I dati sperimentali dello studio confermano quanto già era noto per quanto riguarda i venti in prossimità del suolo sulle aree continentali alle medie latitudini dell’emisfero nord
È stata ripresa dai giornali la ricerca di Vautard et al. sulla velocità del vento e sulle cause. Si tratta di verifiche sperimentali riguardanti, per la precisione, non il mondo ma le aree continentali delle medie latitudini dell’emisfero nord ed in parte per le alte latitudini dell’Europa. Ma non ci sono novità rispetto a quanto si sapeva già in base all’elaborazione dagli scenari di cambiamento climatico al 2100 e delle conseguenti valutazioni sugli effetti di tali cambiamenti climatici relativi alla circolazione atmosferica, anche se tali valutazioni sono ancora affette da grosse incertezze.
Su quest’ultimo aspetto: «cambiamenti climatici e circolazione delle correnti aeree atmosferiche», abbiamo chiesto una sintesi a Vincenzo Ferrara (Enea), di quello che già si sapeva, e di cui ora la pregevole ricerca di Vautard porta, con dati sperimentali, una conferma, per quanto riguarda i venti in prossimità del suolo sulle aree continentali alle medie latitudini dell’emisfero nord.
I cambiamenti climatici modificheranno il regime delle correnti aeree e la tipologia dei venti
I movimenti delle masse d’aria in atmosfera sono basati su due tipi fondamentali di circolazione:
– una grande circolazione dinamica, dovuta al diverso riscaldamento tra equatore e poli e all’effetto della rotazione terrestre (forza di Corilolis) che crea una fascia di alte pressioni «dinamiche» calde a circa 30° di latitudine, una fascia di basse pressioni «dinamiche» fredde a circa 60° di latitudine e tra queste due fasce si instaurano le cosiddette correnti occidentali ondulate alle nostre latitudini intermedie;
– una serie di circolazioni termiche, formate da alte pressioni «termiche» fredde e basse pressioni «termiche» calde, generate dalla differenza capacità termica della superficie terrestre tra continenti ed oceani, tra mare e terra, tra bassa ed alta troposfera. Tipiche sircolazioni termiche sono quelle monsoniche e quelle di brezza. Tipiche dell’instabilità tra basse ed alta troposfera sono i cicloni tropicali ed i temporali.
Le correnti atmosferiche ed il vento alle alte latitudini e sulle aree polari sono generati e regolati soprattutto dalla grande circolazione dinamica dell’atmosfera. Alle basse latitudini (subtropicali ed intertropicali), invece, la circolazione delle correnti aeree è dominata soprattutto dalla circolazione termica. Alle medie latitudini, infine, domnina prevalentemente la circolazione dinamica in inverno, e domina prevalentemente la circolazione termica in estate.
Come cambia il vento, con i cambiamenti del clima
Il riscaldamento del nostro pianeta, secondo gli scenari di cambiamento climatico elaborati per il 2100, non sarà uniforme. Il maggiore riscaldamento interesserà le aree polari e quelle delle alte latitudini. Un riscaldamento più modesto, invece, interesserà le aree equatoriali e subtropicali, che però tenderanno ad espandersi in senso meridiano, spostando di conseguenza a più alte latitudini, sia la catena degli anticicloni dinamici caldi subtropicali, sia la fascia delle correnti occidentali delle medie latitudini.
Il maggiore riscaldamento delle aree polari, rispetto alle aree intertropicali e subtropicali, e l’espansione della fascia intertropicale verso più alte latitudini, porterà a due conseguenze importanti per quanto riguarda l’energia cinetica ed il vento:
– la differenza di temperatura tra zone polari e zone intertropicali tenderà a diminuire, dunque tenderanno a diminuire la necessità di trasferimento di flussi di calore tra equatore e poli. I flussi di energia cinetica, pertanto, potrebbero ridursi di circa 1,5%, riducendo, a livello globale, la ventilazione media e l’intensità media del vento;
– la distanza, tra la fascia intertropicale e le zone polari, tenderà a diminuire. Dunque il gradiente orizzontale di temperatura (che misura la differenza di temperatura rispetto alla distanza) tra aree polari ed aree intertropicali tenderà a rimanere più o meno invariato. Questo significa che la diminuzione dell’energia cinetica e della ventosità non riguarderà le alte latitudini, ma interesserà soprattutto le aree subtropicali e le basse latitudini, cioè le aree soggette all’espansione meridiana della fascia intertropicale, in pratica le stesse aree soggette a maggior rischio di siccità e desertificazione.
Anche se la prospettiva di un mondo più caldo, e mediamente meno ventoso, appare più o meno evidente, nella realtà le modifiche più importanti delle correnti aeree riguarderanno uno spostamento dei flussi di energia cinetica dal piano orizzontale (cioè flussi derivanti da moti orizzontali) al piano verticale (cioè flussi derivanti da moti verticali e convettivi).
Va, infatti, osservato che, quando l’atmosfera globale diventa più calda, essa si dilata e, con la dilatazione termica aumenta la sua energia potenziale globale. Un aumento di temperatura di 3-4°C farà innalzare il centro di massa dell’atmosfera globale, attualmente posizionato attorno ai 5.700 metri di quota, di circa 70-80 metri, cioè un aumento di una quota compreso fra l’1,2% ed l’1,5%, variandone nel contempo le condizioni generali di equilibrio. Poiché l’energia potenziale è strettamente interconnessa con l’energia cinetica, soprattutto nelle trasformazioni energetiche legate ai moti convettivi verticali, è ragionevole ipotizzare che, se aumenta l’energia potenziale, anche i moti convettivi e la circolazione delle masse d’aria associata ai moti convettivi verticali, subirà un’intensificazione.
Questa ipotesi trova conferma anche da un’altra considerazione relativa alla stabilità verticale delle masse d’aria. Sulla verticale dell’atmosfera l’aumento della temperatura non sarà uniforme: crescerà di più negli strati più prossimi al suolo, ma diminuirà, invece, negli strati più alti, un comportamento questo già in atto come dimostrano le misure sperimentali al suolo ed in quota. Un aumento della differenza di temperatura tra suolo e quota è la causa primaria di aumento delle instabilità convettive ed dei moti di rimescolamento verticale.
Dunque, l’eventuale perdita di energia cinetica legata alla grande circolazione delle masse d’aria associata ai cicloni ed anticicloni dinamici che presiedono gli scambi energetici tra le basse e le alte latitudini, verrebbe compensata dall’aumento dell’energia cinetica legata alla circolazione termica delle masse d’aria, circolazione associata agli scambi di energia tra mare e terra o tra continenti ed oceani (per esempio monsoni e crezze) ed alla formazione di fenomeni termoconvettivi delle basse latitudini (per eesmpio, cicloni tropicali, tornado e temporali).
Conclusione
La maggior energia acquistata dall’atmosfera e lo spostamento più a nord della fascia degli anticicloni dinamici causerà probabilmente i seguenti effetti:
– Diminuisce l’intensità dei venti «dinamici», legati alla circolazione generale dell’atmosfera, soprattutto alle basse latitudini ed, in parte, alle prospicienti medie latitudini: una diminuzione che interesserà di più i continenti che gli oceani, di più l’emisfero nord che l’emisfero sud. Aumentano nel contempo le irruzioni di masse d’aria di tipo meridiano (irruzioni di aria fredda da nord o di aria calda da sud) a causa del concomitante aumento di ampiezza delle oscillazioni meridiane delle correnti occidentali (causa primaria delle ondate di freddo e di caldo alle medie latitudini), ma soprattutto del concomitante aumento dell’influenza delle circolazioni termiche di tipo monsonico, a più basse latitudini;
– Aumenta l’intensità dei venti «termodinamici», legati alla circolazione termica dell’atmosfera, soprattutto alle basse latitudini ed in parte alle medie latitudini prospicienti: un aumento che interesserà l’interfaccia tra continenti ed oceani, e tra mare e terra. Aumenteranno anche i moti covettivi verticali di tipo estremo: un aumento che interesserà le grandi superfici intertropicali surriscaldate, sia oceaniche, sia continentali.
Inoltre, la crescita dell’urbanizzazione e delle superfici antropizzate, l’uso del suolo ed i cambiamenti di uso del suolo, aumenteranno la turbolenza (meccanica e termodinamica) e l’attrito delle masse d’aria che scorrono sulla superficie terrestre. Turbolenza ed attrito sono le cause primarie della riduzione dell’intensità del vento nei più bassi strati dell’atmosfera, soprattutto nelle aree ad alta densità di attività umane e di antropizzazione.
