Le variazioni climatiche stagionali: per comprenderne gli effetti

Il clima è un fattore molto complesso, esistono variazioni indotti da cicli climatici indotti da fattori esterni e interni al nostro pianeta.

Il principale influente è senz’ombra di dubbio il nostro sole, variazioni dell’irradiamento dovuti a fattori astronomici terrestri, possono scandire le grandi glaciazioni dai periodi interglaciali, come produrre importanti variazioni dinamiche all’interno del normale corso stagionale.

Vi sono evidenti variazioni che si differenziano l’estate dall’inverno, sotto molti aspetti o fattori di natura meteorologica.

Innanzitutto dobbiamo tenere in considerazione che variazioni bariche sono la conseguenza più diretta di variazioni termiche, dunque il corso dei venti, dipende molto dall’andamento barico.

Ebbene vi sono differenze rilevanti inerenti l’andamento barico tra inverno ed estate, lo possiamo constatare ogni sera quando osserviamo una normale carta barica ridotta al livello del mare.

Durante l’inverno le linee bariche sono più ravvicinate rispetto all’estate, dunque i venti meridiani e zonali, aumentano di velocità, viceversa avviene in estate.

Ciò è dovuto ai contrasti termici che si hanno tra le varie latitudini all’interno della troposfera, come pure a livello zonale.

Da dire innanzitutto che i continenti accumulano più velocemente il calore rispetto agli oceani, risultando in tal modo più caldi in estate, ma allo stesso tempo il calore accumulato lo rilasciano molo più velocemente, risultando più freddi in inverno.

Fattore per il quale si verifica il fenomeno dei monsoni.

Appare subito evidente quanto in inverno aumentino i contrasti termici zonali, ossia tra oceani e continenti.

Un esempio: alla latitudine dei 45 °N, nel mezzo dell’oceano atlantico possiamo avere +15°C, mentre alla stessa latitudine nel bel mezzo del continente Euroasiatico possiamo riscontrare -20°C (anche inferiore), il divario barico tra le due zone che si viene a creare è di ben 35°C, questo in inverno.

Mentre in estate sempre alla stessa latitudine, nel mezzo dell’oceano Atlantico, possiamo riscontrare +25°C, mentre nel bel mezzo del continente Euroasiatico +40°C, il divario termico può essere di soli 15°C.

Ma sopratutto è il divario termico che si crea tra le varie latitudini a dare luogo a queste differenze bariche tra la stagione calda e fredda.

In inverno: la temperatura media nel mar glaciale Artico è di circa -20°C, mentre attorno al venticinquesimo grado di latitudine nord (nell’oceano atlantico) la temperatura media arriva a +25°C.

Tra i poli e i tropici il divario termico è di ben 45°C per ciò che concerne gli oceani, con punte di 70°C sui continenti (continente Asiatico).

In estate: la temperatura media del mar glaciale artico è di +5°C, mentre attorno al venticinquesimo grado di latitudine nord (nell’oceano atlantico), la temperatura media resta a +25°C.

Tra i tropici e il polo il divario termico è di soli 20°C, con punte di 45°C sui continenti (continente Asiatico).

Con questo possiamo subito constatare che i contrasti termici tra le stagioni aumentano o diminuiscono nell’arco dell’anno, ma questo è un fenomeno abbastanza evidente, per il fatto che in inverno i poli non ricevono calore dal sole durante la lunga notte polare, mentre in estate il lungo giorno polare, porta un insolazione media più vicina a quella che si riscontra ai tropici: penso sappiate tutti in che modo questo accada, dunque non di dilungo troppo a questo punto.

D’estate invece tendono ad aumentare i contrasti termici con la quota, infatti in inverno tra basse e alta troposfera, il divario termico che si può creare è di 40/50°C, mentre in estate può arrivare a ben 70/80°C, ecco perché in estate si è molto più soggetti a instabilità atmosferica, moti convettivi.

Allo stesso tempo, tutto questo è favorito dalla situazione stratosferica.

Il vortice polare, durante la lunga notte polare, favorisce un aumento delle linee bariche, alimentando dall’alto le depressioni nord atlantiche grazie a West Wind molto forti nella bassa stratosfera, mentre in estate, quando in media- alta stratosfera, il vortice polare cede il posto ad una circolazione inversa di tipo East Wind, le depressioni sottostanti ne vengono sfavorite.

Inoltre durante l’estate, contrariamente all’inverno vi è uno spostamento di tutta la circolazione atmosferica, in pratica tutte le celle della circolazione atmosferica, si spostano di alcuni gradi verso nord, in questo modo la fascia di alta pressione che in inverno si ritrova a circa 30° di latitudine nord, in estate si sposta di alcuni gradi verso nord, invadendo sovente anche l’area mediterranea (anticiclone nord Africano).

Se la cella di Hadley tende a variare di posizione a seconda della stagione, ne consegue che lo stesso accada per lo Jet Stream.

Una corrente a getto (in inglese jet stream) è un flusso d’aria di sezione relativamente piccola, che fluisce velocemente; si forma nell’atmosfera terrestre alla quota di circa 8-12 km dalla superficie, appena sotto la tropopausa, in genere ai confini tra masse d’aria adiacenti con significative differenze di temperatura, come quella della regione polare e dell’aria più calda a sud.

Le principali correnti a getto sono venti zonali che fluiscono da ovest verso est sia nell’emisfero boreale che australe; questo è dovuto alla forza di Coriolis causata dalla rotazione della Terra.

I percorsi dei flussi d’aria mostrano delle tipiche forme a meandro, e queste forme stesse si propagano verso est, a velocità minore dell’effettivo vento al loro interno.

Ci sono due principali correnti a getto alle latitudini polari, in entrambi gli emisferi, e due correnti minori subtropicali, più vicine all’equatore.

Nell’emisfero boreale le correnti polari caratterizzano principalmente le latitudini comprese fra i 30° N e i 70° N mentre quelle subtropicali si trovano alle latitudini comprese fra i 20° N e i 50° N.

C’è anche la corrente a getto equatoriale orientale, che è presente durante l’estate boreale tra i 10° N e i 20° N.

La velocità del vento varia con il gradiente termico, in media 55 km/h in estate e 120 km/h in inverno, sebbene siano conosciute velocità superiori ai 400 km/h.

Tecnicamente la velocità del vento deve essere più alta di 90 km/h per essere chiamata corrente a getto.

Una spiegazione alternativa è più appropriata per le correnti a getto subtropicali, che si formano al limiti delle celle tropicali di Hadley nelle direzioni polari.

Sono i forti contrasti termici riscontrabili tra le latitudini polari e quelle subtropicali a dare vita a queste correnti, oggigiorno utilizzate dall’aviazione civile.

Esistono comunque piccole variazioni stagionali dello Jet Stream, non solo per quanto riguarda la velocità dei venti ad esso associati, ma anche il suo posizionamento.

Durante l’estate Boreale, lo spostamento della cella di Hadley verso nord, fa si che la corrente a getto si trovi a dover scorrere a latitudini prossime al sessantesimo grado di latitudine, portando così il flusso perturbato atlantico a latitudini superiori.

Viceversa accade durante l’inverno Boreale, il ritiro della cella di Hadley in concomitanza con uno spostamento, sempre verso sud, della cella di Ferrel, porta lo Jet Stream a scorrere a latitudini generalmente inferiori, che in questo modo sovente si trova a scorrere proprio sopra l’area Mediterranea, portando qui il flusso atlantico perturbato, favorevole dunque a una maggior piovosità.

Fenomeno per il quale le calme equatoriali, quando nel nostro emisfero inizia l’inverno, si spostano al quinto grado di latitudine sud, mentre quando arriva l’estate si spostano attorno al quinto grado di latitudine nord, dando così rigore ai monsoni estivi nell’Asia sud orientali.

Nelle mezze stagioni invece (autunno e primavera), le calme equatoriali coincidono con l’equatore.

Il tutto certamente può subire variazioni annue a seconda dello stato di diversi indici climatici, quali:

QBO/AO/NAO/AMO/PDO/ENSO.

Osservando le variazioni stagionali all’interno della stratosfera, dobbiamo basarci prevalentemente sul Vortice Polare (VP), che come già detto in precedenza non è un fattore presente tutto l’anno, ma bensì viene sostituito da un circolazione inversa come l’arrivo della stagione estiva.

Ma come mai si possono riscontrare tali inversioni circolatorie all’interno della stratosfera?

Qui entra in gioco la relazione QBO con lo strato d’ozono stratosferico.

Infatti per poter prevedere possibili variazioni future dell’andamento termico e barico stratosferico, dobbiamo prendere in considerazione vari parametri.

Innanzitutto l’indice QBO.

Si tratta di un’inversione dei venti equatoriali all’interno della stratosfera, durante le fasi negative, i venti spirano da est verso ovest, mentre durante le fasi positive da ovest verso est.

Molto probabilmente l’oscillazione quasi biennale è in qualche modo più direttamente associata alle variazioni cicliche dell’attività solare, si è visto infatti che questo indice si comporta in modi diversi a seconda dell’attività solare, prendendo in considerazione lo stesso segno (positivo o rispettivamente negativo), ossia la stessa direzione dei venti:

Partendo da una Quasi Biennale Oscillazione di segno positivo,dunque con venti che spirano da ovest verso est, supponiamo di essere in presenza di un massimo dell’attività solare.

Si è constatato che si riscontrano temperature più elevate sopra il polo, dunque un VP tendenzialmente più debole (favorisce AO-).

Viceversa, tenendo lo stesso segno dell’indice QBO (positivo), in presenza di un minimo del ciclo solare, si è constatato che la temperatura sopra il polo tende a diminuire, approfondendo il VP di conseguenza (favorisce AO+).

Ora supponiamo di avere un indice QBO negativo, dove i venti equatoriali all’interno della stratosfera spirano da est verso ovest e supponiamo di essere in presenza di un massimo dell’attività solare.

In questo caso si è constatato che la temperatura sopra il polo tende a diminuire contrariamente alla situazione sopra descritta.

Viceversa tenendo lo stesso segno dell’indice QBO (negativo), in presenza di un minimo dell’attività solare, si è constatato che la temperatura sopra il polo tende ad aumentare, dunque un VP tendenzialmente più debole o meglio dire disturbato, questo in inverno.

In estate invece partendo da una Quasi Biennal Oscillation di segno positivo, dunque con venti che spirano da ovest verso est, supponiamo di essere in presenza di un massimo dell’attività solare.

Ciò comporta sempre un aumento delle temperature sopra le regioni polari, il che comporta in estate ad un intensificazione dell’anticiclone stratosferico che durante la bella stagione rimpiazza il VP in medio – alta stratosfera.

Viceversa, tenendo lo stesso segno dell’indice QBO (positivo), in presenza di un minimo dell’attività solare, comporta ad un raffreddamento della stratosfera e di conseguenza ad un indebolimento dell’anticiclone estivo.

Ora supponiamo di avere un indice QBO negativo, dove i venti equatoriali all’interno della stratosfera spirano da est verso ovest e supponiamo di essere in presenza di un massimo dell’attività solare.

La temperatura sopra il polo tenderà sempre a calare, comportando un indebolimento dell’anticiclone stratosferico che sovrasta le regioni polari in medio – alta stratosfera.

In questo caso vi è tendenzialmente anche un indebolimento degli anticicloni subtropicali troposferici, che sovente non riescono ad invadere le medie latitudini, comportando estati tendenzialmente più fresche.

Viceversa tenendo lo stesso segno dell’indice QBO (negativo), in presenza di un minimo dell’attività solare, la temperatura sopra il polo tenderà sempre ad aumentare, comportando un rafforzamento dell’anticiclone estivo, il che a sua volta favorirà gli anticicloni subtropicali nella troposfera, che tenderanno poi ad invadere le medie latitudini determinando estati tendenzialmente più calde.

L’Oscillazione Quasi Biennale sembrerebbe avere delle ripercussioni anche in sede troposferica.

Infatti la fase del QBO è utilizzata come strumento per la previsione degli uragani.

Con le anomalie del vento zonale (occidentali) l’attività degli uragani sembra essere incrementata mentre con quelle negative (orientali) è ridotta.

Dunque la frequenza dei cicloni tropicali sembra aumentata con la fase positiva della QBO.

L’attività nell’oceano indiano viceversa sembra incrementare con la fase negativa.

Questo potrebbe spiegare come mai nelle scorse annate, si hanno avuto molti cicloni tropicali anche intensi, nell’oceano atlantico.

Si è constatato che in genere le fasi QBO negative potrebbero favorire estati tendenzialmente più calde in Europa, già solo per l’andamento dei venti, poiché spirando da est verso ovest, contrastano il flusso occidentale delle medie latitudini all’interno della troposfera, indebolendolo di conseguenza.

In estate favorisce un estensione dell’anticiclone africano verso l’area mediterranea, poiché l’aria calda riesce a risalire verso latitudini più elevate senza essere bloccata dalle miti correnti oceaniche dell’atlantico.

Viceversa un indice QBO+, favorisce estati tendenzialmente più fresche, poiché i venti stratosferici sopra le fasce tropicali, favoriscono il flusso occidentale delle medie latitudini, in questo modo l’aria calda dal nord africa raggiunge con maggior difficoltà l’area mediterranea, poiché viene bloccata maggiormente dalle miti correnti oceaniche.

Ovviamente mi sto riferendo ad una situazione molto basilare, in quanto il risultato definitivo per questo genere di indici, sembrano essere dettato proprio dalla quantità di ozono stratosferico che varia certamente in rapporto all’attività solare con lo stato dell’indice QBO.

Ma in che modo?

L’ozono viene prodotto in presenza di irradiamento solare, dunque la maggior quantità di ozono stratosferico la si dovrebbe riscontrare lungo l’equatore poiché qui la radiazione solare è maggiore, ma non è affatto così poiché l’ozono è un gas che viene trasportato dai forti venti stratosferici verso i poli per compensare il deficit termico indotto da un minor irradiamento solare, con il risultato che la maggior concentrazione dell’ozono stratosferico, la si riscontra sopra i poli anziché sopra l’equatore.

Da sottolineare il fatto che la concentrazione dell’ozono presenta ovvie variazioni stagionali come variazioni quasi biennali.

Le prima oscillazioni sono più direttamente associate alle evidenti variazioni stagionali dell’irradiazione solare sopra i poli, mentre nel secondo caso all’indice QBO e all’attività solare.

Nelle fasi QBO- i venti orientali sono mediamente più intensi dei venti occidentali associati ad un indice QBO+.

A questo indice climatico sono associate due distinte correnti sopra i due tropici terrestri e comprendono le quote del geopotenziale comprese tra i 10 e i 100 hPa (dai 35800 metri ai 16500 metri).

I venti associati all’indice QBO sono compresi tra i 20 e i 50 m/s, presentando una maggior intensità durante le fasi QBO-.

Questo favorisce a sua volta ad avere un indice BDC maggiore in presenza di QBO negativo, dunque una circolazione dell’ozono più forte.

In questo caso si possono avere concentrazioni di ozono maggiori sopra i poli, favorendo di conseguenza situazioni di Stratwarming.

Viceversa con indice QBO+ si ha un indebolimento dell’indice BDC, dunque una circolazione dell’ozono più debole.

In questo caso la concentrazione dell’ozono sopra i poli tende a diminuire, favorendo durante l’inverno un VP più freddo e dunque più compatto.

Inutile dire che nel primo caso favorisce estati più calde e inverni più freddi, mentre nel secondo caso inverni più miti e secchi ed estati più fresche e piovose.

Tuttavia sappiamo che l’indice QBO si comporta in maniera completamente diversa a seconda dell’attività solare.

Il motivo di questo stretto legame non è ancora conosciuto, pur sapendo che anche variazioni dell’attività solare comportano a variazioni della concentrazione dell’ozono stratosferico.

L’indice QBO, come già detto, comporta a variazioni medie dell’ordine dei 3-4 punti percentuali della concentrazione dell’ozono sopra i poli, mentre l’attività solare comporta a variazioni medie di un paio di punti percentuali.

Non a caso ho parlato di medie, proprio perché queste variazioni non avvengono in maniera uniforme nel tempo, ma bensì si manifesta con eventi di Stratwarming o Stratallert, che possono produrre variazioni del 30-40% della concentrazione dell’ozono sopra le alte latitudini.

Già con un aumento di soli 2 punti percentuali si riscontrano forti ripercussioni a livello fotochimico, figuriamoci con variazioni del 40% L’ozono come sappiamo assorbe molto bene la luce UV, dunque in condizioni di Stratwarming si possono verificare aumenti termici dell’ordine dei 60°C in pochi giorni.

Se l’evento di Stratwarming avviene attorno ai 30 hPa e l’aumento termico stratosferico arriva a 30°C in una settimana, si parla più tecnicamente di Stratallert, poiché potrebbe in seguito sfociare in Stratwarming e portare forti anomalie climatiche in sede troposferica.

Mentre se l’aumento termico è dell’ordine dei 50°C a partire dai 10 hPa in meno di una settimana si parla già subito di Stratwarming (potente) e in grado di procurare grosse anomalie climatiche in sede troposferica nell’arco di poche settimane.

Queste situazioni sono molto più frequenti con un indice QBO+ in concomitanza con un massimo dell’attività solare e con un indice QBO- in concomitanza con un minimo dell’attività solare, proprio perché come abbiamo già visto prima, sia l’indice climatico stesso che l’attività solare, entrambi producono variazioni della concentrazione dell’ozono stratosferico, definendo di conseguenza l’andamento termico stratosferico.

L’indice QBO da tutto questo discorso, appare chiaro come influenzi l’indice AO che a sua volta influenza l’indice NAO.

Certo che tutti gli indici climatici sono fondamentali, infatti l’indice AMO potrebbe influenzare l’andamento termico della stratosfera polare, ma in che modo?

Oggi è noto che le situazioni di Stratwarming prendono luogo grazie alle onde planetarie (onde di Rossby), dunque in presenza di un flusso occidentale troposferico piuttosto ondulato.

I maggiori contrasto termici derivanti e dunque le perturbazioni ad esse associate, producono forti onde gravitazionali che si espandono fino alla basso stratosfera (circa 16 km di quota).

Non appena l’onda gravitazionale raggiunge la bassa stratosfera, si “infrange” come un onda oceanica fa appena raggiunge la spiaggia, questo produce un rimescolamento dell’aria sopra le medie latitudini e dunque anche un rimescolamento dell’ozono che tende a concentrarsi all’interno della “turbolenza” gravitazionale.

Da qui prende avvio lo Stratwarming per un effetto derivante.

Ma in definitiva, perché le situazioni di Stratwarming sono più frequenti nel nostro emisfero boreale anziché quello australe?

Perché è nell’emisfero nord che si riscontra la maggior parte delle terre emerse (continenti) con le principali catene montuose (Himalaya) e i maggiori contrasti termici tra oceani e continenti.

Tutto questo certamente ha un certo influsso sui venti che tendono a spirare con maggior irregolarità nella direzione e nell’intensità, favorendo in tal modo grandi turbolenze all’interno della troposfera.

Le onde planetarie, sopratutto quelle associate a perturbazioni atmosferiche e a temporali, in realtà arrivano ad influenzare anche altezze prossime ai 100 km, perturbando il flusso della circolazione generale del plasma ionosferico, con il risultato di nubi magnetizzate che possono assumere particolare importanza per coloro che praticano la radio amatoriale, pur trattandosi di eventi del tutto imprevedibili.

In definitiva esiste un legame tra i vari indici climatici, l’indice QBO può favorire o sfavorire (a seconda dello stato dell’indice e dell’attività solare) situazioni di Stratwarming, ma allo stesso tempo anche l’indice AMO può favorire o meno questo genere di eventi grazie al fatto che definisce la zonalità del vento.

Oggi ci troviamo in presenza di un indice AMO molto positivo, mentre siamo appena entrati in una fase di indice QBO- (Tropical East Wind) in concomitanza con un’attività solare piuttosto bassa, nel pacifico regna una fase ENSO negativa (avente anch’esso un rapporto con l’indice QBO in qualche modo, secondo i rilevamenti) e infine si riscontra un indice PDO positivo nel Pacifico centrale.

Tutto ciò mi lascia pensare che il prossimo inverno possa manifestarsi con forti anomalie climatiche, dunque con frequenti irruzioni di aria molto fredda, poiché tutti questi indici presi in considerazione, sembrano favorire questa situazione…pur considerando che siamo troppo lontani per poter effettuare delle proiezioni che siano attendibili.

Mi astengo nel riconfermare quanto tutti gli indici climatici siano fondamentali e in qualche modo associati l’uno all’altro, quelli sottostanti all’interno della troposfera, sono regolati piuttosto dalla copertura nuvolosa globale, mentre quelli sovrastanti all’interno della stratosfera, sono regolati piuttosto dall’ozono.

In entrambi i casi, la fonte di queste variazioni che poi incidono sull’andamento degli indici climatici resa il sole.

Ma l’indice QBO sembra influenzare anche il decadimento del pulviscolo atmosferico (aerosol) che comprende anche altezze della bassa stratosfera, in che modo?

I venti East Wind associati ad una fase QBO- hanno una lieve ascendenza a latitudini tropicali, quando comporta che le polveri emesse fino alla bassa stratosfera dalle grandi eruzioni vulcaniche, restino sospese più a lungo sospese una fase QBO-, anziché durante una fase QBO+, quando i West Wind associati hanno una lieve discendenza sopra le latitudini tropicali, questo favorisce il decadimento delle polveri.

Le polveri di grandi eruzioni solari filtrano la luce solare, provocando un raffreddamento climatico, sopratutto se restano sospese più a lungo, dunque l’indice QBO potrebbe influire sul clima anche in questo senso.

Inoltre si è scoperto che un indice QBO+, favorisce una frequenza dei cicloni tropicali nell’atlantico, mentre un indice QBO-, favorisce un intensificazione dei monsone estivo nell’Asia sud-orientale con conseguente aumento delle piogge tropicali in queste aree.

Che rapporto abbia l’indice QBO con i monsoni stagionali e con l’indice AMO non si sa con esattezza, ma sembra che questo rapporto esista secondo anni di rilevamenti.

Innanzitutto dobbiamo sottolineare che l’inversione termica all’interno della stratosfera, impedisce veri e propri moti convettivi contrariamente a quanto accade all’interno della troposfera, l’inversione termica è data proprio dalla presenza di ozono che regna all’interno della stratosfera per il 90% del suo totale.

I venti all’interno della stratosfera appaiono dunque perlopiù orizzontali.

Una risposta più convincente anche se piuttosto incompleta nel descrivere tale legame è quella che i venti East Wind associati a QBO- avendo una lieve ascendenza, portino la troposfera ad altitudini leggermente superiori, mentre la lieve discendenza dei West Wind associati a QBO+ portino la tropopausa ad altezze lievemente inferiori, influenzando in tal modo l’altezza delle nubi nelle aree tropicali.

Un po’ come avviene nel corso le normale ciclo stagionale ai poli, quando il VP viene rimpiazzato da un anticiclone estivo nella medio – alta stratosfera, la divergenza dei venti produce lievi variazioni di confine della tropopausa e sopratutto della stratopausa.

Il normale ciclo stagionale:

Qui entra in gioco ancora una volta l’ozonosfera, poiché lo stadio di vita del VP dipende proprio dalla concentrazione dell’ozono che anch’esso presenta come già detto, un evidente ciclo stagionale connesso direttamente con l’irradiamento solare.

Già a febbraio il lento e progressivo aumento dell’insolazione porta ad un graduale aumento della concentrazione di ozono sopra il polo.

Questo comporta ad un VP tendenzialmente sempre più disturbato e maggiormente soggetto a situazioni di Stratwarming.

Man mano che si procede verso l’estate la maggior insolazione porta ad un continuo aumento della concentrazione dell’ozono fino a quando verso inizio maggio si assiste ad un inversione dei venti stratosferici sopra i poli passando da West Wind (VP) a East Wind (somme Anticiclone).

La buona concentrazione dell’ozono porta infatti ad un drastico aumento delle temperature stratosferiche che possono passare dai -80°C di inizio gennaio ai +20°C di inizio luglio.

Verso settembre invece la diminuzione di insolazione porta a far calare la concentrazione di ozono sopra i poli, questo porta ad una forte diminuzione termica, man mano che ci si avvicina all’inverno questa tendenza continua con questo andamento fino a riproporre un VP stratosferico sopra il polo con correnti che da East Wind (summer Anticiclone) si invertono a West Wind (VP).

Tra la fine di dicembre e l’inizio di gennaio si riscontra generalmente la fase del VP più intensa, che avente la temperatura più fredda risulta più compatto e meno soggetto a Stratwarming, e il ciclo riprende da capo.

Questo è il ciclo stagionale che regola la fine e l’inizio del VP stratosferico, che come possiamo constatare dipende tutto dalla concentrazione dell’ozono in rapporto all’insolazione.

Anzi, forse la stratosfera stessa non potrebbe esistere se non esistesse l’ozono, ma dato che esiste, possiamo dire che oltre a formare la stratosfera, definisce il normale ciclo stagionale e gli indici climatici che risiedono all’interno della stratosfera.

da questo possiamo subito notare quanto il discorso clima sia estremamente complesso, contraddistinto da non pochi fattori, tutti apparentemente insignificanti, ma allo stesso tempo fondamentali.

Flavio Scolari

Goce esplorerà la terra

Il 16 marzo 2009 è stato lanciato in orbita un satellite della nuova generazione da Plesetsk (Russia) a circa 280 km da Mosca, si tratta di un satellite di piccole dimensioni e orbiterà attorno al globo alle modiche altezze di circa 273 km dal suolo per un paio di anni, quando terminerà la sua missione.

La missione ha lo scopo di creare una mappatura completa e dettagliata del campo gravitazionale terrestre.

La forza di gravità esercitata dal nostro pianeta non è uniforme su tutto il globo, infatti la sua superficie non appare sferica, ma bensì appare ovoidale, allungata lungo l’equatore e leggermente schiacciata ai poli: un fattore infotto dal rapporto tra la forza di gravità esercitata dal nostro pianeta e la forza centrifuga data della rotazione terrestre (maggiore all’equatore e minore ai poli), inoltre la terra presenta piccole variazioni del geoide corrispondenti alla conformazione orografica del territorio, sia sulla terra ferma che sui fondali oceanici.

In presenza di montagne, al suolo grava un peso maggiore e ciò produce una certa influenza per la forza di gravità che tende ad essere maggiore rispetto alle zone pianeggianti, inolte la materia all’interno del nucleo terrestre non è distibuito uniformemente, anche questo fattore comporta piccole variazioni della forza gravitazionale esercitata dal nostro pianeta.

Questo produce una forza gravitazionale che può variare a seconda della regione creando piccole deformazioni sulla superficie terrestre.

Infatti anche il nostro stesso peso non è identico su tutta la superficie della terra, ma bensì presenta piccolissime variazioni che a noi appaiono imperceppibili, ma che sono misurabili, inoltre tali variazioni incidono sul livello del mare, fattore per la quale il livello dell’oceano Indiano è quasi 100 metri più alto rispetto al livello dell’oceano Atlantico.

Lo scopo della missione è quella di raccogliere dato al fine di poter elaborare una mappatura del campo gravitazionale terrestre con una precisione mai raggiunta prima.

Inoltre Goce misurerà con grande precisione il livello del mare, del suolo e dei rilievi montuosi con un margine di errore ridotto a pochi centimetri, da ciò si potrà elaborare le più precise mappature della superficie terrestre.

Avere una mappatura precisa del campo gravitazionale terrestre, servirà molto al fine di comprendere meglio la circolazione oceanica, che come ban sappiamo gioca un ruolo cruciale nella distribuzione del calore alle varie latitudini e dunque è un fattore molto importtante a livello climatico, infatti secondo molti scenziati avere una mappatura del campo gravitazionale aiuterà a comprendere meglio anche il clima.

La forza di gravità è sicuramente una forza fisica fondamentale, senza di essa qualsiasi astro o corpo celeste non potrebbe esistere e dunque neanche la vita stessa, certamente come ogni altra cosa il clima stesso per mezzo dei venti e della circolazione oceanica risente continuamente della forza di gravità, infatti è quella che permette la caduta delle precipitazioni, la discendenza delle masse d’aria fredda all’interno della circolazione dei venti e la discesa delle masse d’acque fredda all’interno della circolazione dei mari e degli oceani.

La missione sarà inoltre un mezzo molto importante al fine di poter comprendere meglio fenomeni di origine geologica come terremoti o eruzioni vulcaniche.

Dopo Goce sarà la volta della missione SMOG, con un satellite che verrà lanciato nel 2009 e fornirà una mappatura globale dell’umidità al suolo simile a quella di ENVISAT che tra il 2005 e il 2006 elaborò una mappatura dell’umidità presente al suolo in Africa.

Sempre nel 2009 partirà la missione CRYO SAT-2 che misurerà lo spessore delle lastre di ghiaccio presenti ai poli e sui rilievi montuosi.

Nel 2010 sarà la volta di SWARM che studierà con maggior precisione l’evoluzione e le dinamiche del campo magnetico terrestre, mentre nel 2011 il satellite ADM AEOLUS studierà le dinamiche della circolazione atmosferica e EARTH CARE nel 2013 indagherà sull’equilibrio radioattivo della terra (radioattività terrestre).

Tutti questi risultati che di seguito verranno confrontati diverranno molto utili per una miglior comprensione del clima e degli attuali cambiamenti climatici oltre a fornire importanti informazioni allo studio dell’oceanografia e della geologia.

Le missioni spaziali per lo studio dell’ambiente terrestre si sono spesso verificate con l’ausilio di satelliti in grado di indagare su vari fattori contemporaneamente, oggi la tendenza è quella di utilizzare satelliti specifici per studiare con maggior precisione un’unico fattore e aventi dimensioni più ridotte anche per ragioni di costi (più ridotti).

Variazioni del Geoide terrestre:

Oggigiorno non si conoscono a fondo tutti i fattori in grado di incidere sul clima, o meglio non si sa di alcuni fattori con quale entità possano incidere sui cambiamenti climatici, molte ricerche scentifiche sono infatti ancora in corso.
Oggigiorno la missione spaziale Goce ha il compito di fornire dati più precisi al fine di poter elaborare una mappatura più dettagliata inerente alle variazioni della forza del campo gravitazionale terrestre.

In futuro altre missioni studieranno più a fondo il campo geomagnetico terrestre, la radioattività naturale e non da meno importanza, il tasso di umidità medio e coplessivo presente al suolo su tutto il globo con maggior precisione, sono tutte ricerche che certamente aiuteranno parecchio nella comprensione del sistema climatico.
Sopratutto Goce che misurerà pure con maggior precisione l’altezza degli oceani di tutto il mondo (che può variare anche di parecchio a seconda della regione per variazioni della forza gravitazionale), in tal modo si potrà avere un quadro più completo dell’influenza che tali variazioni del campo gravitazionale esercitano sulle correnti marine e dunque anche sulle variazioni climatiche.

La seguente mappa illustra le differenze del campo gravitazionale terrestre, semplificando tuttavia l’influenza indotta dalle catene montuose, poichè al suolo grava una massa maggiore in presenza appunto di rilievi montuosi.
Possiamo notare molto bene che tra l’oceano Atlantico e l’oceano Indiano sussiste una differenza della forza del campo gravitazionale, questo comporta ad avere un livello delle acque superficiali dell’oceano Indiano, inferiore di quasi 100 metri rispetto all’oceano Atlantico, pure tra il Nord Atlantico e il medio Atlantico si riscontrano, benchè in minor misura, differenze della forza del campo gravitazionale.
Benchè tali variazioni siano imperceppibili all’essere umano, sono misurabili e possono ripercuotersi a loro volta sulla circolazione delle correnti marine, considerando inoltre il fatto che il campo gravitazionale qui sopra rappresentato, può variare con il tempo, alle alte latitudini ad esempio lo scioglimento dei ghiacci favorisce ad avere una perdita di massa che grava nel sottosuolo, di conseguenza si può creare anche una variazione della forza del campo gravitazionale con il passare del tempo, su una stessa area geografica presa in questione.

Una carta analoga che prende meglio in considerazione l’influenza indotta dalla struttura orografica del territorio anche sui fondali marini.
Goce fornirà dati molto più precisi al fine di poter ricreare una mappatura più precisa e aggiornata della forza del campo gravitazionale terrestre che in maniera imperceppibile deforma pure la superficie del nostro pianeta.

Una rappresentazione estremizzata di tale deformazione indotta dalle variazioni del campo gravitazionale esercitata sulla superficie del globo.

Oggi cosa si sa realmente delle variazioni del campo gravitazionele terrestre e in che modo tali variazioni possono essere legate alle condizioni climatiche?

Molto si è già imparato alla base dei dati raccolti durante le missioni precedenti inerenti a tali fenomeni, in particolar modo alla base dei dati raccolti dall’ultima missione GRACE.
Esistono variazioni del campo gravitazionale terrestre che su base spaziale, come detto precedentemente, può comportare deformazioni superficiali della crosta terrestre anche di 100 metri rispetto a un dato medio, di conseguenza fino a 200 metri di differenza da un area geografica a un’altra aventi un’anomalia massima opposta, si tratta di variazioni indotte sia da fattori interni (mantello, nucleo terrestre), sia da fattori esterni (atmosfera, idrosfera) al pianeta terra.
Tuttavia si riscontrano variazioni della forza del campo anche in senso temporale prendendo in considerazione una determinata area geografica.
Variazioni che avvengono in tempi molto ristretti, ossia in un lasso di tempo compreso tra pochi secondi fino a pochi anni, indipendentemente dall’area geografica presa in questione, possono essere indotti da una combinazione di diversi fattori, associati sia a fenomeni di tipo sismico (terremoti) sia da fattori di tipo meteorologico.
I terremoti, le maree, il normale ciclo delle stagioni per mezzo della distibuzione delle precipitazioni (ghiaccio, neve e acqua), l’alternarsi di periodi piovosi e secchi su una determinata area geografica, sono tutti fattori che possono comportare a lievi variazioni del campo gravitazionale terrestre nell’arco di breve tempo.
Esistono variazioni anche importanti e nell’ordine di alcune migliaia di anni fino a qualche milione di anni, tali variazioni sono perlopiù associate all’alternarsi di periodi glaciali a periodi di disgelo, come pure a variazioni delle correnti oceaniche, rispettivamente marine
Lo scioglimento delle calotte comporta ad una perdita di massa in superficie, di conseguenza si può assistere a una variazione anche importante della forza del campo gravitazionale terrestre che si manifesta in tempi piuttosto lunghi.
In particolar modo il repentino scioglimento delle calotte, che durante l’ultima glaciazione del pleistocene nel Nord America e in Europa raggiungeva alcuni chilometri di altezza, deformando con la propria massa la superficie terrestre, comporta ad un enorme perdita di massa che grava al suolo, la terra risponde a questa perdita con un vero e proprio flusso massivo all’interno del mantello per compensare il deficit in superficie indotto dallo scioglimento delle calotte, ne deriva di conseguente un’anomalia negativa della forza del campo gravitazionale su tali aree.
Variazioni che avvengono nell’arco di centinaia di milioni di anni sono perlopiù indotte da fattori che si verificano all’interno del mantello terrestre legati alla convenzione.
Alle variazioni secolari si sovvrappongono variazioni che avvengono in tempi molto più ristretti per i fattori appena descritti, da considerare che le variazioni che avvengono in breve tempo possono in alcuni casi avere un maggior effetto rispetto a quelle che si manifestano in tempi maggiori.
Da ciò possiamo già facilmente dedurne che le variazioni del campo di gravità terrestre siano strettamente associate sia a fattori di natura geologica che a fattori di natura meteo-climatica.

Scale temporali delle variazioni climatiche

Il clima è un complesso meccanismo in continua evoluzione, la storia climatica della terra, formatasi come tutti i pianeti del sistema solare circa 4,57 miliardi di anni or sono, ha conosciuto importanti variazioni climatiche che si manifestarono su diverse scale temporali.

All’interno di grosse variazioni climatiche che si manifestano nell’arco di milioni di anni, si riscontra una moltitudine di variazioni cicliche più piccole che si manifestano in tempi minori, ma andando con ordine di grandezza temporale, quelli sottoscritti sono i fattori che hanno inizialmente permesso condizioni ideali allo sviluppo della vita sulla terra circa 3,5 miliardi di anni fa.

I fattori principali che consentono ad un pianeta la nascita della vita sono i seguenti:

-La grandezza e la temperatura della stella posta al centro del sistema solare.
-Le distanze che un pianeta ha dalla stella.
-La composizione chimica dell’atmosfera planetaria.
-Ne consegue che anche l’aspetto geologico (attività vulcanica) di un pianeta assuma un’importanza fondamentale.
-La presenza di una magnetosfera.
-Le dimensioni del pianeta, per la forza di gravità esercitata dallo stesso.

Dalla seguente immagine possiamo notare come i primi 2 punti possano essere strettamente associabili l’uno all’altro, lo schema illustra il rapporto tra la grandezza di una stella e la distanza che un pianeta deve avere da essa per poter presentare le condizioni ideali allo sviluppo di complesse forme di vita.
In pratica se il sole fosse leggermente più freddo di come si presenta oggi, il pianeta più propenso ad ospitare forme di vita complesse sarebbe Venere, mentre se il sole fosse più caldo, il più ideale potrebbe diventare Marte.

Infatti si ipotizza che il sole quando si svilupparono le prime forme di vita sulla Terra fosse più freddo rispetto ad oggi, avendo una luminosità più ridotta del 30%, il fatto che la Terra e a quei tempi anche Marte abbiano presentato presto le condizioni ideali allo sviluppo della vita fu indotto dal fatto che l’atmosfera dei due pianeti presentava caratteristiche simili a quelle che oggi si riscontrano sul pianeta Venere grazie ad una maggior attività vulcanica in grado di emettere grosse quantità di gas serra.

L’elevata presenza di CO2 nell’atmosfera primordiale creava un potente effetto serra, che compensava la mancanza di calore che dal sole giungeva a Terra, consentendo in tal modo lo sviluppo di ambienti molto caldi e umidi.

Venere che invece inizialmente presentò un’attività vulcanica più contenuta e dunque una minor concentrazione di gas serra, come pure il fatto che si trovò a quella distanza allora ideale dal sole, presentò anch’esso condizioni ideali alla vita, infatti si ipotizza che fino a circa 1,5 milioni di anni fa la superficie e l’ambiente di Venere potesse presentarsi simile a quello che oggi si riscontra sulla Terra, una fase che tuttavia durò troppo poco per consentire lo sviluppo di vita intelligente.

Oggi Venere si presenta un luogo infernale, sulla sua superficie grava un’atmosfera 90 volte più densa di quella terrestre perlopiù composta da CO2 (98%) in grado di creare un potente effetto serra.

Le temperature superficiali sono comprese tra i +460 e i +480°C uniformi su tutto il pianeta.

Marte invece oggi presenta un’atmosfera molto più rarefatta di quanto fosse un tempo, poichè le ridotte dimensioni del pianeta e dunque la minor forza gravitazionale esercitata sull’atmosfera, ne consentì una parziale dispersione nello spazio non appena cessò l’attività vulcanica.

Per maggiori informazioni sul tema una ricerca già scritta tempo fa:

http://cfl2.eu/meteo/astronomia/pianeti-troppo-freddi-o-troppo-caldi/

Tale introduzione serve a rendere l’attenzione su quei fattori che ancora oggi rendono il nostra Terra un pianeta ospitale e favorevole allo sviluppo di coplesse e grandi forme viventi di qui facciamo parte anche noi.

Le ere glaciali e interglazioni:

Le ere interglaciali hanno una durata circa di 20000 milioni di anni, il clima sulla terra si presenta molto più caldo di quello attuale con temperature marine che si ipotizza possano aver raggiunto durante queste fasi i +35°C, i poli si presentano con un clima generalmente mite (simile a quello che oggigiorno si riscontra alle nostre medie latitudini) e in genere sono liberi dai ghiacci, mentre anche alle nostre latitudini si presenta un clima tipicamente tropicale.

Tuttavia anche all’interno di un era interglaciale si possono distinguere periodi relativamente freschi e si ipotizza che in alcune fasi le calotte polari abbiano avuto un estensione pari al 60% rispetto ad oggi.

Da ciò possiamo dedurna che anche all’interno di grosse fasi climatiche calde vi furono variazioni termiche che si manifestarono su scale temporali più piccole.

Le ere glaciali hanno un durata di circa 150000 anni, in queste fasi i poli sono quasi sempre coperti dalle calotte polari, mentre alle nostre medie latitudini si hanno brevi fasi di clima temperato alternate a lunghe fasi di clima glaciale.

Attualmente ci troviamo al’interno di un’era glaciale da appena 2,5 milioni di anni, in un periodo interglaciale da circa 10700 anni fa (quando terminò l’ultima glaciazione).

Ma cosa scandisce le glaciazioni dai periodi interglaciali all’interno di un’eraglaciale?

Vi sono periodi nel quale le estati sono moto calde, mentre gli inverni molto freddi.
In queste condizioni le nevi che si accumulano durante i freddi inverni, sciolgono durante le calde estati, ed il ciclo delle nevi rincomincia da capo.
Ciò non consente insomma l’accumulo di nevi perenni (periodo interglaciale).
Viceversa, vi sono periodi dove inverni tendenzialmente più miti consentono l’accummulo di abbondanti nevicate, ed estati fresche che ne consentono l’accumulo anno dopo anni, con nevi perenni che in queste condizioni possono accumularsi anche durante le fresche estati (era glaciale).

Tutto questo meccanismo è regolato inanzitutto da fattori astronomici:
Precessione degli equinozi: l’asse di rotazione terrestre ha un’inclinazione variabile, ma che ruota lentamente lungo l’asse dell’elittica, descrivendo un doppio cono e compiendo un giro ogni 25765 anni (52″ all’anno).
Questo moto è chiamato precessione degli equinozi ed è dovuto alla forza di marea esercitata dalla Luna e dal Sole.
Oggi il punto più vicino al sole dell’orbita terrestre cade durante il sostizio d’inverno nell’emisfero boreale, tra circa 13000 anni invece il punto più vicino al sole cadrà nel sostizio d’estate, sempre nel nostro emisfero.
La precessione degli equinozi, porterà inoltre, sempre tra 13000 anni, ad essere la stella Vega la stella che segna il NORD, mentre tra 25765 anni ritornerà la stella polare quale indicatrice del NORD della volta celeste.

Da ciò sembra chiaro che nel nostro emisfero, una sistuazione come quella che si riscontra oggigiorno, dovrebbe favorire una nuova glaciazione, se ciò non avviene è semplicemente perchè non si tratta dell’unico fattore essenziale a dar luogo ad una glaciazione.

Variazioni dell’inclinazione dell’asse di rotazione terrestre: l’asse terrestre è inclinato rispetto alla perpendicolare al piano dell’eclittica, questa inclinazione, combinata con la rivoluzione della Terra intorno al Sole, è causa delle stagioni.
L’entità dell’inclinazione varia ciclicamente tra circa 22,1° e circa 24,5° con un periodo di 41000 anni, attualmente è di 23°27′.
Un inclinazione minima, favorisce una glacizione, poichè tende a diminuire l’entità delle stagioni: inverni più miti ed estati più fresche.

Eccentricità dell’orbita terrestre: l’orbita terrestre è un’ellisse.
L’eccentricità orbitale è una misura del discostamento della forma ellittica dell’orbita dalla figura della circonferenza.
La forma dell’orbita terrestre varia da quasi circolare (bassa eccentricità: 0,005) a discretamente ellittica (alta eccentricità: 0,05) ed ha un’eccentricità media di 0,028.
Il tutto avviene con un’andamento ciclico di 100 000 anni, l’eccentricità attuale è 0,017.
Con l’eccentricità attuale, la differenza tra le distanze Terra-Sole che si hanno al perielio (il punto dell’orbita più vicino al sole) e all’afelio (il punto dell’orbita più lontano dal sole) è del 3,4% (5,1 milioni di chilometri), questa differenza causa un aumento del 6,8% nella radiazione solare che raggiunge la Terra.
Attualmente, il perielio avviene intorno al 3 gennaio, mentre l’afelio intorno al 4 luglio, quando l’orbita ha la massima eccentricità, la quantità di radiazione solare al perielio è circa il 23% maggiore rispetto all’afelio.
La differenza è pari a circa 4 volte il valore dell’eccentricità.
Tutto ciò sarebbe più direttamente associato alla forza gravitazionale indotta, dai pianeti gassosi “giganti” (Giove, Saturno, Urano, Nettuno) posti esternamente rispetto alla terra all’interno del sistema solare.
La loro forza gravitazionale (molto maggiore rispetto a quela terrestre) agirebbe proprio sull’orbita terrestre, aumentendone l’eccentricità (rendendola più ovele).
Con un orbita poco eccentrica, si favorisce anche in questo caso una glaciazione, poichè la distanza della terra dal sole diviene più uniforme nell’arco di un’anno, diminuendo in tel modo l’entità delle stagioni.

Le glaciazioni sono favorite dalla combinazione di questi tre fattori principalmente (cicli di Milankovitch), ed è stato calcolato che all’interno di un’era glaciale, dalla durata di circa 150 milioni di anni, si ha una grande glaciazione ogni circa 100000 anni.
Una gaciazione dalla durata di 85/92 mila anni, è altermata da un periodo interglaciale di 15/9 mila anni.
Nulla infatti esclude che in un prossimo futuro possa riprendere una nuova glaciazione, ma questo nessuno ancora può saperlo con assoluta esatezza.

I fattori scatenanti di una glaciazioni:

È risaputo che variazioni climatiche possono avvenire con una certa rapidità e improvvisamente, cosa che non coincide osservando le variazioni orbitali del nostro pianeta in corrispondenza del sole.
Se si prende in cosiderazione solo le variazioni dei parametri orbitali della terra una variazione climatica dovrebbe avvenire in maniera molto più graduale rispetto a quanto avvene realmente, ecco perchè tali oscillazioni non possono essere la causa scatenante di un’improvvisa variazione climatica.
Inoltre in un periodo compreso tra i 3 e l’ultimo milione di anni, le glaciazioni coincidevano molto di più con le variazioni cicliche dell’inclinazione assiale, mentre nell’ultimo milione di anni le glaciazioni coincidevano molto meglio con le variazioni cicliche dell’eccentricità del’orbita terrestre, dunque risulta difficile definire quale parametro possa risultare il più determinante.
Tuttavia la terra è fortemente sensibile alle piccolissime variazioni di insolazione che giungono tra le differenti latitudini.
Dunque variazioni dei parametri orbitali terrestri potrebbero giocare un ruolo molto importante sul clima poichè definirebbero delle condizioni basilari favorevoli ad un innesco di una variazione climatica, mentre i fattori determinanti sarebbero da ricercare in tutti quei fattori interni.
Secondo alcune teorie attualmente vi sono condizioni favorevoli (precessione degli equinozi, eccentricità dell’orbita terrestre e inclinazione assiale: oggi a 23°,27″) all’innesco di una nuova glaciazione, che potrebbe essere iniziata già da tempo se si osservano i principali paramentri orbitali del nostro pianeta, se però ciò non è avvenuto è perchè mancano altri elementi, forse i più determinanti.

Come fattori interni si distinguono:

-Le correnti oceaniche, che in passato potrebbero aver subito profonde alterazioni dalla deriva dei continenti.

Gli oceani possono generalmente contenere fino a 100 volte più calore rispetto ai continenti che ne assorbono in maggior quantitâ, ma lo rilasciano con altrettanta facilità, l’eccesso di calore accumulato alle basse latitudini, viene trasportato verso i poli per mezzo delle correnti oceaniche proprio come fa l’atmosfera per mezzo dei venti, infatti la circolazione oceanica e la circolazione atmosferica sono 2 fattori strettamente connessi.

L’Europa stessa gode di un clima molto più mite rispetto ad altre regioni poste alle stesse latitudini, grazie alle correnti del Golfo, ma se queste dovessero diminuire d’intensità o addirittura fermarsi il nostro continente potrebbe conoscere un improvviso e marcato raffreddamento del clima.

Infatti l’acqua calda e salata che dal Golfo del Messico si sposta verso il Nord Europa (deviato dalla forza di Coriolin come avviene per i venti) cede parte del calore all’aria sovrastante raffreddandosi di conseguenze fino a divenire abbastanza densa e pesante (non perdendo il suo elevato tasso di salinità) da “sprofondare” nei fondali e ridiscendere verso le basse latitudini in profondità.

Il vuoto prodotto dalla discendenza dell’acqua alle alte latitudini produce un richiamo di altra acqua calda da Sud mantenendo attivo il nastro trasportatore, tuttavia lo scioglimento delle calotte polari innescato da un aumento delle temperature globali, produce un maggior afflusso di acque dolci che si miscelano con le acque ricche di sale dell’oceano.

Il fatto che l’acqua dolce anche se fredda si presenta più leggera rispetto all’acqua fredda salata, riversandosi nel Nord Atlantico in grande quantità può rompere quell’equilibrio che mantiene attiva la circolazione dell’Oceano alle alte latitudini fino ad impedire lo sprofondamento delle correnti fredde sui fondali.

Questo produrrebbe un sensibile raffreddamento climatico in Europa la qui entità dipenderebbe molto dall’entità e dalla durata del rallentamento o del blocco della nastro trasportatore.

Un alterazione della corrente del Golfo può durare anche decenni e qualora si avessero le condizioni favorevoli potrebbe potenialmente innescare una glaciazione vera e propria.

-Grosse eruzioni vulcaniche: sono fattori più casuali e improvvisi che possono influenzare profondamente il clima terrestre anche se per periodi piuttosto brevi.

Gli effetti primari del fenomeno possono essere quello di inalzare immense quantità di polveri e ceneri fino alla stratosfera, ciò favorisce una maggiore condensazione del vapore acqueo con conseguente aumento delle precipitazioni e non da meno rilevanza il fatto che le polveri che possono restare sospese per anni, filtrano l’irradiamento solare favorendo così un raffreddamento del clima.

-Impatto cometale: anch’esso è un violento fenomeno piuttosto improvviso, anche in tal caso il sollevamento di grosse nubi di polvere tendono a schermare per un certo periodo i raggi solari, favorendo così un raffreddamento climatico.

-Attività solare: 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 Heliosfera.
La Heliosfera 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 un minimo afflusso in grado 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 aumenta del circa il 20-30%, che proprio per le loro proprietà elettriche contribuiscono quali nuclei di condensazione del vapore acqueo, favorendo un aumento della nuvolosità del circa il 5% su scala globale e di conseguenza della precipitazioni a livello globale.
Il genere di nuolosità che tende ad aumentare e quello di tipo stratocumuliforme, dunque visibile dal satellite sopratutto nel vsibile, un genere di nuvolosità che non comporta molte precipitazioni, ma che possono ricoprire vaste aree.
Tutto questo favorisce una diminuzione della temperatura a livello globale, poichè i raggi solare incidenti del sole venfono maggiormente irradiati venso lo spazio da vasti banchi nuvolosi.
Durante le fasi di forte attività solare invece, la Heliosfera tende ad intensificarsi, deviando maggiormente il mezzo interstellare, ai confini del sistema solare.
Dunque si riduce quella nuvolosità di tipo stratocumuliforme che ricopre vaste aree marittime, ciò oltre a favorire una lieve diminuzione delle precipitazioni, favorisce pure un aumento delle temperature a livello globale.
Il tipo di nuvolosità preso in questione è prevalentemente quello stratocumuliforme che ricopre vastissime aree sopratutto sopra gli oceani, presentandosi come nuvolosità cellulare o a scacchiera, sopratutto in presenza di fresche correnti marittime.
Sono le classiche nubi a pecorella che contrariamente a ciò che dice il detto: non porta solo pioggia a catinelle, infatti questo genere di nuvolosità può essere associata anche a situazione di stabilità atmosferca.
Assieme agli STRATUS, li STRATOCUMULUS sono certamente il tipo di nuvolosità più diffuso al mondo, interessando tutte le latitudini indipendentemente dalla stagione (nel caso degli STRATUS, sono più diffusi durante i medi invernali alle medie-alte latitudini).
Gli STRATOCUMULUS, sono strati nuvolosi che comprendono quote comprese generalmente dai 1000 metri ai 2500 metri circa, presentandosi anche come nebbia alta in presenza di montagna.
La nebbia al suolo invece è il risultato degli STRATI, che comprendono quote comprese tra il suolo e i 2000 metri di quota.
Entrambi i generi nuvolosi sono classificati come nuvolosità di bassa quota, dunque non rilevabili dalle immagini satellitari effettuate all’infrarosso, mentre per quelle effettuate nel visibili, questo tipo di nuvolosità appare molto evidente.
Ebbene è proprio la nuvolositâ di tipo stratocumuliforme ad avere un ruolo più fondamentale a livello cliamatico globale, poichè questa copertura nuvolosa che ricopre sopratutto gli oceani, può aumentare o diminuire a seconda dell’attività solare, regolando di conseguenza l’andamento termico globale.
Da sottolineare comunque il fatto che queste nubi non portano precipitazioni consistenti, ma però hanno un alto potere riflettente nei confronti della luce solare che raggiunge in minor misura la superficie terrestre.
Tutto il discorso infine va a parare sugli indici climatici, ne vengono regolati direttamente o indirettamente che sia, da questo processo.
Dunque che dire…le nubi controllano l’andamento termico globale (regolando direttamente o indirettamente gli indici climatici), la copertura nuvolosa viene regolata dai raggi cosmici, mentre l’afflusso di raggi cosmici che raggiungono la terra viene regolata dall’attività solare.

Ma il sole può influenzare l’andamento dei venti per mezzo dell’ozonosfera.

Oggi sappiamo che la stratosfera terrestre contiene una concentrazione relativamente alta di ozono, un gas costituito da tre atomi di ossigeno (O3) e che rappresenta un vero e proprio schermo nei confronti delle pericolose radiazioni ultraviolette (raggi UV) provenienti dal sole.
Ogni anno, durante la primavera dell’emisfero australe, la concentrazione dell’ozono stratosferico nell’area situata in prossimità del Polo Sud diminuisce a causa di variazioni naturali circa del 70%, mentre nell’emisfero boreale diminuisce del 30% circa.
La mancanza di insolazione durante la lunga notte polare, tende a far diminuire la concentrazione di ozono all’interno di aria molto fredda che viene isolate dai forti venti associati al VP.
Di conseguenza si assiste ad un’assotigliamento dello strato di ozono.
Dunque lo strato di ozono all’interno della stratosfera, diviene più spesso proprio sopra il polo rispetto alle altre latitudini, questo perchè il maggior irradiamento solare durante il lungo giorno polare, ne favorisce la formazione.
L’ozono viene prodotto dall’ossigeno molecolare in presenza di radiazione UV.

La formula matematica:
UV (hv)=<240nm (nanometri)
O2+hv=2O
O+O2+M=O3+M
3xO2+hv=2xO3

Purtroppo, a causa degli inquinanti rilasciati in atmosfera, sin dalla metà degli anni settanta questa periodica diminuzione è diventata sempre più grande, tanto da indurre a parlare del fenomeno come del “buco dell’ozono”. Recentemente si è comunque individuato un assottigliamento della fascia di ozono anche in una piccola zona al polo Nord, sopra il Mare Artico, fatto che potrebbe preludere alla formazione di un altro buco dalla parte opposta.
In effetti il fenomeno non rappresenta nient’altro che l’aspetto più evidente della generale e graduale diminuzione dell’ozono nella stratosfera.

Il problema è estremamente importante in quanto una riduzione dell’effetto schermante dell’ozono comporta un conseguente aumento dei raggi UV che giungono sulla superficie della Terra.

Variazioni in questo senso possono essere anche associate alle variazioni cicliche dell’attivitâ solare, infatti durante le fasi magnetiche più attive l’irradiamento dei raggi UV che raggiungono la stratosfera può aumentare del 16% arrecando una certa influenza sull’andamento zonale dei venti su larga scala.

È pure vero che variazioni dell’attività magnetica solare possono essere osservate anche dallo stato della magnetosfera e di conseguenza della ionosfera, nulla di strano considerando che la magnetosfera è il risultato dell’interazione del vento solare e del campo geomagnetico terrestre, mentre la circolazione generale del plasma all’interno della ionosfera è strettamente connesso con la circolazione magnetosferica.
Di conseguenza variazioni dell’attività solare possono avere profonde influenze sillo stato della magnetosfera e di conseguenza anche della circolazione ionosferica (sovente misurabile già solo con lo sviluppo di uno strato ad alta concentrazione ionica: Es).

-Un altro fattore che può fortemente influenzare le temperature è l’estensione stessa dei ghiacci e dei territori innevati, in quanto ad un maggior innevamento o ad una maggiore estensione dei ghiacci corrisponde una maggior riflessione della luce solare favorendo così l’accrescimento del freddo.

Viceversa una minor estensione dei ghiacci ed un minor innavamento del territorio favoriscono ad una minor riflessione dei raggi solari, questo favorisce un accentuazione del processo di riscaldamento.

-Piccole variazioni della composizioni chimica dell’atmosfera: oggi si tende ad associare gli attuali cambiamenti climatici quasi unicamente alle variazioni dei gas serra, che attualmente tendono in parte ad aumentare anche grazie alle attività umane , un aumento che viene anche favorito dai grossi incendi boschivi.

Tuttavia il CO2 è prevalentemente regolato dagli oceani, è noto infatti che gli oceani più sono caldi, più possono rilasciare Anidride Carbonica nell’atmosfera, dal canto suo anche il metano benchè lo si riscontra in quantità nettamente inferiori nell’atmosfera è centinaia di volte più efficace nel trattenere l’energia termica che dal sole giunge alla terra.

Il metano viene trattenuto prevalentemente nel Permafrost alle alte latitudini e alle alte quote, quando in seguito ad un riscaldamento climatico il Permafrost si scioglie, rilascia questo gas che come il CO2 tende ad aumentare il processo di riscaldamento.

Non da meno importanza sono quelle variazioni che riguardano le concentrazioni del vapore acqueo all’interno dell’atmosfera, un’atmosfera più calda può contenere una maggiore concentrazione di vapore acqueo che come gas serra tende maggiormente a trattenere parte del calore che dal sole giunge al suolo, allo stesso tempo tende ad aumentare la portata delle precipitazioni, un fatto che potrebbe costituire uno di quei fattori di Feedback negativo, ossia favorendo un inversione di tendenza.

La soluzione più probabile resta comunque il fatto che l’incremento delle precipitazioni in corrispondenza all’attuale riscaldamento globale, non siano sufficienti a contenere l’inanamento delle temperature globali, creando così una reazione incontrollabile, con il conseguente aumento sia della frequenza che dell’intensità di fenomeni alluvionali.

Viceversa durante un processo di raffreddamento climatico, l’atmosfera può contenere sempre meno umidità, il che comporta di conseguenza ad una diminuzione del vapore acqueo, che tende dunque a trattenere meno il calore sulla terra.

A quest’ultimo processo può equivalere ad una diminuzione delle precipitazioni anche nevose, con il conseguente potenziale di poter contenere la variazione climatica in corso.

-La conformazione orografica del territorio che gioca un ruolo importante su molti processi di natura meteorologica, inoltre è in grado si influenzare la circolazione dei venti anche su varsa scala.

Glaciazioni potrebbero essere state favorite o innescate dal lento e inesorabile sollevamento di grossi sistemi montuosi (Alpi, Himalaya, Ande, Caucaso, ecc..ecc..) che potrebbero aver alterato profondamente il normale corso della circolazione atmosferica, la conformazione orografica del territorio ha inoltre condizionato fortemente le dinamiche di una variazione climatica come quella di una glaciazione.

Sono tutti fattori che possono regolare quella che è il grande meccanismo climatico tra cause ed effetti.
I principali protagonista degli attuali cambiamenti climati, resta secondo me il sole, anche se nella storia climatica del nostro pianeta vi sono stati altri fattori che hanno avuto un ruolo determinante.

Flavio Scolari