Dalle variazioni climatiche alla conformazione barica

Spesso per descrivere variazioni climatiche si tende a dare maggior importanza alle ripartizione media delle precipitazioni che si riscontra tra le diverse latitudini, prendendo meno in considerazione la ripartizione media delle precipitazioni che si può riscontrare tra i continenti e gli oceani, secondo me anch’esso è un fattore molto importante e indotto da determinati tipi di configurazioni bariche che più tipicamente si possono riscontrare nell’arco di un certo lasso di tempo (aumento della continentalità climatica associato ad una diminuzione media della zonalità dei venti, sopratutto in sede Europea).

Spesso inoltre ci si domanda con quali tipologie di configurazioni bariche possono comportare ad un’inevitabile raffreddamento climatico, rispettivamente ad un periodo di riscaldamento climatico ed io sono giunto alla seguente conclusione:
Per l’innesco di un cambiamento climatico, variazioni di piovosità, temperatura e di insolazione media sull’emisfero Boreale risultano essere molto più determinanti riguardo ad una variazione climatica anche significativa su scala globale, considerando il maggior numero di terre emerse, la maggior dispersione termica che si riscontra sull’emisfero Boreale comporta ad avere una maggior probabilità ed estensione di precipitazioni in forma nevosa, questo certamente aumenta l’effetto albedo con conseguenti ripercussioni dal punto di vista termico.
Nell’arco dei decenni si può assistere a variazioni delle configurazioni bariche che più tipicamente si riscontrano su vasta scala nell’arco di un determinato periodo.
Esiste infatti una certa relazione tra l’attività solare e l’indice che misura il gradiente barico mediamente presente tra l’Islanda e la penisola Iberica (indice NAO) che risulta essere mediamente più elevato in presenza di elevata attività solare.
È risaputo che variazioni dell’attività solare comportano ad avere variazioni della concentrazione di ozono all’interno della stratosfera che può aumentare mediamente anche del 16% durante le fasi di elevata attività magnetica, ma non in egual misura a tutte le latitudini.
Le particelle elettricamente cariche associate al vento solare, durante le tempeste magnetiche (maggiormente frequenti durante cicli solari intensi) penetrano la magnetosfera raggiungendo l’alta atmosfera e “distruggendo” l’ozono presente tra la bassa mesosfera e l’alta stratosfera, questo processo comporta ad avere di fatto una riduzione dello strato di ozono alle alte latitudini favorendo un VP mediamente più compatto e di conseguenza un rinforzo delle correnti zonali alle alte latitudini.
L’effetto dato dall’attività solare sulla circolazione atmosferica diviene piu marginale se visto nell’arco di pochi anni poichè al processo si devono sommare gli effetti indotti dall’inversione dei venti stratosferici che riguardano le latitudini tropicali, comportando a variazioni della concentrazione di ozono alla alte latitudini del 3-4% (maggiore durante la fase Est Wind, minore durante la fase West Wind).
Il minor innevamento presente sulle zone interne del continente come pure sul Nord Europa comporta ad una riduzione dell’effetto albedo alle medie-alte latitudini, di conseguenza alle alte latitudini l’aria mediamente più mite presente al suolo incrementa l’attività ciclonica.

Viceversa episodi di bassa attività solare, a lungo andare sono assiciabili periodi contraddistinti un VP mediamente meno compatto e dunque ad una riduzione della zonalità dei venti alle alte latitudini.

Come per lo stato che mediamente si riscontra dell’indice NAO, l’attività solare trova una certa correlazione anche con altri indici climatici sopratutto nel corso dei decenni (indice ENSO; PDO; AMO: quest’ultimo in parte regolato per mezzo delle precipitazioni tropicali).
Ma l’attività solare secondo recenti studi sembra possa allo stesso tempo influire anche sulla posizione latitudinale delle calme equatoriali, modificando contemporaneamente, la posizione geografica delle figure bariche alle medie-alte latitudini, ma in che modo?
Il vento solare si espande nello spazio inter-planetario a velocità comprese tra i 300 e gli 800 km/s (a seconda dell’attività) fino ai confini del sistema solare, forma quella che è definita la eliosfera.
La eliosfera è quella che devia gran parte delle particelle associate al mezzo interstellare ai confini del sistema solare e a seconda della dua intensità, ne permetterà solo una piccola parte di raggiungere la terra.
Il mezzo interstellare si sposta a velocità che possono raggiungere i 3000 km/s, creando ai confini del sistema solare un’area elettricamente turbolenta, poichè qui il vento solare oramai rallentato, entra in contrasto con il mezzo interstellare, si tratta di un’area che può presentarsi come un grande ostacolo per qualunque sonda che venga lanciata al di fuori del nostro sistema solare.
Durante le fasi di debole attività solare, la eliosfera di conseguenza tende ad indebolirsi, frenando meno i raggi cosmici ai confini del sistema solare.
In questo modo la quantità di raggi cosmici che riescono a raggiungere la terra può aumentare anche del 15%, e proprio per le loro proprietà elettriche contribuiscono quali nuclei di condensazione del vapore acqueo, favorendo un aumento della nuvolosità alle basse quote di alcuni punti percentuali.
Il genere di nuolosità che tende ad aumentare e quello di tipo stratocumuliforme, dunque visibile dal satellite sopratutto alla lunghezza d’onda percepibile dall’occhio umano, un genere di nuvolosità che non comporta molte precipitazioni, ma che possono ricoprire vaste aree oltre ad avere un potere riflettente medio del 20-30% (con punte massime del 70%) nei confronti della radiazione termica solare
Tutto questo favorisce una diminuzione della temperatura a livello globale e di conseguenza una diminuzione della concentrazione del vapore acqueo alle basse latitudini, il che favorisce a sua volta ad una decrementezione delle precipitazioni sulle aree equatoriali con conseguente indebolimento della cella di Hadley posta mediamente attorno al 25° grado di latitudini in entranbi gli emisferi durante le stagioni intermedie.
Durante le fasi di forte attività solare invece, la eliosfera tende ad intensificarsi, deviando maggiormente il mezzo interstellare, ai confini del sistema solare.
Dunque si assiste ad una diminuzione della nuvolosità alle basse quote, una riduzione della copertura nuvolosa alle medie-basse quote spesso è associabile ad un generale lieve aumento della copertura nuvolosa alle medie-alte quote su scala globale e questo tipo di nuvolosità presenta un minor potere riflettente (solo 0-5%) nei confronti della radiazione solare, viceversa ha un più elevato potere di trattenere calore all’interno della troposfera.
Ciò favorisce un aumento delle temperature globali, il conseguente aumento della concentrazione del vapore acqueo alle basse latitudini, favorisce un inscremento delle precipitazioni sulle aree equatoriali, di fatto un’intensificazione delle pioggie monsoniche, può comportare ad un rafforzamento della cella di Hadley che elevandosi a latitudini più elevate, tende a divenire più invadente sull’area del Mediterraneo, sopratutto durante il periodo estivo, favorendo un clima più secco e caldo.
In sostanza periodi di raffreddamento climatico, personalmente ritengo che siano meglio favoriti da una circolazione prevalentemente meno zonale alle alte latitudini, inanzitutto non dobbiamo dimenticarci che il potere di trattenere calore dei continenti è di gran lunga inferiore rispetto agli oceani.
Di fatto i continenti trattengono molto meno il calore accumulato rispetto agli oceani.

Configurazione barica associata ad un flusso zonale più intenso alle alte latitudini:

Configurazione barica associato ad un flusso zonale meno intenso alle alte latitudini:

Prendendo in considerazione il fatto che a seconda dello stato dell’indice NAO si riscontra una determinata disposizione delle precipitazioni sul continente Europeo, durante le fasi negative si riscontra un incremento delle precipitazioni sull’Europa centro-Meridionale (area del Mediterraneo inclusa) e grazie alla minor mitezza delle correnti, spesso sul continente hanno maggior facilità di acquistare un carattere prevalentemente nevoso con conseguente aumento dell’effetto albedo su vaste superfici.
L’effetto albedo è un fattore di Feedback che tende ad amplificare un processo già in atto, tuttavia i propri effetti possono essere ancor più marcati di quelli indotti da altri fattori scatenenti una variazione climatica, anche in tempi molto lunghi.
La maggior rifrazione della radiazione solare su vaste superfici innevate comporta ad un raffreddamento maggiore in superficie e dunque un attenuazione dell’attività ciclonica alle alte latitudini amplificando anche di molto un processo pre-esistente.
Dunque credo che una viariazione climatica possa dipendere molto dalle differenze termiche (continentalità) e dalla ripartizione media delle precipitazioni nell’arco dell’anno, non solo tra le diverse latitudini, ma anche tra i continenti e gli oceani, sopratutto sul nostro emisfero Boreale dove si la maggior superficie di terre emerse rispetto all’emisfero opposto.
Alcuni dati:
Terre emerse: 85% nell’emisfero Boreale, 15% nell’emisfero Australe.
L’altezza media delle terre emerse è di circa 840 metri di quota.
Premetto che quanto scritto è alla base di alcune mie riflessioni personali riguardo a variazioni climatiche che possono avvenire nell’arco di alcuni decenni, senza tuttavia prendere in considerazione l’influenza indotta da innumerevoli altri fattori, apparentemente anche casuali.

L’alternanza delle grandi glaciazioni ai periodi inter-glaciali:

I cicli di Milankovich trovano una buona correlazione con l’andamento ciclico delle grandi glaciazioni, fino a 3 milioni di anni fa le glaciazioni avvenivano ogni circa 41000 anni il che coincide con la viariazione ciclica dell’inclinazione assiale, mentre negli ultimi 3 milioni di anni le glaciazioni avvengono ogni circa 100000 anni il che coincide con l’andamento ciclico dell’eccentricità dell’orbita terrestre.
I cicli di Milankovich comportano ad avere variazioni medie della radiazione solare tra le diverse latitudini, tra i 2 emisferi terrestri e comporta ad avere variazioni della durata e dell’entità delle stagioni.
Quale dei 3 risulti essere il ciclo più incisivo riguardo al ciclo delle glaciazioni sembra in parte dato dalla casualità, infatti a livello di insolazione media ripartita nell’arco dell’anno, l’inclinazione assiale dovrebbe risultare il più determinante dei 3 cicli astronomici descritti da Milankovic, tuttavia ora il ciclo delle glaciazioni sembra essere meglio regolato dall’andamento ciclico dell’eccentricità orbitale che di fatto comporta ad avere variazioni prevalentemente a livello di entità e durata delle stagioni.
Stando i cicli di Milankovich è da considerare il fatto che un raffreddamento climatico si ritiene che non sia favorito tanto da inverni più lunghi e molto rigidi alternati ad estati più brevi ma molto calde, ma tanto più da inverni non particolarmente freddi e nevosi alternati ad estati mediamente più fresche e piovose alle medie-alte latitudini, dunque in presenza di una minor oscillazione termica annua (tra le diverse stagioni) ed una piovosità mediamente costante.
Benchè i cicli di Milankovic possano trovare una buona corrispondenza con la cronologia delle grandi glaciazioni del passato, non possono essere rienuti come fattori scatenenti.
Oggi non si sà con assoluta certezza quali possano essere i fattori in grado di innescare una variazione climatica tanto significativa, tuttavia vi sono teorie che prendono in considerazione le importanti variazioni della morfologia del territorio avvenute precedentemente all’ultima grande glaciazione del Pleistocene.
Infatti sopratutto l’ultima grossa glaciazione del Pleistocene, terminata circa 10700 anni fa, prese probabilmente inizio a seguito della formazione di grosse catene montuose (Alpi, Himalaya, Ande, ecc…ecc…) che alterarono la circolazione oceanica e atmosferica, oltre a generare un’inalzamento medio delle terre emerse, se fino a 1 milione di anni fa la quota media delle terre emerse di tutto il mondo era di circa 450 metri, oggi è di ben 850 metri circa, anche questo fattore potrebbe aver contribuito all’innesco di una glaciazione.
Non a caso poco prima dell’ultima glaciazione si chiuse lo stetto che dal Messico porta al Brasile in corrispondenza alla formazione di nuove catene montuose, si ipotizza che una corrente pre-esistente che dal medio Atlantico sfociava nel pacifico attraverso lo stetto del Messico, fù sucessivamente deviata alla chiusura dello stretto prodotta a sua volta da un’inalzamento del suolo, naque così la oramai famosa corrente del golfo che oggi favorisce un clima sostanzialmente più mite sul continente Europeo ma che allora potrebbe aver favorito l’innesco della glaciazione grazie ad un’aumento delle precipitazioni alle medie-alte latitudini.

Dalle seguenti immagini possiamo notare come la circolazione atmosferica abbia subito importanti modifiche nel corso di grosse glaciazioni, di conseguenza aree oggigiorno desertiche, fino a circa 12000 anni or sono si presentavano aree molto più piovose rispetto ad oggi, poichè costantemente bagnate dall’intenso flusso zonale che oggi scorre alle nostre medie latitudini, ma che fino ad allora scorreva a latitudini decisamente più basse.
Viceversa durante un periodo più caldo di quello attuale, è presumibile che si riscontri un flusso zonale posto a latitudini più settentrionali anche grazie alla minor copertura nevosa che favorisce un incremento delle temperature alle medie-alte latitudini e di conseguenza anche un’aumento dell’attività ciclonica alle alte latitudini.
La maggior intensità delle pioggie tropicali che interessa anche le aree sub-Sahariane, comporta ad
un’intensificazione e ad una lieve elevazione in senso latitudinale della cella di Hadley, brevi periodi ancor più caldi di quello attuale che seguirono la glaciazione di Würm, potrebbero di fatto aver favorito episodi di desertificazione sulle regioni del Sud Italia e in particolar modo sulla Sicilia in passato.

Periodo interglaciale:
Le condizioni che riguardano più da vicino i tempi correnti, si riscontra un flusso zonale alle medie latitudini, variazioni della posizione latitudinale delle calme equatoriali seguono anche il normale corso delle stagioni risalendo di alcuni gradi più a Nord (emisfero Boreale) durante il periodo estivo, di conseguenza si può riscontrare una maggior invadenza della cella di Hadley sull’area del Mediterraneo ed un flusso zonale mediamente posto attorno al 50°-65° grado di latitudine, l’abbassamento latitudinale delle calme equatoriali di alcuni gradi verso Sud (emisfero Australe) durante il periodo invernale comporta invece ad avere una minor invadenza della cella di Hadley sull’area del Mediterraneo e un flusso zonale posto a latitudini mediamente inferiori.
Ovviamente variazioni medie in senso di posizione latitudinale delle calme equatoriali e intensità delle pioggie monsoniche le si riscontrano anche nel corso degli anni o dei decenni come già specificato nell’articolo sovrastante.
La discreta copertura nevosa presente sul continente Euro-Asiatico e sul Nord America favorisce la fornazione di anticicloni termici durante il periodo invernale.

Periodo glaciale:
Il flusso zonale foriero di perturbazioni Atlantiche che oggi si riscontra più tipicamente alle medie latitudini, è presumibile che in tempi glaciali scorresse alle latitudini decisamente più basse, quelle che oggi sono regioni desertiche, fino a circa 12000 anni fà potevano essere aree costantemente soggette a precipitazioni mentre le aree equatoriali presentavano un clima molto più secco di quello attuale con precipitazioni monsoniche molto più scarse.
Il maggior contrasti termici che si vennero a creare tra le alte e le basse latitudini potrebbero aver favorito episodi di flusso zonale più intenso di quello che oggi interessa più da vicino le nostre latitudini.
Alle medie-alte latirudini è presumibile che la maggior copertura nevosa e la maggior estensione delle calotte glaciali, favorirono la formazione di potenti anticicloni termici, sopratutto sulle aree continentali.

In Europa:

Durante una glaciazione:

Configurazione barica tipica dei gelidi inverni Europei:
Inverni molto rigini, piuttosto frequenti, riguardarono l’Europa in un periodo compreso tra i 1550 e il 1850 d.c.
Questa è la tipologia di configurazione barica che potrebbe aver prevalso durante alcuni inverni della piccola glaciazione ottocentesca, meglio associabile al minimo di Maunder e ad un’aumento dell’attività vulcanica.

Flavio Scolari