Ricercatori della Columbia forniscono nuove prove sull’affidabilità della modellazione climatica

Ricercatori della Columbia forniscono nuove prove sull’affidabilità della modellazione climatica

di Nicole deRoberts|June 24, 2019

Per decenni, gli scienziati che studiano un fenomeno climatico chiave sono stati alle prese con dati contraddittori che hanno minacciato di minare la fiducia nell’affidabilità dei modelli climatici in generale. Un nuovo studio, pubblicato oggi su Nature Geoscience, risolve il dibattito sulla circolazione atmosferica tropicale.

La circolazione di Hadley, o cella di Hadley – un modello di circolazione atmosferica tropicale mondiale che si verifica a causa del riscaldamento solare non uniforme alle diverse latitudini che circondano l’equatore – fa sì che l’aria intorno all’equatore salga a circa 10-15 chilometri, fluisca verso il polo (verso il Polo Nord sopra l’equatore, il Polo Sud sotto l’equatore), scenda nei subtropici, e poi torni all’equatore lungo la superficie terrestre. Questa circolazione è ampiamente studiata dagli scienziati del clima perché controlla le precipitazioni nelle zone subtropicali e crea anche una regione chiamata zona di convergenza intertropicale, producendo una fascia di grandi tempeste ad alta precipitazione.

circolazione atmosferica a celle di Hadley

Le celle di Hadley si formano quando l’aria calda intorno all’equatore sale, si sposta verso il polo e sprofonda sulle subtropicali e ritorna verso l’equatore. Immagine: Wikimedia Commons

Lo studio, guidato da Rei Chemke, un ricercatore post-dottorato della Columbia Engineering, insieme al climatologo dell’Osservatorio della Terra Lamont-Doherty Lorenzo Polvani, affronta una grande discrepanza tra i modelli climatici e le rianalisi riguardo al potenziale rafforzamento o indebolimento della circolazione di Hadley nell’emisfero settentrionale come conseguenza delle emissioni antropogeniche.

Storicamente, i modelli climatici hanno mostrato un progressivo indebolimento della cella di Hadley nell’emisfero settentrionale. Negli ultimi quattro decenni le rianalisi, che combinano i modelli con dati osservativi e satellitari, hanno mostrato proprio il contrario – un rafforzamento della circolazione di Hadley nell’emisfero settentrionale. Le rianalisi forniscono agli scienziati la migliore approssimazione dello stato dell’atmosfera e sono ampiamente utilizzate per garantire che le simulazioni dei modelli funzionino correttamente.

La differenza di tendenze tra modelli e rianalisi pone un problema che va ben oltre il fatto che la cella di Hadley si indebolisca o si rafforzi; l’incoerenza stessa è una grande preoccupazione per gli scienziati. Le rianalisi sono usate per convalidare l’affidabilità dei modelli climatici – se i due sono in disaccordo, significa che o i modelli o le rianalisi sono difettosi.

L’autore principale Chemke spiega il pericolo di questa situazione: “È un grosso problema se i modelli sono sbagliati perché li usiamo per proiettare il nostro clima e inviare i nostri risultati all’IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) e ai responsabili politici e così via.”

Per trovare la causa di questa discrepanza, gli scienziati hanno esaminato da vicino i vari processi che influenzano la circolazione, determinando che il riscaldamento latente è la causa dell’incoerenza. Per capire quali dati fossero corretti – i modelli o le rianalisi – hanno dovuto confrontare i sistemi utilizzando una metrica puramente osservativa, non contaminata da alcun modello o simulazione. In questo caso, le precipitazioni sono servite come proxy osservazionale per il riscaldamento latente, poiché sono uguali al riscaldamento latente netto nella colonna atmosferica. Questi dati osservativi hanno rivelato che l’artefatto, o difetto, è nelle rianalisi, confermando che le proiezioni dei modelli per il clima futuro sono, in effetti, corrette.

I risultati del documento supportano le precedenti conclusioni tratte da una varietà di modelli: la circolazione Hadley si sta indebolendo. Questo è fondamentale da capire, dice Polvani, un professore di fisica applicata e matematica applicata e di scienze della terra e dell’ambiente che studia il sistema climatico al Lamont-Doherty Earth Observatory. “Uno dei più grandi segnali climatici associati al riscaldamento globale è l’essiccazione dei subtropici, una regione che già riceve poche precipitazioni”, ha spiegato. “La cella di Hadley è un controllo importante sulle precipitazioni subtropicali. Quindi, qualsiasi cambiamento nella forza della cella di Hadley si tradurrà in un cambiamento nelle precipitazioni in quella regione. Questo è il motivo per cui è importante determinare se, come conseguenza delle emissioni antropogeniche, la cella di Hadley accelererà o rallenterà nei prossimi decenni.”

Ma questi risultati risuonano ben oltre lo studio in questione. Risolvere i risultati contraddittori nella ricerca scientifica è fondamentale per mantenere l’accuratezza e l’integrità della comunità scientifica. Grazie a questo nuovo studio, gli scienziati hanno ora maggiore fiducia nel fatto che i modelli sono strumenti affidabili per le previsioni climatiche.

Lo studio si intitola “Opposite Tropical Circulation Trends in Climate Models and in Reanalyses”. Gli autori sono: Rei Chemke (Dipartimento di Fisica Applicata e Matematica Applicata, Columbia Engineering) e Lorenzo M. Polvani (Dipartimento di Fisica Applicata e Matematica Applicata, Columbia Engineering; Dipartimento di Scienze della Terra e dell’Ambiente, e Lamont-Doherty Earth Observatory, Columbia University).

Lo studio è stato sostenuto dal NOAA Climate and Global Change Postdoctoral Fellowship Program, amministrato dall’UCAR Cooperative Programs for the Advancement of Earth SystemScience. Lorenzo Polvani è grato per il continuo sostegno della U.S. Nat. Sci. Foundation.

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