La risposta dei cicloni tropicali al riscaldamento antropogenico: il giudizio di 11 esperti

I cicloni tropicali,  chiamati anche tifoni nell’Oceano Pacifico e uragani sull’Oceano Atlantico, sono tra i fenomeni meteorologici più potenti, spaventosi e distruttivi che si conoscano. Non è sorprendente pertanto che da molto tempo la comunità scientifica si interroghi sulla loro evoluzione nel contesto di un pianeta più caldo. In questo breve articolo faremo il punto sullo stato delle nostre conoscenze, nel modo più semplice possibile, approfittando della recente pubblicazione di due importanti studi valutativi sull’autorevole Bullettin of the American Meteorological Society. Nel primo articolo gli autori, tutte eccellenze nel campo delle scienze atmosferiche, esaminano la questione dal punto di vista delle osservazioni: detto altrimenti, analizzando i dati e gli studi del passato (in particolare del passato recente) vanno alla ricerca di tendenze. Nel secondo articolo gli stessi autori affrontano invece la valutazione dell’evoluzione futura dei cicloni tropicali, sulla base delle conoscenze teoriche del fenomeno, delle tendenze osservate e delle simulazioni modellistiche.

L’argomento, non dovrebbe essere difficile crederci, è di estrema complessità: è importante, nel segno della chiarezza, liberarsi subito da descrizioni eccessivamente semplificate, volte talora alla ricerca di spettacolarizzazione, che suggeriscono, ad esempio, un legame quasi inevitabile tra aumento delle temperature dei mari e intensità o frequenza degli uragani.

Il ciclone tropicale è una macchina complicata la cui efficienza dipende da moltissime variabili, tra le quali spiccano l’instabilità atmosferica (legata alla differenza di temperatura tra la bassa e l’alta troposfera), l’andamento dei venti lungo la verticale (differenze troppo grandi nella velocità del vento, il cosiddetto “shear” sono sfavorevoli allo sviluppo di un ciclone), la presenza di polveri, la concentrazione degli aerosol (è stata suggerita una correlazione tra la diminuzione degli aerosol di origine antropica e l’aumento dei cicloni nel Nord Atlantico tra il 1990 ed 2005) e, naturalmente, tutte quelle condizioni al contorno associate alla circolazione generale che possono influire sull’innesco, sull’intensificazione e sulla longevità del vortice ciclonico.

Con riferimento alle osservazioni del passato si incontrano alcune difficoltà che possono rendere arduo stabilire con rigore scientifico l’esistenza di trend consolidati e di cambiamenti che non possano essere attribuiti alla variabilità naturale e dunque più probabilmente di origine antropogenica. Se questo in generale è vero ogni volta che si analizza una variabile meteorologica o climatica, lo è a maggior ragione per gli eventi estremi, quali gli uragani, che avvengono per fortuna più raramente e di cui possediamo un minor numero di casi. Occorre fare attenzione, ad esempio, a rimuovere tendenze artificiali che potrebbero emergere nelle serie delle osservazioni dovute al fatto che in passato, in un pianeta meno popolato e senza osservazioni satellitari, alcuni cicloni potevano essere passati inosservati o essere stati poco documentati.

Esaurite queste doverose premesse passiamo in rassegna i principali risultati esposti nel primo “assessment”, gli autori in maggioranza ritengono che il cambiamento osservato più significativo sia: (1) lo spostamento verso nord della latitudine di massima intensità dei cicloni nell’area del Pacifico nord occidentale, una tendenza, questa, che risulta coerente con il trend globale di espansione delle aree tropicali. Gli autori hanno individuato anche gli altri seguenti cambiamenti che potrebbero essere indicatori dell’influsso antropogenico sull’attività ciclonica: (2) una maggiore frequenza di forti cicloni nel mare Arabico nel periodo post monsonico, (3) l’aumento dell’intensità media globale dei cicloni più forti, dopo il 1980, (4) l’aumento, negli ultimi decenni, della frazione globale dei cicloni che raggiungono i gradi più alti (4 o 5) della scala Saffir-Simpson, (5) per quanto riguarda il Texas, l’aumento di frequenza di cicloni (come l’uragano Harvey) in grado di apportare piogge alluvionali.

A questo proposito, lo studio conclude che ad oggi non sono però ancora emerse prove completamente convincenti di un’influenza antropogenica sull’intensità delle piogge negli uragani. Torneremo più avanti su questo aspetto del problema perché per note cause termodinamiche in un’atmosfera più calda ci aspettiamo proprio un aumento dell’intensità delle piogge, anche in un ciclone tropicale. In ultimo viene considerata la questione delle mareggiate indotte dagli uragani ricordando che queste ultime sono diventate più distruttive e più frequenti a causa dell’aumento del livello del mare, legato senza dubbio alcuno al riscaldamento terrestre, senza che necessariamente si debba invocare una maggiore potenza degli uragani.

In estrema sintesi, a conclusione di questa prima parte, quello che gli esperti ci stanno dicendo è che sì, è probabile che stiamo cominciando a rilevare un “segnale” antropogenico nel manifestarsi dei cicloni tropicali, ma che finora questo è ancora relativamente debole e non sempre inequivocabilmente distinguibile all’interno del “frastuono” della normale variabilità meteorologica.

Cosa potrebbe riservarci il futuro, dunque, in un mondo che continuerà inesorabilmente a scaldarsi?

A questa domanda cerca di dare una risposta la seconda parte dell’assessment, che utilizza come riferimento un pianeta con temperatura superficiale più alta di 2°C rispetto alla media globale del periodo 1986-2005, situazione che in uno scenario “business as usual” potrebbe verificarsi attorno al 2055. La “sfera di cristallo” dei ricercatori per esplorare il futuro è costituita, come sappiamo, dai modelli fisico matematici dell’atmosfera, i cui risultati vanno analizzati sulla base alla conoscenza della fisica dei fenomeni e dei limiti dei modelli stessi. I modelli del clima “girano” con una risoluzione troppo bassa per poter rappresentare in modo adeguato fenomeni che si manifestano su scale spaziali relativamente piccole quali cicloni e tempeste tropicali. A titolo di esempio basti notare che i modelli climatici radunati nel gruppo CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project 5) simulano solo il 25% dei cicloni che si osservano sull’oceano Pacifico nordoccidentale. A questi problemi naturalmente viene posto rimedio con opportune tecniche e con simulazioni mirate a maggiore risoluzione, ma è bene essere consapevoli nell’esistenza di limiti. Dal punto di vista teorico, come in parte già anticipato, ci aspettiamo alcuni cambiamenti importanti nelle aree tropicali oltre al rialzo delle temperature: ad esempio l’espansione della cella di Hadley e un riscaldamento più accentuato nell’alta troposfera. Esiste anche la possibilità che gli oceani, oltre che più caldi, diventino maggiormente stratificati, in altre parole che lo strato di acqua calda e leggera superficiale si sovrapponga in modo più netto allo strato freddo e denso sottostante, come un coperchio. Da un punto di vista della dinamica di un ciclone questo aspetto potrebbe risultare rilevante, perché i forti venti associati alle tempeste rimescolano le acque oceaniche facendo emergere l’acqua più fredda (creando una scia fredda, una “cold wake”, accanto al ciclone) in grado di condizionarne lo sviluppo successivo. Da ultimo, ma non certo per importanza, vi è la questione dell’intensità delle piogge: uno dei risultati più solidi che emerge negli studi sul clima, ben riassunti nei rapporti dell’IPCC, è proprio la crescita dell’intensità media delle precipitazioni, legata alla ben nota relazione tra la quantità di vapore che può essere contenuta in una massa d’aria e la sua temperatura (l’equazione di Clapeyron-Clausius). La relazione stabilisce un aumento del 7% di vapore acqueo per 1°C di riscaldamento e poiché i modelli suggeriscono che l’umidità relativa in futuro resterà pressoché costante, ne deriva che l’atmosfera sarà molto probabilmente più carica di vapore acqueo condensabile. Nonostante che le aree tropicali siano destinate a scaldarsi un po’ meno (circa il 75%) rispetto alla media globale la mediana dei risultati modellistici suggerisce un aumento del 14% dell’intensità delle piogge, più che consistente quindi con l’aumento di 2°C delle temperature.

A chiusura riportiamo sinteticamente le conclusioni della seconda parte dell’assessment.

1. La previsione più affidabile riguarda la salita del livello delle inondazioni sollevate dai cicloni tropicali, a causa dell’aumento del livello del mare.
2. Vi è una fiducia da media a alta (“medium-to-high confidence” è il termine usato) in un aumento a scala globale dell’intensità delle piogge generate da un ciclone tropicale. La stima migliore per questo aumento è del 14% per un riscaldamento di 2°C.
3. Dieci degli undici esperti considerano probabile (“medium-to-high confidence”) una crescita globale dell’intensità media dei cicloni. Questo aumento è stimabile in circa il 5%.
4. E’ probabile (ancora una volta, con medium-to-high confidence) che i cicloni che raggiungeranno le categorie più alte di intensità (categorie 4-5) diventeranno più intensi, con una stima mediana per questo aumento del 13%.

Il giudizio degli esperti risulta invece meno unanime con riguardo ad altri possibili sviluppi dei cicloni tropicali in un mondo più caldo, quali la loro velocità di spostamento (potrebbe diminuire), un’ulteriore espansione verso nord delle loro traiettorie e la loro frequenza. Vale la pena sottolineare che la grande maggioranza degli studi modellistici prospetta una diminuzione globale del numero dei cicloni (mediana: -13%), ma che questa tendenza non viene ritenuta sufficientemente solida a causa dei limiti intrinseci dei modelli cui abbiamo precedentemente accennato.

Per approfondire:

• TROPICAL CYCLONES AND CLIMATE CHANGE ASSESSMENT, Part I: Detection and Attribution Bull. Amer. Meteor. Soc. 2019 – Thomas Knutson, Suzana J. Camargo, Johnny C. L. Chan, Kerry Emanuel, Chang-Hoi Ho, James Kossin, Mrutyunjay Mohapatra, Masaki Satoh, Masato Sugi, Kevin Walsh, and Liguang Wu
• TROPICAL CYCLONES AND CLIMATE CHANGE ASSESSMENT, Part II: Projected Response to Anthropogenic Warming Bull. Amer. Meteor. Soc.2020 – Thomas Knutson, Suzana J. Camargo, Johnny C. L. Chan, Kerry Emanuel, Chang-Hoi Ho, James Kossin, Mrutyunjay Mohapatra, Masaki Satoh, Masato Sugi, Kevin Walsh, and Liguang Wu
• Does global warming make tropical cyclones stronger? By Stefan Rahmstorf, Kerry Emanuel, Mike Mann and Jim Kossin – RealClimate.org