Global warming e transpolar drift stream: quali effetti ?

[mmg1]

Questo può essere definito un td esplorativo. L’argomento da trattare infatti non è ne semplice né ben definito anche perché molto ancora c’è da capire sulle nuove dinamiche dell’accoppiamento mare- atmosfera probabilmente “disturbate” dal Global Warming (GW).Il mio è stato semplicemente un lavoro di ricerca indotto da alcuni td aperti sullo stato della banchisa polare che hanno evidenziato situazioni allarmanti.
http://forum.meteonetwork.it/showthread.php?t=56842

http://forum.meteonetwork.it/showthread.php?t=52717&highlight=ghiacci+polo+nord .
Nell’elaborazione di questo td mi sono avvalso di alcuni articoli trovati on line che citerò al termine nella bibliografia e che nella esposizione iniziale sono stati a grandi linee seguiti.
Comincerei da una fase semplicemente descrittiva della situazione attuale delle correnti oceaniche Atlantiche
Qui sotto vediamo una figura riassuntiva delle correnti in Atlantico che ci permetterà di seguire meglio questa discussione.



In Atlantico troviamo due regioni oceaniche che evidenziano simultanee anomalie termiche superficiali una ad est-sudest della Groenlandia l’altra ad ovest del nord Africa ( entrambe negative in NAO +, positive in NAO- ) Due altri pool con anomalie di temperature contrastanti (rispetto alle prime) esistono sulle coste nord americane e attorno all’Inghilterra.
Accanto alle interazioni con l’atmosfera, le 4 zone interagiscono con le correnti oceaniche ( o sono il risultato) , ovvero la circolazione subtropicale e subpolare, la corrente del Golfo, la the Mid-Atlantic and West Norwegian Current
La corrente subtropicale e quella delle medie latitudini sono anche connesse col bacino polare, attraverso la corrente del Labrador e la Transpolar Drift Stream. Durante la fase NAO + il mare del Labrador è coperto dai ghiacci. La corrente del Labrador si estende a sud e il trasporto verso sud di acqua e ghiacci verso la Groenlandia è diminuito. Durante una fase NAO – il trasporto di ghiacci e acqua verso la Groenlandia attraverso lo stretto di Fram è aumentato.
In fase NAO + la LP Islandese e la HP Azzorriana sono ben sviluppate. Questa configurazione pressoria conduce a forti gradienti pressori e rafforza le westerlies e gli alisei. L’asse delle westerlies si orienta da sudovest a nordest e si sposta verso nord. In fase negative sono osservati fenomeni opposti con asse delle westerlies chiaramente zonale e tendenzialmente più meridionale.
L’altalenarsi tra le due fasi influenza il clima euro-asiatico e Americano in modi differenti. In fase NAO + il nord Siberia è più umido mentre il nord del Canada è siccitoso. Questo può influenzare la portata dei fiumi in queste aree modificando il bilancio di acque dolci del bacino polare e perciò gli scambi con le medie latitudini.
La salinità lungo le due branche di inflow (Barents Sea throughflow and West Spitzbergen Current) appare essere diminuito quando la fase NAO evolve dalla sua fase negativa ( come negli anni 60 ) ad una positiva (come negli anni 90 )un fatto che si associa con l’aumento delle acque dolci , l’aumento del flusso dei ghiacci dall’artico e la riduzione della massa dei ghiacci in questo periodo.



La NAO influenza l’Oceano Atlantico inducendo sostanziali cambi nella disposizione dei venti superficiali, alterando perciò il riscaldamento/raffreddamento delle acque superficiali ed influenzando anche il termoclino . Tuttavia è possibile anche il contrario ovvero le SST Atlantiche possono influenzare l’atmosfera e perciò anche la NAO.
Le SSTA hanno un ruolo importante e a volte decisivo nel “forzare” il pattern atmosferico della NAO. Numerosissimi studi hanno messo in evidenza come SSTA in specifiche aree oceaniche (soprattutto nord Atlantiche e pacifiche) siano ampiamente correlate con il segno e/o la “forza” della NAO invernale (DJF, spesso compreso Marzo e in alcuni casi pure Novembre, vedi il caso del legame con l’ENSO). Queste correlazioni si hanno sia con lag temporali nulli (nello stesso periodo revisionale, cioè durante l’inverno) sia con lag mensili e stagionali ( SSTA dalla tarda primavera in avanti possono già anticipare, diversi mesi in avanti, il segno della NAO invernale).
Molti autori hanno studiato l’influenza dell’ Oceano sulla circolazione atmosferica in inverno o hanno mostrato che anomale SST fredde vicino alle coste di Terranova sono significativamente correlate ad anomalie circolatorie ( si pensi all’area RM in Maggio e le correlazioni con la successiva NAO invernale) anomalie positive delle SLP sull’ Atlantico Settentrionale e valori negativi sull’europa centro-settentrionale. Le caratteristiche delle SST sono comunicate all’atmosfera attraverso l’evaporazione , precipitazioni e riscaldamento dell’atmosfera comportando cambi della temperature, precipitazioni e delle direttive delle stormtrack sull’ Europa.
Ulteriori studi concludono che la variabilità della NAO è anche legata alle SST delle acque tropicali sud atlantiche. Variazioni nell’Atlantico tropicale sono importanti e determinano variazioni dei gradienti delle SST meridionali: tali variazioni influenzano la cella di Hadley e potenzialmente modulano l’atmosfera nord atlantica e a latitudini medie attraverso un meccanismo simile a quello che agisce sul Pacifico (e.g., Lau and Nath 1996; Trenberth et al. 1998). La risposta dell’atmosfera ai cambiamenti delle SST a tutte le latitudini resta comunque una questione che deve essere ancora risolta.
In uno studio pubblicato su Science nel Giugno 2005 Ruth Curry of the Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) and Cecilie Mauritzen of the Norwegian Meteorological Institute riferiscono che "il meccanismo di accumulo di acqua dolce nel Mare del Nord nelle ultime decadi suggerisce che la corrente del Golfo smetterà di funzionare nel giro di 200 anni se viene perpetuato il trend di accumulo degli ultimi anni. La corrente del golfo raggiunge le coste occidentali dell’ Europa e consente per esempio ad una città come Lisbona di essere decisamente più calda di New York che ha più o meno la stessa latitudine. L’eventuale rallentamento della corrente del golfo determinerebbe conseguenze climatiche importanti a livello globale" E’ ormai noto che il meccanismo chiave per ottenere la circolazione termoialina risulta il mantenimento di una maggiore salinità delle acque dei mari del nord ( e quindi di una maggiore densità) . I mari del nord risultano più salati e densi a causa del processo di formazione di ghiaccio marino , creando perciò le condizioni per cui le acque settentrionali affondano più di 1 km sotto la superficie scorrendo verso sud , scalzando le meno dense acque dell’oceano Atlantico.
Le ricerche di Curry e Mauritzen hanno quantificato e mappato l’incremento di acque dolci nei mari del nord con conseguente cambio di salinità durante il periodo 1965-1995. Nella seconda metà del 20 ° secolo il GW ha incrementato la quantità di piogge nella regione artica, ha portato allo scioglimento di ghiacci dai ghiacciai groenlandesi e ridotto la formazione di ghiacci marini.
In media circa 5000 km cubi di acque dolci ( equivalenti all’immissione annuale in mare delle acque del rio delle Amazzoni) diluisce la salinità dell’acqua marina scorrendo dall’artico nell’Atlantico. Ci sono un numero di addizionali apporti di acqua dolce dall’artico che portano ad un immissione totale di 19.000 Km cubi di acqua dolce nei 30 anni studiati. Circa 2500 km cubi finiscono proprio dove la corrente del golfo si rovescia. Ciò non ha sortito ancora effetti, ma se continua a questi regimi lo farà sicuramente e se ciò accadesse potremo aspettarci il blocco della corrente del golfo per il 2200. Le stime di questo studio non tengono in conto anche la tendenza al riscaldamento molto più marcata a partire dal 2000, di conseguenza anche queste stime potrebbero essere errate in eccesso.
Le osservazioni in oceano artico rivelano cambiamenti nella temperatura , salinità e nella copertura dei ghiacci degli anni 90’ rispetto ai dati del passato. Le anomalie di temperatura si propagano attraverso il mare di Barents e lo stretto di Fram (specialmente attraverso questo può influire sul bacino artico eurasiatico). Mentre abbiamo assistito ad un processo continuo di riscaldamento atmosferico durante gli anni 90 a livello marino sembra che il riscaldamento sia il risultato di eventi discontinui.
L’evento che ha condotto il più anomalo riscaldamento si è avuto tra il 1989 ed 1994. E’ stato possibile attribuire un ulteriore input al riscaldamento artico ad un aumentato flusso attraverso il passaggio faroer- Scozia. A seguito di questo evento un successivo più debole riscaldamento si è registrato nella seconda metà degli anni 90, e un nuovo influsso caldo è ripartito nel 1999.
La corrente atlantica diretta verso la Siberia è stata riscontrata più calda di 1 grado rispetto ai dati degli anni precedenti.
Questa figura tratta dallo studio di Karcher, elencato in fondo anche nella bibliografia ci permetterà di familiarizzare con la geografia artica.



Un flusso intenso viene individuato nei bacini canadese e di Makarow , e le acque dei due oceani ( Pacifico e Atlantico) si incontrano tra il Lomonossov Ridge e l’ Alpha e Mendeleev Ridge

Hakkinen and Geiger [2000] trovarono un intensificazione del flusso atlantico verso l’artico all’inizio degli anni 90 e Dickson et al. [2000] conclusero che il riscaldamento Artico dei primi anni 90 sembra essere una combinazione del più forte e del più caldo flusso atlantico verso l’artico.
Sempre negli anni 90 è stata identificata una salinificazione del bacino eurasiatico orientale che tende a ridurre i gradienti di densità tra atlantico e bacino artico.
Altra considerazione è costituita dal cambio nelle direttive dei venti attraverso l’europa che ha determinato una riduzione di portata dei fiumi nel bacino eurasiatico, una ridotta formazione di ghiacci nel mar di Laptev. Parte di questi cambiamenti sembrano dovuti alla riduzione dei gpt della
Beaufort High, a partire dalla fine degli anni 80 e questo ha condotto a una riduzione del windstress anticiclonico sull’artico. La temperatura a livello di Artico e mari del nord ha incrementato in parallelo è incrementata in parallelo con la forte fase NAO degli ultimi anni 80 primi anni 90.
Molti autori hanno discusso se un aumentato flusso caldo dagli strati profondi a quelli superficiali dell’Atlantico fosse la ragione dell’assottigliamento della copertura dei ghiacci riscontrabile sui bacini eurasiatici e sopra il Lomonossov Ridge negli anni, anche se i modelli non confermano questa ipotesi.
Vediamo nel particolare il comportamento registrato in questi mari durante gli eventi di riscaldamento.



Il primo episodio identificato si colloca all’inizio degli anni 80 seguito da un successivo raffreddamento tra il 1985 ed il 1987. Dal 1988 al 1995 si identifica un secondo evento caldo con temperature anche più elevate del primo episodio. Dopo ogni episodio caldo si è assistito al raffreddamento delle acque dell’oceano artico. Qua di seguito vediamo il susseguirsi di questi eventi registrati tra il 1980 ed il 1999 in due figure tratte direttamente dallo studio Arctic warming: Evolution and spreading of the 1990swarm event in the Nordic seas and the Arctic Ocean Michael J. Karcher








Un altro aspetto particolare è la correlazione tra la NAO invernale e la temperature delle acque a livello della west Spitsbergen current e anche con il mare di Barents (notare il comportamento speculare per quest’ultimo)





Dal 1991 si è rilevato un progressivo riscaldamento, con un andamento discontinuo, quindi ad impulsi caratterizzato da cambiamenti di flusso (sia in termini termici che di velocità) a livello delle acque che entrano nello stretto di Fram e nel mare di Barents. UN primo debole evento si è registrato a inizio anni 80’ tuttavia ristretto al bacino eurasiatico occidentale e da imputare ad una più debole circolazione ciclonica.Un secondo più evidente riscaldamento si notò all’inizio degli anni 90’ e condusse a un diffuso incremento di temperature a livello del bacino eurasiatico ma anche attraverso il Lomonosson Ridge a livello del bacini artico. In questo caso la causa del riscaldamento fu l’incremento di flusso attraverso il corridoio Faroer Scozia verso il mare nordico dovuto al cambiamento degli schemi atmosferici ( in minor parte per una ridotta perdita di calore dell’oceano artico).E’ stata stabilita anche una correlazione tra NAO e flussi attraverso il ponte Faroer Scozia e mare di Barents.

Ho voluto in qualche modo constatare se l’ingresso di acque più calde è continuato anche negli anni successivi, perché lo studio di Karcher si è fermato al 1999. In effetti in questo studio già si anticipava la possibilità di un nuovo impulso caldo attraverso il Fram strait e attraverso il ponte Faroer- Islanda Faroer- Scozia e questo è quello che è venuto fuori dall’analisi delle sst in quegli anni:










Ne ricaviamo senza dubbio un persistere del flusso atlantico attraverso lo stretto di Fram e i passaggi limitrofi alle Faroer che parrebbe sconfessare la periodicità o quanto meno le tregue che precedentemente ( anni 90’) si erano registrate. Andiamo a vedere le slp per i mesi di settembre-dicembre e poi facciamo un raffronto con il periodo 1999-2007. Poche analogie con il riscaldamento del 1980-1985.

Direi più similitudini se andiamo a cercare le analogie dei due ultimi riscaldamenti in area caucasica e nord europea (con un certo E shift).






Un ultima considerazione al discorso di partenza: in questa illustrazione troviamo l’assetto attuale degli scambi tra l’Artico e l’Atlantico. Come potranno interagire la corrente del golfo e la transpolar drift in virtù degli effetti conseguenti al cambiamento di salinità e temperatura di quest’ultima in chiave invernale ?


Bibliografia

• Goodbye Gulf Stream by 2200 7 July 2005 - Science & technologies, Water, Climate Change
• Arctic warming: Evolution and spreading of the 1990swarm event in the Nordic seas and the Arctic Ocean Michael J. Karcher, Ru¨diger Gerdes, Frank Kauker, and Cornelia Ko¨berle Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research, Bremerhaven, Germany
• What is the Gulf Stream?
• Gulf Stream's role in warming questioned. K. Ritter
• The Atlantic Ocean http://www.es.flinders.edu.au/~matto...ntic-right.pdf

[Blizzard]

Mamma mia che lavorone, domani me lo leggo con calma, ma già ad una prima occhiata mi sembra molto interessante.

[4ecast]

E' interessante notare come tutte queste fasi ruotino intorno all'oscillazione multidecadale. Si parte dall'80 in cui i valori bassi di AMO non consentivano grandi scambi verso lo stretto di Fram a livello sottosuperficiale e si accentuava il carattere di SLP in fase NAO+. Quindi con la crescita delle ssta nordatlantiche, questo scambio diventa episodico e poi, dalle carte postate in questi ultimi anni di AMO++, esso si accentua. Il tutto sta provocando quanto hai detto a livelli di salinità in Artico con il rinforzo delle correnti profonde di ritorno del Barents sea e della west Spitsbergen current, che a scanso di equivoci iniziano a riaffiorare sul lato orientale nordatlantico tanto è vero che il carattere della NAO, da quello che vedo dalle rianalisi SLP, inizia a ridiventare negativo. Evidente allora la risposta che darei al quesito finale: una nuova forzante per un inverno buono, a conferma di quanto detto da Blizzard a proposito delle SSTA nordatlantiche a fine primavera

[4ecast]

...... oooopssss dimenticavo il corollario: alla luce di quanto discusso durante quest'anno
sulla forzante GW al ciclo climatico (un topic su tutti http://forum.meteonetwork.it/showthread.php?t=51319), mi sentirei oggi di fare un passetto avanti, ipotizzando che essa accorcierà la fase AMO+, troncandola prima del previsto ....ipotesi da verificare entro pochi anni

[steph]

Grandissimo lavoro!
Ci vorrà un po' di tempo per leggerlo e assimilarlo.

Forse lo porterò con me durante le mie seconde ferie in agosto....