Articolo tratto dalla Newsletter n° 021 di marzo 2025
In Europa occidentale il clima si sta riscaldando con particolare rapidità. In Francia, ad esempio, le temperature medie giornaliere dal 1950 al 2022 mostrano un aumento di oltre 1,5°C a causa del cambiamento climatico. Le temperature massime giornaliere invece sono aumentate da due a tre volte in più rispetto alla media globale e le heatwaves sono in aumento (Ribes et al 2022, Vautard et al 2023). Le proiezioni climatiche indicano un aumento delle temperature estreme in Europa occidentale, ma solo pochi degli attuali modelli catturano l’ampiezza di questo fenomeno.
Ovviamente, il semplice aumento della temperatura media, a causa del cambio climatico antropico, rende gli estremi più frequenti. Ma ci sono sempre più indizi che fanno pensare che questo riscaldamento in eccesso sia legato in qualche misura anche a cambiamenti nella circolazione atmosferica. Vautard et al (2023) ha suggerito che pattern di pressione che favoriscono flussi di vento da sud e condizioni anticicloniche sull’Europa siano in aumento, portando a temperature elevate.
Per esprimere il concetto in termini semplici, la questione principale che si pone è la seguente: perché le heatwaves stanno aumentando? È dovuto all’innalzamento della temperatura media, il che fa sì che una certa soglia di temperatura venga superata più frequentemente? Oppure è il risultato di un aumento delle condizioni meteorologiche che portano ad heatwaves, come anomalie anticicloniche tipo blocking atmosferici o persistenti configurazioni di vento da sud? Con un leggero abuso di linguaggio, queste due spiegazioni sonocomunemente denominate effetto termodinamico e effetto dinamico. È chiaro che questi due elementi non sono indipendenti, ma rappresentano piuttosto paradigmi opposti, e la verità sarà probabilmente una combinazione di entrambi.
In questo studio, si è utilizzato un algoritmo per identificare e caratterizzare le depressioni profonde nell’Atlantico e in Europa durante l’estate, analizzando la loro evoluzione nei dati storici e nei modelli climatici. L’obiettivo è comprendere meglio il loro legame con le heatwaves, un aspetto finora poco studiato. Si sono usati dati della Rianalisi ERA5, e dati prodotti dai modelli partecipanti al progetto CMIP6.
L’algoritmo è molto semplice: percorre la regione euro atlantica con quadrati di 15°×15° in latitudine e longitudine. All’interno di ogni quadrato, individua il minimo di altezza geopotenziale a 500 hPa, e poi applica un criterio di scala spaziale e un criterio di profondità di almeno 110 m rispetto ai margini circostanti (vedere l’articolo originale per tutti i dettagli). Se un minimo di questo tipo viene trovato nel quadrato per un certo giorno, allora si attribuisce una depressione profonda (deep depression, DD) al centro del quadrato per quel giorno.
Risultati principali dello studio
L’analisi delle depressioni profonde nella regione euro-atlantica è riassunta nella Figura 1. Come si vede, il numero medio di giorni con DD (DD-day) per la stagione estiva è massimo lungo una banda che va approssimativamente dall’est del Canada alle isole britanniche. In effetti l’algoritmo di conteggio delle depressioni ritrova la classica stormtrack estiva media. Si vede anche un trend positivo e statisticamente significativo a est-sudest del massimo di stormtrack, mentre un trend negativo si registra lungo la costa orientale del Nord America. L’aumento di DD-day nei 73 anni analizzati è considerevole: porta quasi a un raddoppio del loro numero nelle aree di massimo trend.
Nella Figura.2 si analizza un po’ più in dettaglio l’area di forte trend positivo, indicata con il rettangolo verde in Figura1. Nel panello a si ritrova il forte aumento di DD-day visto in Figura1 e la sua variabilità interannuale. Il numero medio di DD‐days per estate è passato da 7.6 nel periodo 1950–1974 a 12 nel 1998–2022.
Le mappe composite delle anomalie di temperatura (pannello b) mostrano che le depressioni nell’atlantico orientale sono accompagnate da temperature elevate in Europa centrale e occidentale, con un pattern simile a quello tipicamente osservato durante le ondate de calore (vedi Stefanon et al 2012). Un aspetto cruciale dello studio riguarda l’incapacità degli attuali modelli climatici globali (CMIP6) di riprodurre le tendenze osservate nelle depressioni profonde. Nessuno dei 20 modelli analizzati è stato in grado di simulare l’aumento nell’Atlantico orientale, e molti sottostimano il numero totale di DD-day. I trend lineari dei modelli, calcolati con lo stesso metodo utilizzato per ERA5, sono riportati in rosso sul pannello a.
Discussione
Questi risultati, tutto sommato semplici, ci portano ad una serie di considerazioni. In primo luogo, perché i DD-days portano alte temperature in Europa? Molto rimane da investigare sul legame tra heatwave e depressioni. Le recenti heatwaves (come quelle di luglio 2022 e giugno 2019) sono state associate a cicloni persistenti nella regione atlantica orientale, suggerendo una spiegazione semplice che coinvolge l’avvezione di temperature provenienti da sud sul lato orientale del ciclone.
Tuttavia, non bisogna dimenticare che le depressioni, o le cut-off lows, non sono le uniche responsabili delle ondate di calore: anche i sistemi di alta pressione persistenti, come il blocking atmosferico, sono molto comuni in Europa occidentale, e questi sistemi interagiscono con le cut-off lows: le depressioni nella media troposfera riscaldando la colonna atmosferica, potenzialmente favoriscono o rinforzano un blocco sul loro lato est. Un’alta pressione sull’Europa continentale ha un effetto di riscaldamento locale per subsidenza, ma potrebbe a sua volta anche rallentare i sistemi di bassa pressione nell’Atlantico orientale, rendendoli più persistenti. Inoltre, gli effetti diabatici nella zona frontale a est di un ciclone (il warm conveyor belt) possono fornire aria calda al blocco, amplificandolo.
Un altro punto che resta da capire è la ragione fisica dell’aumento di queste depressioni. Si tratta di variabilità naturale della circolazione delle medie latitudini o di un segnale causato da una forzante su larga scala? Ed è di origine naturale o antropica? Nell’articolo originale si trova une descrizione dinamica del fenomeno, ma che resta parziale. In breve, mentre il riscaldamento della superfice continentale americana potrebbe spiegare una diminuzione del jet-stream e della stormtrack nell’Atlantico occidentale, l’aumento dell’attività nell’Atlantico orientale è meno chiaro. L’incremento della baroclinicità in questa zona è dovuto a un aumento del wind-shear associato a uno spostamento del jet verso sud-est, ma il legame causale con l’aumento dei cicloni nella regione rimane incerto.
In realtà non si può neanche escludere che l’aumento delle temperature in Europa occidentale possa essere la causa dell’aumento dei DD nell’Atlantico orientale, piuttosto che l’effetto. Drouard e Woollings (2018) hanno mostrato che i DD possono essere anticipati da un blocco anticiclonico. Non si osserva una tendenza crescente nei blocchi atmosferici sull’Europa occidentale (Davini & D’Andrea, 2020), tuttavia è stato documentato un aumento medio della z500 (Simmons, 2022). Infine, l’incapacità dei modelli CMIP6 di riprodurre il trend dei DD e il riscaldamento dell’Europa occidentale suggerisce un possibile legame tra i due fenomeni.
Un’analisi più dettagliata sui modelli che riescono o meno a simulare la tendenza potrebbe fornire ulteriori indicazioni sulla relazione causale tra alta pressione sull’Europa e DD. Indipendentemente dal fatto che si tratti di variabilità interna o forzata, è evidente che i modelli CMIP6 non riescono a catturare correttamente i cambiamenti dinamici nell’estate dell’emisfero settentrionale. Altri aspetti della circolazione estiva alle medie latitudini stanno subendo rapide modifiche nei dati di rianalisi. Ad esempio, è stato osservato un forte aumento dei blocchi anticiclonici sulla Groenlandia, associato all’aumento della temperatura continentale e alla perdita di ghiaccio, sebbene la comprensione dinamica del fenomeno sia ancora incompleta. È notevole che i modelli CMIP6 non riescano a riprodurre neanche questo fenomeno (Davini & D’Andrea, 2020).
Questo studio suggerisce la necessità di una grande cautela nell’interpretare le proiezioni climatiche regionali, specialmente per fenomeni dinamici complessi
Articolo completo:
D’Andrea, F., Duvel, J.‐P., Rivière, G., Vautard, R., Cassou, C., Cattiaux, J., et al. (2024). Summer deep depressions increase over the Eastern North Atlantic. Geophysical Research Letters, 51, e2023GL104435. https://doi.org/10.1029/2023GL104435
Bibliografia:
Davini, P., & D’Andrea, F. (2020). From CMIP3 to CMIP6: Northern Hemisphere atmospheric blocking simulation in present and future climate. Journal of Climate, 33(23), 10021–10038. https://doi.org/10.1175/jcli‐d‐19‐0862.1
Drouard, M., & Woollings, T. (2018). Contrasting mechanisms of summer blocking over western Eurasia. Geophysical Research Letters, 45(21), 12040–12048. https://doi.org/10.1029/2018GL079894
Faranda, D., Messori, G., Jezequel, A., Vrac, M., & Yiou, P. (2023). Atmospheric circulation compounds anthropogenic warming and impacts of climate extremes in Europe. Proceedings of the National Academy of Sciences, 120(13), e2214525120. https://doi.org/10.1073/pnas. 2214525120
Ribes, A., Boé, J., Qasmi, S., Dubuisson, B., Douville, H., & Terray, L. (2022). An updated assessment of past and future warming over France based on a regional observational constraint. Earth System Dynamics Discussions, 13(4), 1–29. https://doi.org/10.5194/esd‐13‐1397‐2022
Simmons, A. J. (2022). Trends in the tropospheric general circulation from 1979 to 2022. Weather and Climate Dynamics, 3, 777–809. https://doi. org/10.5194/wcd‐3‐777‐2022
Stefanon, M., D’Andrea, F., & Drobinski, P. (2012). Heatwave classification over Europe and the Mediterranean region. Environmental Research Letters, 7(1), 014023. https://doi.org/10.1088/1748‐9326/7/1/014023
Vautard, R., Cattiaux, J., Happé, T., Singh, J., Bonnet, R., Cassou, C., Dim Coumou, Fabio D’Andrea, Davide Faranda, Erich Fischer, Aurélien Ribes, Sebastian Sippel, Pascal Yiou. (2023). Heat extremes in Western Europe are increasing faster than simulated due to missed atmospheric circulation trends. Nature Communications, 14(1), 6803. https://doi.org/10.1038/s41467‐023‐42143‐3
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| Fabio D’Andrea (Laboratoire de météorologie dynamique, IPSL, ENS, PSL Research University; École Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris, Sorbonne Université, CNRS) |