Meteo estremo dalla stratosfera

L'ETH News: Nel suo nuovo studio, lei ha raccolto molti esempi di eventi meteorologici estremi legati a processi nella stratosfera. Finora, però, si è sempre detto che il riscaldamento globale favorisce questi eventi estremi. Non è più vero?
Daniela Domeisen: (ride) Sì, è ancora vero. Tuttavia, gli scienziati sanno da tempo che anche la stratosfera, cioè lo strato tra i 15 e i 50 chilometri di altezza, ha un'influenza sul tempo sulla superficie terrestre. Ma pochi hanno parlato del fatto che la stratosfera può anche causare e influenzare eventi estremi. Questo è ciò che volevamo scoprire con il nostro studio.

Può fornire esempi di eventi estremi legati alla stratosfera?
Il fenomeno delle ondate di freddo estremo nell'emisfero settentrionale è stato studiato al meglio. Queste possono verificarsi quando il vortice polare nella stratosfera si riscalda improvvisamente e si disintegra, come sta accadendo attualmente. Un altro esempio è una sequenza di forti tempeste che hanno colpito sempre la stessa regione in Inghilterra nel febbraio 2020. Questo ha portato a gravi inondazioni. Ciò che colpisce è che le tempeste avevano la stessa traiettoria. Questo fenomeno è direttamente collegato alla stratosfera: Il vortice polare è stato eccezionalmente forte a febbraio e ha stabilizzato il percorso. Di conseguenza, le tempeste hanno seguito lo stesso percorso, mentre di solito le tracce cambiano frequentemente. Abbiamo anche trovato prove che la stratosfera ha influenzato gli incendi boschivi estremi in Australia, ha causato mini-uragani nell'Oceano Artico e così via.

Chi siamo è rimasto sorpreso dall'elevato numero di eventi estremi?
Sì! Questo è il messaggio dello studio. Nel corso della nostra ricerca, ci siamo imbattuti in un numero sempre maggiore di prove del fatto che i capricci meteorologici sono legati alla stratosfera.

Perché sono colpite quasi solo le regioni dell'emisfero settentrionale? Ci sono meno eventi di questo tipo nell'emisfero meridionale?
Si tratta di un bias di pubblicazione: ci sono molti più studi sugli eventi estremi nell'emisfero nord che su quelli nell'emisfero sud. Gli incendi boschivi in Australia sono un esempio importante di evento dell'emisfero meridionale. Il vortice polare su Chi siamo è collassato prima del solito. Questo ha alimentato gli incendi estremi. Inoltre, nell'emisfero settentrionale vive un numero maggiore di persone rispetto all'emisfero meridionale, che ha un numero minore di masse terrestri. Non sappiamo quasi nulla di quanto la stratosfera influenzi il Sud America o l'Africa meridionale.

Come funziona l'accoppiamento tra la stratosfera e la troposfera, dove si verifica il tempo atmosferico?
L'accoppiamento verso l'alto si verifica principalmente Chi siamo attraverso onde su larga scala nell'atmosfera, innescate dalle montagne e dalle differenze di temperatura tra terra e mare. Queste onde disturbano i venti nella stratosfera e possono essere così forti da distruggere il vortice polare a un'altitudine di circa 30 chilometri, con una velocità del vento tipica di Chi siamo di oltre 200 km/h. ? meno chiaro come il segnale ritorni dalla stratosfera alla superficie terrestre. Spesso si osserva un riscaldamento di diversi gradi Celsius nella bassa stratosfera, a un'altitudine di 10-15 chilometri. E questo ha un impatto sul nostro tempo. Ma non abbiamo ancora capito nel dettaglio come un evento di questo tipo possa indirizzare una tempesta su Chi siamo.

Sa come si svilupperà la stratosfera in futuro?
No, non lo sappiamo. I modelli climatici attuali mostrano tendenze molto diverse, da una stratosfera più calda a una più fredda. Tuttavia, possiamo stimare che la stratosfera sia responsabile di circa il 10% del tempo in inverno. La stratosfera potrebbe addirittura attenuare i cambiamenti climatici nell'emisfero settentrionale, per cui il riscaldamento globale sarebbe forse ancora più estremo senza l'influenza della stratosfera.

Qual è l'obiettivo della sua ricerca?
Uno degli obiettivi è produrre previsioni meteorologiche a lungo termine, cioè per diverse settimane o mesi. Una fonte di tale prevedibilità è la stratosfera, per la sua influenza sul nostro tempo. Non possiamo prevedere il tempo delle prossime settimane sulla base di un evento stratosferico. Possiamo però indicare le probabilità, ad esempio per le ondate di freddo e di caldo. Se, ad esempio, i venti nella stratosfera si rafforzano, diventa più probabile che nelle settimane successive ci siano più tempeste sull'Europa settentrionale. Al momento, tuttavia, il vortice polare è estremamente debole.

Quindi ci vorrà ancora più tempo prima che questi dati vengano incorporati nelle previsioni a lungo termine delle app meteorologiche?
I modelli meteorologici stanno già simulando la stratosfera, ma non ancora abbastanza bene. Questo continua a portare a previsioni errate. Abbiamo molta più esperienza con le normali previsioni meteorologiche a breve termine di alcuni giorni, perché sono state verificate e migliorate per decenni. Per quanto riguarda le scale temporali più lunghe, al momento ne sappiamo molto meno e per questo abbiamo bisogno di capire il contesto globale della Terra, non solo i fattori forieri del nostro tempo sopra l'Atlantico settentrionale. Nella nostra ricerca, stiamo lavorando per comprendere queste relazioni in modo da poterle incorporare nei modelli meteorologici e climatici.

Quali sono le prossime ricerche da fare per migliorare le previsioni meteorologiche basate sugli eventi stratosferici?
Per prima cosa dobbiamo comprendere meglio l'accoppiamento tra la stratosfera e il nostro clima. Sappiamo che: Quando succede qualcosa nella stratosfera, spesso riconosciamo un effetto sulla superficie terrestre. In un terzo dei casi, però, non vediamo nulla. Non lo capiamo. La domanda è se in questi casi gli eventi stratosferici corrispondenti o l'accoppiamento con la superficie terrestre non siano stati abbastanza forti. ? anche possibile che il tempo sopra la superficie terrestre fosse troppo caotico e non abbia avuto la possibilità di reagire in modo appropriato all'evento stratosferico. Dipende anche da quanto a lungo la bassa stratosfera mantiene il segnale. Vedo questo strato come un segnalatore che agisce sulla troposfera. Se il meteo recepisce il segnale, la sua influenza può durare per un tempo relativamente lungo, ad esempio diverse settimane.

Quali sono i vostri prossimi progetti?
Vorrei esplorare meglio le regioni per le quali è difficile fare previsioni a lungo termine. Tra queste, l'Europa e alcune parti del Sud America. Inoltre, sappiamo ancora poco delle regioni dell'Africa, dell'Asia e del Sud America che sono sottorappresentate nella ricerca. A tal fine, abbiamo avviato dei progetti in Brasile e in Sudafrica. Vogliamo scoprire se è possibile mappare processi che non sono ancora inclusi nei modelli o che possiamo integrare meglio nei modelli utilizzando metodi numerici o di apprendimento automatico, combinati con una migliore comprensione dei processi. Vogliamo anche trovare altri eventi estremi per i quali possiamo generare una prevedibilità a lungo termine. Per quanto riguarda le ondate di calore e le ondate di freddo, sappiamo già molto sulle connessioni con il clima e gli effetti sull'uomo. Tuttavia, ci sono anche indicazioni che la stratosfera e altri processi influenzano altri eventi estremi, come le influenze sulla qualità dell'aria o le precipitazioni intense, che hanno un impatto estremo sull'uomo.