Nuvole e clima: come minuscoli cambiamenti atmosferici potrebbero innescare un riscaldamento globale di grande portata
Studi recenti rivelano come due tipi di nuvole — cumuli degli alisei e a fase mista — influenzino significativamente le previsioni sul clima globale. Gli scienziati ora comprendono come la composizione delle nuvole, i cicli di retroazione e la riflettività influenzino il riscaldamento globale, sottolineando l'urgenza f
Le masse di vapore acqueo condensato che fluttuano nell'atmosfera svolgono un ruolo importante nel riscaldamento globale
Prevedere quanto si riscalderà il clima della Terra è vitale per aiutare l'umanità a prepararsi al futuro. Ciò a sua volta richiede di affrontare una delle principali fonti di incertezza nelle previsioni del riscaldamento globale: le nuvole.
Some clouds contribute to cooling by reflecting part of the Sun's energy back into space. Others contribute to warming by acting like a blanket and trapping some of the energy of Earth's surface, amplifying the greenhouse effect.Puzzle pieces
"Le nuvole interagiscono molto fortemente con il clima", ha affermato la dottoressa Sandrine Bony, climatologa e direttrice di ricerca presso il Centro nazionale francese per la ricerca scientifica (CNRS) a Parigi.
Influenzano la struttura dell'atmosfera, con effetti su tutto, dalla temperatura e umidità alle circolazioni atmosferiche.
E a sua volta il clima influenza dove e quali tipi di nuvole si formano, secondo Bony, autrice principale del rapporto di valutazione del 2007 del Gruppo intergovernativo di esperti sul cambiamento climatico delle Nazioni Unite, vincitore del Premio Nobel per la pace.
Così tanti processi e cicli di retroazione possono influenzare il cambiamento climatico che è utile suddividere il problema in parti più piccole.
"Ogni volta che riusciamo a comprendere meglio uno dei tasselli, riduciamo l'incertezza dell'intero problema", ha affermato Bony, che ha coordinato il progetto EUREC4A finanziato dall'UE, conclusosi lo scorso anno.
Diversi anni fa, Bony e i suoi colleghi scoprirono che le nuvole piccole e soffici comuni nelle regioni degli alisei causano alcuni dei più alti livelli di incertezza nei modelli climatici. Queste nuvole sono note come cumuli degli alisei.
Sebbene i cumuli degli alisei siano piccoli e relativamente poco appariscenti, sono numerosi e molto diffusi ai tropici, secondo Bony. Poiché ci sono così tante di queste nuvole, ciò che accade a loro potenzialmente ha un enorme impatto sul clima.
EUREC4A ha utilizzato droni, aerei e satelliti per osservare i cumuli degli alisei e le loro interazioni con l'atmosfera sull'Oceano Atlantico occidentale, vicino a Barbados.
Molti modelli presumono che la struttura e il numero di queste nuvole cambieranno in modo significativo con il riscaldamento globale, portando a possibili cicli di retroazione che amplificano o attenuano il cambiamento climatico. I modelli che prevedono una forte riduzione di tali nuvole all'aumentare delle temperature tendono a prevedere un maggiore riscaldamento globale.
Buone notizie
Ma Bony e i suoi colleghi hanno scoperto che i cumuli degli alisei cambiano molto meno del previsto con il riscaldamento dell'atmosfera.
"In un certo senso, è una buona notizia perché un processo che pensavamo potesse essere responsabile di una grande amplificazione del riscaldamento globale non sembra esistere", ha detto.
Ancora più importante, significa che i climatologi possono ora utilizzare modelli che rappresentano più accuratamente il comportamento di queste nuvole quando prevedono l'effetto del cambiamento climatico.
Ridurre questo elemento di incertezza nelle previsioni dell'estensione globale del riscaldamento renderà più precise le previsioni degli impatti locali, come le ondate di calore in Europa, secondo Bony.
"L'aumento della frequenza delle ondate di calore dipende molto dall'entità del riscaldamento globale", ha affermato. "E l'entità del riscaldamento globale dipende molto dalla risposta delle nuvole."
Acqua e ghiaccio
Nel frattempo, la professoressa Trude Storelvmo, scienziata dell'atmosfera presso l'Università di Oslo in Norvegia, ha esplorato i processi all'interno di un diverso tipo di nuvole – le nubi a fase mista – per contribuire a migliorare i modelli climatici.
È affascinata dal modo in cui processi che avvengono nelle nuvole su una scala minuscola, micrometrica, possano avere un'influenza così grande sui processi atmosferici e climatici su scala globale.
Le nubi a fase mista contengono sia acqua liquida sia ghiaccio e sono responsabili della maggior parte delle precipitazioni a livello globale. Negli ultimi anni è diventato chiaro che esse svolgono anche un ruolo importante nel cambiamento climatico.
Storelvmo ha coordinato il progetto MC2, finanziato dall'UE, che è durato cinque anni fino al mese scorso e ha portato alla luce nuovi dettagli su come le nubi a fase mista reagiscono a temperature più elevate. I risultati evidenziano l'urgenza di una transizione verso una società a basse emissioni di carbonio.
Più acqua liquida contengono le nubi a fase mista, più esse sono riflettenti. E riflettendo più radiazione solare lontano dalla Terra, raffreddano l'atmosfera.
'Man mano che l'atmosfera si riscalda, queste nubi tendono a spostarsi dal ghiaccio verso la fase liquida', ha affermato Storelvmo. 'Ciò che accade allora è che le nubi diventano anche più riflettenti e hanno un effetto di raffreddamento più forte.'
Brusco risveglio
Ma alcuni anni fa, Storelvmo e i suoi colleghi hanno scoperto che la maggior parte dei modelli climatici globali sovrastima questo effetto. MC2 ha lanciato palloni nelle nubi a fase mista e ha utilizzato dati di telerilevamento da satelliti per sondarne la struttura e la composizione.
I ricercatori hanno scoperto che i modelli climatici attuali tendono a rendere la miscela di acqua e ghiaccio nelle nubi a fase mista più uniforme e meno complessa rispetto alle nubi reali, portando a sovrastimare la quantità di ghiaccio presente nelle nubi.
Poiché queste nubi dei modelli hanno più ghiaccio da perdere, quando le simulazioni le riscaldano il cambiamento di riflettività è maggiore rispetto alle nubi reali, secondo Storelvmo. Ciò significa che i modelli sovrastimano l'effetto attenuante che le nubi a fase mista hanno sul cambiamento climatico.
Quando il team ha inserito i dati più realistici sulle nubi nei modelli climatici e li ha sottoposti a un riscaldamento simulato, ha fatto un'altra importante scoperta: l'aumento della riflettività delle nubi a fase mista si indebolisce con il riscaldamento.
Mentre con un riscaldamento moderato l'effetto attenuante sulle temperature più elevate è piuttosto forte, ciò non è più vero man mano che il riscaldamento si intensifica.
Arriva un punto in cui il ghiaccio nella nube si è completamente sciolto e l'effetto di raffreddamento si indebolisce – per poi svanire del tutto. Quando esattamente questo inizi a verificarsi è una questione per la ricerca futura.
Ma, secondo Storelvmo, ciò rafforza la necessità di riduzioni urgenti delle emissioni di gas serra.
'I nostri risultati suggeriscono che se lasciamo semplicemente continuare le emissioni di gas serra, non si tratterà solo di un riscaldamento lineare e graduale – potrebbe esserci un riscaldamento in rapida accelerazione quando si raggiunge un certo punto', ha detto. 'Dobbiamo davvero evitare di raggiungere quel punto a tutti i costi.'
Man mano che nuove scoperte sulle nubi come queste vengono integrate nei modelli, le previsioni climatiche utilizzate dai responsabili politici diventeranno più raffinate.
Originally published in Horizon MagazineImage credit: Mateus Andre / Freepik.Tags: clouds and climate change, trade cumulus clouds, mixed-phase clouds, cloud reflectivity, climate model uncertainty, global warming predictions, climate feedback loops, atmospheric warming, EUREC4A project, MC2 project, greenhouse gas tipping points