia e, di conseguenza, a un flusso più settentrionale sull’Europa nordica; quindi la lettura fisica è che le situazioni che in climatologia sinottica sono spesso legate alle irruzioni fredde “da nord” non stanno rimanendo termicamente stabili, ma stanno perdendo freddo più velocemente rispetto ad altre configurazioni. Gli autori sottolineano anche che, pur in presenza di una forte variabilità interannuale delle temperature, il trend termico associato a NAO– risulta statisticamente significativo su gran parte dell’Europa continentale, e che, oltre al contrasto NAO–/NAO+, il regime di Scandinavian Blocking mostra un riscaldamento particolarmente marcato sull’Europa centrale, suggerendo che l’asimmetria dei trend non si esaurisce nel solo asse della NAO ma coinvolge anche altri stati persistenti della circolazione.
La plausibilità fisica del riscaldamento più elevato in NAO– viene ancorata a un meccanismo semplice ma robusto: nell’Europa settentrionale, NAO– è tipicamente collegato ad avvezione di aria di origine artica, e l’Artico si è riscaldato molto più rapidamente delle medie latitudini nelle ultime decadi. Ne deriva che, proprio nei regimi in cui la massa d’aria “sorgente” proviene più spesso dalle alte latitudini, il riscaldamento del bacino di origine tende a trasferirsi in modo più evidente lungo la traiettoria fino all’Europa. In questo quadro, gli autori richiamano un filone di studi che ha ipotizzato che una futura ulteriore perdita di ghiaccio marino artico possa favorire eventi NAO– più intensi, con potenziali implicazioni di raffreddamento invernale (o di attenuazione del riscaldamento) sull’Europa settentrionale. Tuttavia, i risultati qui presentati vanno nella direzione di un bilancio più “competitivo” tra componenti dinamiche e termodinamiche: anche qualora la dinamica del pattern favorisca assetti circolatori associati a irruzioni fredde, l’avvezione stessa avverrebbe con masse d’aria che, rispetto al passato, sono mediamente più calde, e questo effetto di riscaldamento delle masse d’aria advette è ritenuto verosimilmente in grado di compensare, almeno in parte, l’eventuale raffreddamento dinamico legato al pattern NAO. Un limite esplicitato con chiarezza è che lo studio tratta temperature mediate stagionalmente per regime: non entra quindi nel merito di come il riscaldamento artico stia modificando la severità degli eventi invernali di breve durata, tema che rimane oggetto di ricerca attiva e che richiede metriche diverse (estremi, persistenza, sinottica degli eventi, non solo medie stagionali).
Nel complesso, la sintesi che gli autori propongono è molto netta: su ampie porzioni d’Europa, il regime che in media porta condizioni più fredde del normale è quello che si sta riscaldando più rapidamente, mentre il regime che tende a portare le condizioni più miti è quello che si riscalda più lentamente. Questo quadro è coerente con l’evidenza di una diminuzione della variabilità termica sub-stagionale nelle extratropicali dell’emisfero nord, spesso interpretata come una firma dell’influenza antropica: se il “ramo freddo” della distribuzione (cioè le situazioni sinottiche che storicamente alimentano le anomalie negative più marcate) si scalda più velocemente del “ramo mite”, la variabilità intrastagionale tende a ridursi non necessariamente perché i regimi freddi scompaiono, ma perché cambiano più rapidamente le loro caratteristiche termiche. In questo senso, il lavoro diventa un esempio concreto dell’idea che “le cose più fredde sono quelle che si stanno riscaldando più in fretta”, applicata non a una regione generica, ma a specifici stati ricorrenti della circolazione euro-atlantica.
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