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Il rallentamento della corrente del Golfo e possibili oscillazioni climatiche

Il capovolgimento meridionale della circolazione atlantica, abbreviato in AMOC (Atlantic meridional overturning circulation), è un’importante corrente dell’Oceano Atlantico, caratterizzata da un flusso in direzione nord di acqua salina calda negli strati superficiali dell’Atlantico, e da un flusso in direzione sud di acqua fredda in profondità; fa parte della circolazione termoalina. La AMOC è un’importante componente del sistema climatico del nostro pianeta.

corrente del golfo
Mappa topografica dei mari del Nord e dei bacini subpolari con le correnti di superficie (linee piene) e correnti di profondità (tratteggiate). I colori indicano approssimativamente la temperatura.

Questa corrente oceanica trasporta una quantità significativa di energia termica dai tropici e dall’emisfero australe verso il Nord Atlantico, mentre il calore viene trasferito all’atmosfera. Cambiamenti in questa circolazione oceanica potrebbero avere un profondo impatto sul sistema climatico globale.

Ci sono crescenti evidenze che le fluttuazioni della temperatura superficiale dell’Atlantico, che si ipotizzano collegate alle fluttuazioni nella AMOC, abbiano giocato un ruolo importante nelle fluttuazioni climatiche nell’intero pianeta su una grande varietà di scale temporali.

Misurazioni effettuate sull’intero bacino del Nord Atlantico suggeriscono oscillazioni decennali nelle temperature superficiali del mare che possono essere almeno in parte dovute alle fluttuazioni della AMOC. Nei dati relativi al periodo dal 1856 al 2013 si notano cicli ripetitivi noti come Oscillazione multidecennale atlantica (abbreviata in AMO, dalla dizione inglese Atlantic Multidecadal Oscillation). Evidenze provenienti da paleoregistrazioni suggeriscono che ci siano stati importanti cambiamenti della AMOC su scala decennale, in particolare durante i periodi glaciali. Questi bruschi cambiamenti hanno avuto un profondo impatto sul clima, sia a livello locale nell’Atlantico, che in località remote attorno al globo.

Al suo margine settentrionale, la AMOC interagisce con la circolazione del Mar Glaciale Artico. La copertura glaciale estiva dell’Artico ha subito una drastica riduzione da quando sono iniziate le rilevazioni satellitari nel 1979, con una perdita di quasi il 30% del valore misurato a settembre in 29 anni. I modelli di simulazioni climatiche suggeriscono che la rapida e consistente perdita misurata a settembre sarà destinata a durare nel XXI secolo.

Possibili effetti sul clima: L’interruzione, o meglio rallentamento, della “corrente atlantica con inversione meridionale”, (Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC) meglio nota appunto come sistema della corrente del golfo, potrebbe avere come conseguenza inverni più brutali ma anche un aumento delle ondate di calore estremo in alcune zone d’Europa.

Un nuovo studio pubblicato su Nature Communications analizza come il forte raffreddamento dell’Oceano nord Atlantico ha  influenzato il clima dell’Europa 12000 anni fa. In quell’epoca, in un periodo di riscaldamento a fine era glaciale si verificò appunto un rallentamento della corrente del golfo tale da portare un temporaneo raffreddamento climatico. Tuttavia, mentre gli inverni furono estremamente freddi, le estati Europee furono caratterizzate da ondate di caldo altrettanto brutali.  Lo studio analizza i dettagli anche stagionali del clima del passato grazie ai dati indiretti di alcuni “detective del clima” quali conchiglie,  pollini fossili e sedimenti dell’antico sito lacustre di  Hasseldala, nel sud della Svezia.

Cosa sta succedendo nell’oceano Atlantico? La massiccia fusione dei ghiacciai della Groenlandia sta riversando nell’oceano enormi quantità di acqua dolce, più fredda e più pesante di quella del mare. Queste acque, inabissandosi nell’oceano causano appunto il rallentamento della corrente nord Atlantica, che secondo due autorevoli studi sarebbe al suo punto più debole da almeno 1500 anni. Uno studio, coordinato dal noto scienziato Stephan Rahmstorf, oceanografo del Potsdam Institute for Climate Impact Research, indica come maggior indiziato dell’indebolimento il cambiamento climatico in corso dovuto alle attività umane. L’altro studio è più cauto sulle cause, ma di fatto giunge alle stesse conclusioni. Entrambi, indicano che il rallentamento continuerà, mentre è difficile, almeno nel corso di questo secolo, che si arrivi a un vero e proprio blocco della corrente del Golfo.

La prima evidente conseguenza  è che già ora il nord Atlantico, nell’ambito di un mondo comunque più caldo, spesso risulta più freddo della media e delle zone circostanti. La seconda, più sfumata, è che il minor trasporto di calore verso l’Europa starebbe già modificando la circolazione generale dell’atmosfera, con maggior presenza di situazioni di blocco, ovvero di anticicloni quasi stazionari sulle stesse zone. Nell’estate del 2015, per esempio, a fronte di temperature nel nord Atlantico prossime ai minimi storici da 200 anni, si è per opposto osservata una delle estati più calde di sempre in Europa centrale ed anche in Italia.

La corrente del Golfo
La corrente del Golfo sta rallentando e potrebbe causare almeno 20 anni di clima rovente

Approfondimento: Il sistema di circolazione dell’Oceano Atlantico settentrionale si è indebolito e si prevede che si indebolirà ulteriormente nei prossimi decenni. Un’analisi suggerisce che questo declino potrebbe portare ad un riscaldamento accelerato globale della superficie.

Le temperature superficiali globali sono aumentate costantemente dal 1975 al 1998, ma questa crescita ha rallentato un po ‘per circa 15 anni, un evento che ha guadagnato l’attenzione popolare come una “pausa”. Da allora, abbiamo vissuto i quattro anni più caldi mai registrati, il che ha contribuito a smorzare l’interesse popolare per l’evento. Tuttavia, poiché il cambiamento climatico è una risposta complessa ai driver esterni che variano lentamente, è importante comprendere appieno il comportamento climatico del passato e le cause sottostanti. In un articolo su Nature , Chen e Tung segnala che il sistema di correnti oceaniche noto come la Circonvallazione Meridionale Atlantica (AMOC) può spiegare i cambiamenti nei tassi di riscaldamento globale della superficie. Piuttosto che l’immagine convenzionale di un vigoroso AMOC associato ad elevate temperature superficiali nell’Oceano Atlantico, gli autori sottolineano il ruolo dell’AMMOC nel prendere calore dalla superficie e immagazzinarlo nell’oceano profondo.

La connessione tra l’AMOC e le variazioni del contenuto di calore del subpolar dell’Oceano Atlantico settentrionale è stata a lungo riconosciuta. L’AMOC trasporta il calore verso nord verso il subpolare nord Atlantico e verso la Groenlandia, l’Islanda e il mare di Norvegia. Lì, attraverso una serie di processi, si forma acqua profonda che si muove come un flusso freddo verso sud. Questo nastro trasportatore di acqua fluente verso nord, calda e poco profonda e acqua profonda, fredda e profonda verso sud, definisce l’AMOC.

Rispetto alle medie latitudinali, le temperature superficiali potrebbero essere 5 ° C più fredde nell’Oceano Atlantico subpolare e fino a 10 ° C più fredde nel Mare di Norvegia se l’AMOC fosse assente. Di conseguenza, un forte AMOC è tipicamente associato al riscaldamento nell’emisfero settentrionale. Questa associazione è coerente con prove di paleoclimatologia che suggeriscono che, durante la più recente era glaciale, i periodi più caldi coincidevano con un AMOC vigoroso e periodi più freddi coincidevano con un AMOC debole.

Lo studio di Chen e Tung sottolinea un ruolo diverso per l’AMOC nel clima moderno. Le concentrazioni atmosferiche di gas a effetto serra sono attualmente aumentate a un ritmo che non ha precedenti in millenni e probabilmente milioni di anni. Di conseguenza, il ruolo che i meccanismi climatici potrebbero aver avuto in passato potrebbe non essere una buona guida per il loro ruolo attuale o futuro. Gli autori sostengono che metà del calore derivante dalle crescenti concentrazioni di gas serra è immagazzinato nelle acque profonde del Nord Atlantico quando l’AMOC sta aumentando, riducendo così il riscaldamento globale della superficie globale (Figura 1).

corrente del golfo
Figura 1 | Il ruolo della circolazione atlantica nel clima moderno. L’aumento delle concentrazioni atmosferiche di gas a effetto serra significa che più radiazione solare in ingresso viene intrappolata nell’atmosfera, una conseguenza del quale è il riscaldamento della superficie. Chen e Tung 2riportare che il sistema di circolazione oceanica noto come la Meridional Overturning Circulation (AMOC) dell’Atlantico può compensare questo riscaldamento. L’AMOC trasporta il calore verso nord (frecce rosse) nell’Oceano Atlantico settentrionale; i colori arancione chiaro e arancione indicano regioni che sono 5 ° C e 10 ° C più calde, rispettivamente, rispetto alle medie latitudinali. Gli autori sottolineano il ruolo dell’AMMOC nel trasporto del calore dalla superficie all’oceano profondo (frecce nere); i colori rosa e blu indicano le regioni in cui il calore aumenta e diminuisce, rispettivamente, quando l’AMOC è in aumento (basato sulla Fig. 2a di riferimento 2).

Un ciclo di AMOC crescente e poi decrescente dagli anni ’40 alla metà degli anni ’70 ha coinciso con un periodo di rallentamento del riscaldamento globale; un periodo di quiescenza di AMOC debole dalla metà degli anni ’70 alla fine degli anni ’90 ha coinciso con un rapido riscaldamento globale; e un aumento della resistenza all’AMMOC tra la fine degli anni ’90 e il 2005 e una diminuzione successivamente coincisa con la “pausa” nel riscaldamento globale.

Quando le cause dello “hiatus” furono indagate per la prima volta, l’Atlantico non era un posto ovvio da guardare. L’attenzione si è concentrata sull’Oceano Pacifico perché il Pacifico tropicale era uno degli unici luoghi in cui le temperature superficiali non aumentavano durante questo periodo. La comprensione dell’evento si è sviluppata tenendo conto di diversi fattori, tra cui l’effetto delle variazioni del contenuto di calore oceanico in più bacini oceanici. Chen e Tung ora focalizzano l’attenzione sull’Atlantico settentrionale. Il loro lavoro suggerisce che le temperature di superficie calde erano indicative di un AMOC crescente e che l’aumento associato nell’assorbimento del calore oceanico ha giocato un ruolo chiave nello “iatus”.

Atlantic Multidecadal Oscillation Timeseries
(a) serie temporali sull’indice di oscillazione multidecadica atlantica (AMO) e (b) serie temporali medie globali di temperatura superficiale (GMST) calcolate dall’LMR negli ultimi 2000 anni, con serie storiche annuali (blu chiaro, tratteggiate) e 20 anni serie temporali passa-basso (nero; intervallo di confidenza del 95% mostrato in arancione). (c) Indice AMO negli ultimi 100 anni (in basso) come calcolato dall’LMR (nero, intervallo di confidenza del 95% mostrato in grigio), la Rianalisi del XX secolo (20CR, rosso), la rianalisi ERA-20C (Era-20C, blu) e la rianalisi GIStemp della NASA (GIStemp).

Uno dei principali caveat dello studio di Chen e Tung è che, per necessità, gli autori usavano i proxy per la resistenza all’AMMOC perché non esistono osservazioni dirette di lunghezza sufficiente. Ci sono solo quattro osservatori che misurano l’AMOC su tutta la larghezza dell’Atlantico: SAMBA a 34,5 ° S, RAPID a 26 ° N, NOAC a 47 ° N e OSNAP tra 53 ° N e 60 ° N. Il RAPID, il più longevo, è stato implementato solo nel 2004. Questi osservatori devono essere mantenuti per molti decenni se vogliamo comprendere appieno il ruolo dell’AMOC nel nostro clima che cambia.

C’è molto da fare per determinare come l’AMOC influenzi la temperatura superficiale in diverse regioni e su differenti scale temporali. Per esempio, Chen e Tung evidenziano il potenziale ruolo dell’Oceano del Sud nell’assorbimento di calore nel periodo dal 2005. Tale caratteristica potrebbe essere parte di un modello altalenante di assorbimento di calore alternato da parte dell’Atlantico settentrionale e dell’Oceano meridionale.

AMOC
L’AMOC è considerato “molto probabile” che possa indebolirsi nei prossimi decenni. In effetti, l’Atlantico ha visto aumenti della temperatura superficiale più bassi rispetto all’oceano globale negli ultimi decenni. Questa relativa mancanza di riscaldamento è stata interpretata come un’impronta digitale del declino dell’AMOC, potenzialmente legata al cambiamento climatico antropogenico. Rimane da vedere se gli osservatori AMOC documenteranno il declino previsto, ma hanno già osservato che l’AMOC si trova in uno stato molto indebolito . Chen e Tung predicono che un AMOC così debole provocherà un periodo di rapido riscaldamento globale della superficie che potrebbe durare per più di due decenni.

Esiste anche una netta differenza tra gli effetti della variabilità AMOC decadale e il collasso di AMOC sulle temperature globali. Sebbene la prospettiva di un AMOC che superi un punto critico e di un crollo sia considerata improbabile, non è impossibile, e un evento così drammatico potrebbe portare al raffreddamento della superficie globale 7 . La soglia tra un AMOC debole che riduce l’assorbimento del calore oceanico, permettendo alle temperature superficiali globali di aumentare senza sosta, e un AMOC molto debole o collassato che provoca il raffreddamento nel Nord Atlantico e il riscaldamento globale della superficie a rallentare o fermarsi sarà un punto chiave di discussione.

L’AMOC è considerato “molto probabile” indebolirsi nei prossimi decenni 1 . In effetti, l’Atlantico ha assistito a mutamenti della temperatura superficiale rispetto all’oceano globale negli ultimi decenni. Questa relativa mancanza di riscaldamento è stata interpretata come un’impronta digitale del declino di AMOC, potenzialmente legata al cambiamento climatico antropogenico. Resta da vedere se gli osservatori AMOC documenteranno il declino previsto, ma hanno già osservato che l’AMOC si trova in uno stato indebolito. Chen e Tung predicono che un AMOC così debole provocherà un periodo di rapido riscaldamento globale della superficie che potrebbe durare per più di due decenni.

Cosa succederà in futuro? Le condizioni attuali sono molto diverse dal periodo di raffreddamento di 12000 anni fa, noto come Younger Drias (YD). Allora era in corso un riscaldamento per cause naturali, oggi la causa è antropica e sta avvenendo anche più velocemente. “Se il rallentamento del rallentamento dell’AMOC procede come osservato e proiettato dalla maggior parte dei modelli climatici per il futuro, il blocco atmosferico potrebbe aumentare di intensità e/o frequenza e potrebbe portare a ondate di calore ancora più forti di quanto ci si aspetterebbe“, afferma Frederik Schenk, autore principale dello studio e ricercatore presso il Centro per la ricerca sul clima di Bolin, Università di Stoccolma.

A ciò si aggiungono le opposte preoccupazioni secondo cui, a causa della “amplificazione artica”, nell’ambito di un clima più caldo potrebbero diventare più frequenti episodi di freddo invernale brutale.

Al di là di questi importanti risultati scientifici va colto, come riflessione, un messaggio chiaro. Stiamo conducendo un gigantesco esperimento scientifico di cui siamo noi stessi cavie. Gli effetti del riscaldamento globale potrebbero essere non lineare, anche improvvisi e talora a sorpresa.

Una ragione di più per intensificare le azioni di lotta ai cambiamenti climatici, sia attraverso i negoziati sia agendo dal basso individualmente e come comunità.

Riferimenti

  1. Gruppo intergovernativo di esperti sul cambiamento climatico (IPCC). Cambiamenti climatici 2014: relazione di sintesi.Contributo dei gruppi di lavoro I, II e III alla quinta relazione di valutazione del gruppo intergovernativo di esperti sui cambiamenti climatici (IPCC, 2014).
  2. Chen, X. & Tung, K.-K. Nature 559 , 387-391 (2018).
  3. Jackson, LC et al. Clim. Dyn. 45 , 3299-3316 (2015).
  4. Kosaka, Y. & Xie, S.-P. Nature 501 , 403-407 (2013).
  5. Medhaug, I., Stolpe, MB, Fischer, EM, & Knutti, R. Nature 545 , 41-47 (2017).
  6. Broecker, WS Oceanography 4 , 79-89 (1991).
  7. Cesare, L., Rahmstorf, S., Robinson, A., Feulner, G. & Saba, V. Nature 556 , 191-196 (2018).
  8. Smeed, DA et al. Geophys. Res. Lett. 45 , 1527-1533 (2018).
  9. Florian Sévellec, Alexey V. Fedorov e Wei Liu, Arctic sea-ice decline weakens the Atlantic Meridional Overturning Circulation, in Nature Climate Change, vol. 7, nº 8, August 2017, pp. 604–610, DOI:10.1038/nclimate3353, ISSN 1758-678X (WC · ACNP).

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