I Cicli pluriennali del clima – Lo shift del 1976

Con questo post iniziamo una serie di approfondimenti che ci porteranno a conoscere alcuni dei fenomeni naturali che governano le dinamiche del clima. Molti di questi presentano ancora un livello di comprensione scientifica piuttosto basso e, in questo margine di incertezza, trovano spesso il loro spazio anche interpretazioni che ne attribuiscono l’evoluzione al forcing antropogenico. Questo è normale, fa parte del dibattito, tuttavia come vedremo più avanti, in alcuni casi certe prese di posizione sembrano un po’ forzate.

Nei sistemi complessi c’è spesso una componente con un peso maggiore delle altre. Se ci riferiamo al clima, escludendo la fonte primaria di energia, il sole, spetta sicuramente alla componente oceanica il compito di maggiore importanza. La nostra attenzione va in particolare a quell’enorme serbatoio di energia che è l’Oceano Pacifico. Le variazioni nelle dinamiche del rilascio di questa energia, regolate e a loro volta influenzate dalle temperature di superficie (SST), dalle correnti orizzontali e verticali e dalla salinità  delle acque, sono all’origine di sottosistemi climatici di grande importanza.

Uno di questi è conosciuto come Walker Circulation (WC), una circolazione atmosferica che si sviluppa lungo la latitudine – ed è per questo detta zonale- che coinvolge lo strato troposferico soprastante i tropici, intersecando ortogonalmente la Cella di Hadley, altra componente fondamentale della circolazione generale atmosferica. In sostanza la WC funziona così: l’aria prossima alla superficie sul Pacifico equatoriale occidentale sale fino a circa 5000mt, poi viaggia a est verso la sponda orientale dove scende nuovamente nei bassi strati per essere pilotata verso ovest dagli Alisei. Quando in quella zona del Pacifico prevale La Niña questa circolazione si rinforza, mentre quando governa El Niño subisce un indebolimento ed una frammentazione. Questo accade perché con l’aumento delle SST la maggior parte della convezione ha luogo nel settore centrale dell’oceano e una buona parte dell’aria viene catturata dalla Cella di Hadley e spinta verso nord.

Le diverse zone di convezione sono del resto facilmente individuabili attraverso il monitoraggio della copertura nuvolosa. Uno studio dell’International Satellite Cloud Climatology Project (ISCCP), ha dimostrato che la nuvolosità  medio alta sul Pacifico occidentale di norma aumenta con La Niña e diminuisce con El Niño. L’intesità  della WC è quindi strettamente correlata con le SST del Pacifico e può essere monitorizzata attraverso il Southern Oscillation Index (SOI), calcolato in base alle differenze di pressione atmosferica tra Tahiti e Darwin in Australia.

Questa descrizione della WC concorda con quanto riportato negli anni scorsi da diverse pubblicazioni scientifiche, Power e Smith 2007, Vecchi et al 2006 e ancora Vecchi e Soden 2007. In questi lavori tuttavia, la consistente diminuzione di questa circolazione negli ultimi 30 anni e la conseguente prevalenza di eventi di El Niño, sono attribuite interamente all’effetto antropico. In pratica il riscaldamento globale originerebbe Niños sempre più forti innescando un feed-back positivo di aumento delle temperature. A riprova di questo sarebbe arrivato anche il picco delle temperature del 1998. Tralasciando il fatto che dal luglio 2007 ad oggi abbiamo avuto forti condizioni di segno opposto, anche perchè detti lavori sono oggettivamente antecedenti all’inversione di tendenza dello scorso anno, val la pena obiettare che se questo feed-back fosse vero la storia del pianeta ne recherebbe le tracce, ovvero prima o poi si sarebbero instaurate condizioni di inabitabilità causate da questo processo apparentemente irreversibile.

Nessuno dei tre studi ha invece preso in considerazione lo shift climatico occorso nel 1976, un evento abbastanza noto, piuttosto brusco, le cui origini sono ancora per lo più oscure. Vediamo di cosa si tratta. Attraverso la misurazione del Carbonio 14 nell’acqua, è stata riscontrata una consistente diminuzione della risalita di acque di profondità  (upwelling) presso le isole Galapagos (Guilderson e Schrag 1998), stimata in un -25% del totale del volume trasportato. In pratica una riduzione da 47 a 35 sverdrups (1 sverdrup=10⁶ m³/s) dal 1970 al 1990 (Mc Phaden e Zhang 2002). Queste variazioni dell’upwelling sono note nei cambiamenti di fase Niño-Niña, ma non è chiaro se ne siano una causa, un effetto oppure le due cose insieme, mentre è altamente probabile che la riduzione della risalita di acque fredde abbia nel tempo favorito la prevalenza di condizioni di Niño.

Riportando tutto questo in atmosfera, se si esamina il comportamento dell’indice SOI, si nota una sostanziale neutralità  fino alla metà degli anni ’70, seguita da una inesorabile discesa verso valori negativi a partire proprio dal 1976.

Dunque è bruscamente cambiato l’upwelling a causa di qualche evento di vasta portata che ha interessato la regione. Se ci fosse stato un cambiamento nel regime dei venti capace di provocare un cambiamento così significativo forse ancora una volta ne avremmo trovato traccia. Per cui è probabilmente l’oceano stesso a nascondere le cause di questa variazione. Può anche darsi che l’origine sia geologica, l’unico evento importante in quella zona fu il terremoto del Guatemale nel febbraio del ’76, però allo stato attuale qualunque collegamento sarebbe puramente speculativo.

Però è un fatto che da allora abbia dominato El Niño. L’indice SOI ha infatti continuato ad avere un andamento altalenante, ma ha semplicemente oscillato intorno a valori più bassi. Infatti nei 367 mesi trascorsi da gennaio ’77 a luglio ’07 compresi, l’indice SOI è stato negativo per 233 mesi, positivo per 129 e prossimo a zero per i cinque rimanenti. Di più, ci sono stati 8 periodi con indice SOI negativo per più di 12 mesi e soltanto due periodi con indice positivo per pari durata.

Appare strano come nei tre lavori citati fossero state in effetti prese in considerazione le variazioni della pressione atmosferica attraverso l’oceano Pacifico, ma sia sfuggito il drastico cambiamento del 1976, responsabile probabilmente della diminuzione d’intensità  della WC e del successivo prevalere di condizioni di El Niño. In nessuno dei due casi l’uomo sembra entrarci molto, se non per la tardiva e alquanto parziale comprensione del problema. Eppure, per far tornare i conti, ovvero per attribuire al fattore antropogenico le cause di questi cambiamenti ci sono voluti gli output concordi (o mediati?) di ben 23 modelli “sintonizzati” con un forcing umano per accordare le convinzioni con le osservazioni, mentre la spiegazione naturale era ed è proprio lì, nei dati osservati e non digitalmente simulati. Tutto ciò nonostante molti altri lavori già  avessero messo in evidenza la teoria dello shift del 1976.

In conclusione, a ben vedere, non è un caso che dal 1976 al 2007 siano trascorsi circa 30 anni, Questo numero nel clima non è casuale e nel prossimo post di questa serie vedremo anche perchè.