Come nasce il fenomeno di El Niño? Il ruolo fondamentale delle onde equatoriali

El Niño è un fenomeno climatico periodico (ogni 3-7 anni) caratterizzato da un forte riscaldamento delle acque superficiali del Pacifico centro-orientale, a seguito dell’indebolimento dei venti Alisei.

Il termine spagnolo significa "il bambino", e si riferisce a Gesù Bambino, dato che solitamente questo fenomeno si inizia a manifestare davanti le coste del Peru, durante il periodo di Natale.

Tutto parte dalle onde equatoriali

Le onde equatoriali rappresentano uno dei meccanismi più affascinanti e cruciali nella dinamica del clima tropicale. Si formano proprio in prossimità dell’equatore e, man mano che si allontanano verso nord o sud, perdono intensità e rallentano la loro propagazione, rimanendo più persistenti nelle fasce tropicali.

Queste onde non sono solo un fenomeno atmosferico. Difatti esistono sia onde atmosferiche che onde oceaniche, e giocano un ruolo determinante nell’evoluzione di El Niño e La Niña, i due estremi del fenomeno ENSO (El Niño-Southern Oscillation).

Studi recenti hanno evidenziato come, anche lungo la fascia equatoriale tra l’alta troposfera e il basso strato della stratosfera, si generino onde planetarie analoghe alle classiche onde di Rossby delle medie latitudini. Queste onde equatoriali si propagano prevalentemente da est verso ovest, creando aree di disturbo che influenzano la circolazione atmosferica e lo stato del tempo su scala regionale e globale.

Le principali onde equatoriali: Kelvin, Rossby e Yanai

Le onde equatoriali si dividono in diverse tipologie. Tra le più importanti abbiamo le onde di Kelvin, le onde di Yanai e le più famose onde di Rossby. Le onde di Kelvin equatoriali (oceaniche e atmosferiche) si propagano velocemente verso est lungo l’equatore.

Queste onde decadono rapidamente allontanandosi dall’equatore, ma proprio questa caratteristica le rende fondamentali per confinare gli effetti dei fenomeni ENSO nella zona tropicale.

Il ruolo delle onde di Kelvin nell’innesco di El Niño

Le onde di Kelvin oceaniche sono spesso il segnale precursore della nascita di un El Niño. Uno studio classico di McPhaden (1999) sul potente evento 1997-98 ha dimostrato come l’attivazione di venti occidentali (westerly wind bursts), spesso legati al transito della Madden-Julian Oscillation (MJO), generino onde Kelvin di downwelling (che abbassano il termoclino) che si propagano verso est attraverso il Pacifico a circa 2,5 m/s.

La MJO, un’oscillazione intrastagionale con ciclo di 30-60 giorni, agisce come innesco quando è attiva sull’Oceano Indiano o sul Pacifico occidentale, producendo una intensa attività convettive che libera calore latente, generano venti occidentali anomali. Questi venti inibiscono gli Alisei (venti orientali regolari) e spingono una grande “striscia” di acqua calda verso est, a profondità intorno ai 150 metri.

Il risultato è un rapido aumento della temperatura superficiale del mare nel Pacifico orientale. Un aumento superiore a +1,5°C rispetto alla media per tre mesi consecutivi segnala ufficialmente l’inizio di un El Niño, come monitorato dalle boe del sistema TAO/TRITON, gestito dal NOAA.

In superficie, l’onda si manifesta con un lieve innalzamento del livello del mare (circa 8-10 cm) e un’espansione delle acque calde verso nord, fino al Golfo di Panama e alle coste della California e del Messico, favorendo un aumento dell’attività convettiva e delle precipitazioni.

La controparte, le onde di Rossby e la transizione verso La Niña

Mentre le onde Kelvin attivano El Niño, le onde di Rossby equatoriali giocano un ruolo chiave nella sua terminazione e nella transizione verso La Niña.

Queste onde raggiungono il confine occidentale del Pacifico (vicino all’Indonesia e alla Nuova Guinea), si riflettono e generano onde Kelvin che tornano verso est dopo alcuni mesi. Questo “ritardo” (tipicamente 6-9 mesi per il ciclo completo) porta al sollevamento del termoclino nel Pacifico orientale, favorendo il ritorno di acque fredde e l’instaurarsi di La Niña.

Un modello complementare, il recharge-discharge oscillator di Jin (1997), sottolinea invece il ruolo del “ricarico” di calore nel Pacifico occidentale durante La Niña (tramite onde Rossby di downwelling) e il successivo “scarico” equatoriale durante El Niño. Entrambe le teorie evidenziano come le onde equatoriali siano il meccanismo che collega le anomalie di vento alla risposta oceanica su scala interannuale.

Perché queste onde sono così importanti per le previsioni?

Le onde equatoriali permettono ai modelli di previsione di anticipare l’evoluzione di ENSO con alcuni mesi di anticipo. Il monitoraggio tramite boe oceanografiche, satelliti altimetrici e reanalisi (come quelle dell’Australian Bureau of Meteorology o del NOAA) rileva in tempo reale la propagazione di queste onde.

Inoltre, interazioni con altri fenomeni come la Pacific Meridional Mode o i venti intrastagionali modulati dalla MJO, possono amplificare o modulare questi processi, rendendo alcuni eventi di El Niño “costieri” particolarmente intensi.