I grandi sistemi organizzati temporaleschi con nubi convettive causano precipitazioni più estreme

Scienziati dell’Istituto austriaco di scienza e tecnologia (ISTA) e dell’Istituto Max-Planck di meteorologia hanno pubblicato uno studio sulla rivista Science Advances che utilizza un modello climatico globale ad alta risoluzione per comprendere come l’accumulo di nuvole e temporali influisce sulle precipitazioni estreme. Dimostrano che con l’aumento delle temperature aumenta la gravità degli eventi di precipitazione estremi.

Sistemi tempestosi organizzati e nubi convettive in un mondo in riscaldamento

Le precipitazioni estreme sono uno dei fenomeni naturali più dannosi, poiché costano vite umane e causano miliardi di danni. La loro frequenza è aumentata negli ultimi anni a causa del riscaldamento climatico. Per diversi decenni, gli scienziati hanno utilizzato modelli numerici del tempo e del clima della Terra per comprendere meglio i meccanismi alla base di questi eventi e prevedere le tendenze future.

Nel nuovo studio Science Advances, un team di ricercatori dell’Istituto austriaco di scienza e tecnologia (ISTA) e dell’Istituto Max-Planck di meteorologia (MPI-M), guidato dal postdoc dell’ISTA Jiawei Bao, ha utilizzato un nuovo modello climatico con tecnologia moderna per studiare in modo più dettagliato di quanto fosse possibile prima il modo in cui l’aggregazione di nubi e temporali influisce sugli eventi di precipitazioni estreme, in particolare ai tropici.

"Questo nuovo tipo di modello con una risoluzione molto più accurata ha mostrato che, con un clima più caldo, gli eventi di precipitazioni estreme ai tropici aumentano di gravità più di quanto previsto in teoria perché le nuvole sono più raggruppate e organizzate" ha spiegato Bao, che originariamente ha avviato questo progetto durante la sua precedente posizione post-dottorato presso MPI-M.

"Possiamo vedere che quando le nuvole sono più raggruppate, piove più a lungo, quindi la quantità totale di pioggia aumenta. Abbiamo anche scoperto che le precipitazioni più estreme nelle aree ad alta precipitazione si verificano a scapito dell'espansione delle aree aride". "Questo è un ulteriore passo avanti verso il passaggio a modelli meteorologici estremi. Ciò è dovuto al modo in cui nuvole e temporali si raggruppano, che ora potremmo simulare con questo nuovo modello numerico meteorologico e climatico."

Questo nuovo modello, proposto per la prima volta nel 2019, simula il tempo meteorologico con una risoluzione molto più elevata rispetto ai precedenti. I modelli precedenti non erano in grado di spiegare le nuvole e i temporali in modo così dettagliato, quindi perdevano gran parte delle complesse dinamiche del movimento dell’aria che creano le nuvole e le inducono a riunirsi per formare tempeste più intense.

Anche se il modello simula il mondo intero allo stesso tempo, gli scienziati hanno concentrato la loro analisi sull’area dei tropici attorno all’equatore. Lo hanno fatto perché la formazione di nuvole e temporali funziona in modo diverso in quelle aree rispetto ad altre latitudini. Caroline Muller, assistente professoressa all'ISTA, aggiunge: "I modelli precedenti avevano accennato all'influenza dell'accumulo di nuvole sulle precipitazioni estreme, ma non potevano fornire i dati necessari. In collaborazione con i nostri colleghi Bjorn Stevens e Lukas Kluft dell'Istituto Max Planck di Meteorologia, i nostri risultati si aggiungono al crescente numero di prove che dimostrano che la formazione di nuvole su piccola scala ha un impatto cruciale sugli esiti del cambiamento climatico”.

Modelli collaborativi

I ricercatori di tutto il mondo stanno collaborando per creare modelli più dettagliati e realistici del clima globale per comprendere gli effetti del cambiamento climatico.

I modelli climatici dividono l’atmosfera terrestre in porzioni tridimensionali, ciascuna con i propri dati su temperatura, pressione, umidità e molte altre proprietà fisiche. Quindi utilizzano equazioni fisiche per simulare il modo in cui questi frammenti interagiscono e cambiano nel tempo per creare una rappresentazione del mondo reale.

Poiché la potenza di calcolo e di archiviazione non sono illimitate, questi modelli devono introdurre semplificazioni e gli scienziati lavorano continuamente per renderli più accurati. Le generazioni precedenti di modelli climatici utilizzano porzioni di circa 100 chilometri di lunghezza orizzontale, il che si traduce ancora in decine o centinaia di migliaia di essi che coprono l’intero globo.

I progressi negli algoritmi e nei supercomputer hanno consentito agli scienziati di aumentare sempre più la risoluzione dei modelli. "Abbiamo utilizzato un modello climatico sviluppato presso MPI-M e analizzato i dati ospitati presso il Centro tedesco di calcolo climatico di Amburgo con una risoluzione di soli cinque chilometri, il che era molto costoso dal punto di vista computazionale", aggiunge Bao. "Tutta la ricerca sul clima è un immenso sforzo collaborativo di centinaia di persone che vogliono contribuire alla nostra comprensione del mondo e al nostro impatto su di esso" .

Jiawei Bao, Intensification of daily tropical precipitation extremes from more organized convection, Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adj6801. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj6801