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Pubblichiamo la traduzione del post “Are the heatwaves caused by climate change?” di Rasmus Benestad, pubblicato da Realclimate

In questi giorni ricevo molte domande a proposito della connessione fra le ondate di calore e i cambiamenti climatici. In particolare, mi viene chiesto dell’ondata di calore che ha colpito il nord Europa questa estate. Se vivete in Giappone, Corea del Sud, California, Spagna o Canada, potreste esservi posti la stessa domanda.

L’analogia delle gocce d’acqua

In ogni caso la domanda è imprecisa, e proverò a spiegarlo con un’analogia. Immaginiamo di stare passeggiando con un’amica e che, sentendo qualche goccia d’acqua, lei mi chieda se sta piovendo.

Finché si tratta di poche gocce d’acqua, potrebbe anche essere qualcos’altro. Le rispondo che dovremmo raccogliere qualche altra informazione per arrivare ad una risposta più sicura. Guardiamo il cielo. Ci sono nuvole scure sopra di noi? E cosa dicono le previsioni del tempo?

Se sopra le nostre teste ci fossero nuvoloni neri e le previsioni indicassero temporali, potremmo dire con una certa sicurezza che sta cominciando a piovere. Così come la pioggia comincia sempre con poche gocce, allo stesso modo i cambiamenti climatici si manifestano inizialmente con pochi eventi.

Analogamente all’osservazione della prima goccia d’acqua, non si può essere sicuri che un’ondata di calore sia un evento anomalo e isolato, oppure la manifestazione di un cambiamento climatico in corso. Bisogna analizzare informazioni aggiuntive.

Ci sono diverse informazioni da valutare quando ci si interroga sul collegamento fra eventi meteorologici e cambiamento climatico: (a) l’evidenza statistica, (b) i processi fisici che collegano i differenti aspetti considerati, e (c) gli “studi di attribuzione”.

(a) L’evidenza statistica

Le ondate di calore stanno diventando più diffuse, più estreme e durano più a lungo (e.g. Keellings and Waylen, 2014). Questo andamento è stato previsto e riportato in molti rapporti, come nell’IPCC SREX (2013), nei Proceedings of National Academy of Sciences (e.g. Palmer, 2009), e nello European Academy Science Advisory Council (EASAC, 2013).

Un cambiamento del clima equivale a un cambiamento nella statistica degli eventi meteorologici. Possiamo trovare traccia di questo collegamento analizzando la quantità^[a] e l’intensità di recenti eventi estremi da record.

Coumou et al., (2013) hanno osservato un incremento nel numero globale dei picchi di calore mensili, equiparabile a quello che ci si aspetterebbe se le temperature crescessero dappertutto con un tasso pari alla media globale. Hanno anche scoperto che i record mensili locali sono, in media, cinque volte più frequenti di quanto sarebbero in un clima stazionario.  In altre parole, quattro nuovi record di calore su cinque non si sarebbero verificati senza il riscaldamento globale.

Per fare altre verifiche, possiamo analizzare la frequenza di alcuni eventi meteorologici (come gli uragani), la loro durata e la loro intensità. Test statistici standard possono anche dirci se un particolare evento rientri in quella che è la frequenza attesa in un clima stazionario.

(b) Processi Fisici

Processi e condizioni fisiche giocano un ruolo importante sia nella distribuzione delle precipitazioni che nell’evoluzione delle condizioni meteorologiche, e nei conseguenti aspetti statistici. Infatti, ci aspettiamo che le statistiche delle precipitazioni e delle temperature vengano influenzate da un sistema fisico “alterato” rispetto al passato.

Il clima del nostro pianeta è sempre cambiato e ci sono sempre state cause fisiche all’origine di questi cambiamenti. Ciò significa che il clima è sensibile a cambiamenti di alcune condizioni, come possono esserlo i gas serra.

Sarebbe difficile spiegare perché un aumento delle concentrazioni di gas serra non abbia effetto sulla temperatura media globale o sulle statistiche di eventi meteorologici estremi, mentre altre tipologie di forzanti ce l’hanno chiaramente.

Non mancano le spiegazioni sul perché i cambiamenti nell’ambiente fisico dovrebbero causare eventi più estremi. Alcune di queste sono:

• si prevede che temperature più elevate generino ondate di calore più diffuse;
• una circolazione polare più debole rende fenomeni metereologici, quali il blocco dell’alta pressione, più persistenti. Questo indebolimento è associato alla cosiddetta “amplificazione polare” e al ritiro del ghiaccio marino artico (Francis and Vavrus, 2012; Coumou et al., 2015);
• le variazioni delle differenze di temperatura “nord-sud”, dovute ad esempio all’amplificazione polare, possono aumentare la prevalenza del fenomeno noto come “quasi-resonant planetary waves” (onde planetarie quasi-risonanti), che è associato alle ondate di calore. (Petoukhov et al., 2013). Mann et al. (2017) hanno identificato un’impronta specifica nel profilo di temperatura superficiale media zonale associato a condizioni che aumentano la probabilità di queste ondate. Sia i modelli che le osservazioni indicano che queste condizioni sono emerse solo recentemente dal “rumore di fondo” della variabilità naturale.

Ho anche passato in rassegna il fenomeno dell’effetto serra e descritto come la convezione possa essere alterata da una maggiore concentrazione di gas serra. Questo collegamento con il ciclo idrologico può spiegare perché le piogge sembrino concentrarsi su piccole aree della superficie terrestre (Benestad, 2018).

Precipitazioni su aree ridotte spiegano sia le inondazioni più frequenti, sia la maggiore siccità. Inoltre, condizioni di aridità inaspriscono il calore, perché l’umidità contiene le temperature attraverso l’evaporazione.

Ci aspettiamo anche precipitazioni estreme in alcune zone, poiché temperature superficiali più elevate aumentano considerevolmente l’evaporazione ed aumentano il tasso di turn-around del ciclo idrologico. Ci sono anche indicazioni di nuvole caratterizzate da un maggiore sviluppo verticale (Witze, 2016) che consentono alle gocce di pioggia di diventare più grandi che in passato.

(c) Attribuzione

È possibile riprodurre episodi meteorologici estremi attraverso modelli matematici come quelli usati per le previsioni meteorologiche. Possiamo quindi condurre esperimenti al fine di vedere l’impatto dei gas serra sul risultato finale. In altre parole, i modelli possono essere utilizzati per simulare lo stesso evento con e senza i livelli attuali di gas serra (Schiermeier, 2018).

La World Weather Attribution (WWA) ha realizzato tali esperimenti e quanto emerso suggerisce che i gas serra hanno reso più probabili i recenti eventi estremi.

Casi singoli e comportamento emergente di molti eventi

Il sistema pianeta è estremamente complesso, con interazioni tra atmosfera, oceani, ghiacci e terre emerse. Si sviluppa su una vasta gamma di scale temporali e spaziali.

È difficile dire come un aspetto sia direttamente connesso a un altro quando ci sono così tante interazioni e un tale livello di complessità. Capire la differenza tra eventi individuali e collettivi è la chiave per dare un senso alla situazione.

Tuttavia, i sistemi complessi tendono a dare origine a “comportamenti emergenti” (come spiegato in questo TED talk di Gavin). E le caratteristiche statistiche di un gran numero di risultati sono spesso prevedibili. In effetti, le statistiche sono straordinariamente prevedibili e spesso possiamo attribuire una certa probabilità alle cause di alcuni eventi attraverso test statistici standard.

Cosa sta causando cosa?

Cambiando prospettiva, ci si può porre una domanda più filosofica: sono le gocce a essere causate dalla pioggia oppure è la pioggia a essere il risultato di molte gocce? La pioggia è un fenomeno che include molti eventi composti all’interno delle nuvole.

Così come informazioni aggiuntive quali l’osservazione delle nuvole e le previsioni del tempo danno solidità alla nostra interpretazione delle prime gocce come l’inizio della pioggia, l’evidenza statistica e la nostra comprensione della fisica atmosferica forniscono informazioni importanti per la valutazione della connessione tra ondate di calore e i cambiamenti climatici.

Una domanda più rilevante

Penso che abbia senso riformulare la solita domanda sul ruolo dei cambiamenti climatici nel causare uno specifico evento, dato che il clima e i fenomeni meteorologici sono aspetti diversi dello stesso sistema terrestre.

La considerazione più importante è valutare se ci troviamo davanti al primo assaggio di una nuova normalità, o se il mondo tornerà al suo vecchio stato. In altre parole, la domanda dovrebbe essere se la recente ondata di caldo sia il segnale di un nuovo andamento meteorologico che possiamo aspettarci per il futuro. Penso che la risposta a questa domanda, basandoci sulle attuali conoscenze scientifiche e informazioni, sia “sì”.

Note
^[a] Se i dati sono indipendenti e distribuiti in modo identico (iid), allora la probabilità di un nuovo record-breaking diminuisce con il numero di misurazioni (n).

In questo caso, il numero atteso di record è:

Invece, se si registrano molti altri record superiori a E(n) allora questo è un segno che la coda superiore della distribuzione statistica si sta spostando verso livelli più alti. In altre parole, indica che gli estremi stanno diventando più frequenti.

Sia l’Organizzazione Meteorologica Mondiale (WMO, World Meteorological Organisation)che Copernicus  hanno pubblicato commenti e analisi sulle recenti ondate di calore.

Articolo originale di RealClimate: qui

Traduzione di Guido Davoli e Riccardo Mancioli, con revisioni di Gabriele Messori, Sylvie Coyaud e Aurora d’Aprile.

Tags: Realclimate

. Climalteranti on Set 22nd 2018 Categorie: Eventi estremi, Record, Statistiche, TemperatureStampa questo articolo