Un potente motore climatico globale
El Niño è un fenomeno climatico importante e naturale, caratterizzato da un significativo riscaldamento delle temperature della superficie del mare nell'Oceano Pacifico tropicale centrale e orientale. È la fase calda di un fenomeno ciclico più ampio, noto come Oscillazione El Niño-Sud (ENSO). L'ENSO rappresenta la fonte più significativa della variabilità annuale dei modelli climatici in tutto il mondo, influenzando il tempo, gli ecosistemi e le economie ben oltre il bacino del Pacifico.
Storicamente, il termine "El Niño" (in spagnolo "il Bambino Gesù") veniva usato dai pescatori lungo le coste del Perù e dell'Ecuador per descrivere una corrente oceanica calda che compariva tipicamente intorno a dicembre. Il suo arrivo coincideva spesso con cattive condizioni di pesca. Col tempo, gli scienziati hanno riconosciuto che questo riscaldamento locale faceva parte di una fluttuazione oceanica e atmosferica molto più ampia e interconnessa, con impatti globali diffusi, e hanno adottato "El Niño" per indicare la fase calda di questa oscillazione.
La meccanica di El Niño: Un sistema accoppiato oceano-atmosfera
Il comportamento di El Niño è fondamentalmente legato all'interazione dinamica tra l'Oceano Pacifico e l'atmosfera sovrastante. Per comprendere El Niño, è utile considerare innanzitutto le condizioni tipiche del Pacifico tropicale.
In condizioni neutre (non ENSO) o La Niña:
- Venti d'aria: Prevalgono forti alisei orientali, che soffiano costantemente dalla regione di alta pressione sul Pacifico orientale verso la regione di bassa pressione sul Pacifico occidentale, più caldo.
- Distribuzione del calore oceanico: Questi forti venti spingono grandi quantità di acqua calda superficiale verso ovest. Ciò fa sì che lo strato superficiale caldo (strato misto) si approfondisca nel Pacifico occidentale, mentre nel Pacifico orientale l'acqua calda in superficie viene allontanata, permettendo all'acqua più fredda e profonda di salire in superficie - un processo chiamato upwelling. Questo crea una differenza significativa nelle temperature superficiali del mare (SST) nel Pacifico tropicale, con acque molto più calde a ovest (vicino all'Indonesia e all'Australia) e più fredde a est (vicino al Sud America). Anche il livello del mare è tipicamente più alto nel Pacifico occidentale a causa di questo accumulo di acqua calda.
- Convezione atmosferica: Le acque più calde del Pacifico occidentale favoriscono un'evaporazione significativa e la convezione atmosferica (risalita dell'aria), provocando frequenti temporali e forti precipitazioni in questa regione.
- Circolazione Walker: Questo gradiente di temperatura e pressione guida una cellula di circolazione atmosferica su larga scala nota come circolazione Walker. L'aria sale sul Pacifico occidentale, caldo e a bassa pressione, fluisce verso est ad alta quota, si abbassa sul Pacifico orientale, più freddo e ad alta pressione, e ritorna verso ovest vicino alla superficie come aliseo.
Durante un evento El Niño:
- Indebolimento degli alisei: Il segno distintivo di El Niño è un indebolimento significativo e prolungato, o addirittura un'inversione, degli alisei orientali nel Pacifico tropicale centrale e orientale.
- Spostamento delle acque calde: Con la riduzione dello stress del vento, l'acqua calda precedentemente accumulata nel Pacifico occidentale inizia a spostarsi verso est lungo l'equatore. Questo movimento è spesso associato a onde oceaniche (in particolare onde Kelvin) che si propagano verso est sotto la superficie, approfondendo lo strato misto caldo e sopprimendo l'upwelling di acqua fredda nel Pacifico orientale.
- Gradiente di temperatura alterato: Quando l'acqua calda si diffonde verso est, il forte gradiente SST est-ovest nel Pacifico tropicale si riduce significativamente o addirittura si inverte. Il Pacifico orientale e centrale diventa molto più caldo della media, mentre l'estremo Pacifico occidentale può diventare leggermente più freddo.
- Spostamento della convezione: La regione delle acque più calde e quindi l'area principale della convezione atmosferica e dell'attività temporalesca si sposta verso est dal Pacifico occidentale al Pacifico centrale o addirittura orientale. Questo spostamento è fondamentale perché modifica la distribuzione dell'energia nell'atmosfera.
- Circolazione Walker perturbata: Lo spostamento verso est dell'aria in aumento e l'indebolimento del gradiente di pressione est-ovest causano l'indebolimento, l'appiattimento o lo spostamento verso est della cella della circolazione Walker. Il tipico schema di aria in risalita a ovest e di aria in discesa a est è fondamentalmente alterato.
Impatti climatici e meteorologici globali di El Niño
La massiccia ridistribuzione del calore nel Pacifico equatoriale e i conseguenti cambiamenti nella circolazione atmosferica durante El Niño hanno effetti a catena che influenzano i modelli meteorologici e climatici in tutto il mondo - un fenomeno noto come teleconnessione.
- Variazioni delle precipitazioni:
- Aumento delle precipitazioni e inondazioni: Le regioni vicine alla zona di convezione spostata verso est, come le coste equatoriali dell'Ecuador e del Perù, le zone settentrionali del Sud America e spesso la fascia meridionale degli Stati Uniti durante l'inverno, tendono a ricevere precipitazioni superiori alla media, che talvolta portano a gravi inondazioni.
- Siccità e siccità: Le aree tipicamente sotto l'influenza dell'aria in aumento nel Pacifico occidentale (come l'Indonesia, l'Australia e parti del Sud-Est asiatico) o influenzate dall'aria in discesa altrove (parti dell'India, dell'Africa meridionale e del Brasile nord-orientale) spesso sperimentano condizioni significativamente più secche e siccità, aumentando il rischio di incendi selvaggi e impattando sull'agricoltura.
- Anomalie di temperatura:
- Gli anni di El Niño sono spesso associati a temperature medie globali più elevate, poiché la grande quantità di calore rilasciata dalle acque più calde del Pacifico orientale nell'atmosfera contribuisce in modo significativo al bilancio termico globale.
- A livello regionale, El Niño può portare a temperature più calde della media in molte aree, comprese parti degli Stati Uniti settentrionali e del Canada durante l'inverno, e potenzialmente a un aumento delle ondate di calore in altre località.
- Attività dei cicloni tropicali:
- Bacino atlantico: El Niño tipicamente sopprime l' attività degli uragani nell'Oceano Atlantico. L'alterazione della circolazione atmosferica aumenta il wind shear verticale lungo la principale regione di sviluppo tropicale, rendendo più difficile l'organizzazione dei temporali in uragani.
- bacino del Pacifico: Al contrario, El Niño spesso aumenta l' attività dei cicloni tropicali nei bacini del Pacifico orientale e centrale, poiché le acque più calde forniscono più energia e le condizioni atmosferiche diventano più favorevoli alla formazione di tempeste.
- Impatto sugli ecosistemi marini:
- Lungo la costa occidentale del Sud America, la soppressione dell'upwelling di acqua fredda durante El Niño riduce drasticamente l'apporto di nutrienti dalle profondità oceaniche alla superficie. Questo ha un impatto sul fitoplancton, la base della rete alimentare marina, con conseguente diminuzione delle popolazioni di pesci (come le acciughe) e ripercussioni sulla pesca locale e sulle popolazioni di uccelli che dipendono da questi pesci.
Il circuito di retroazione di Bjerknes: Alimentare l'oscillazione
Sebbene lievi cambiamenti iniziali possano perturbare il sistema, il ciclo di feedback positivo noto come feedback di Bjerknes, dal nome del meteorologo Jacob Bjerknes che per primo descrisse la connessione tra El Niño e l'Oscillazione Meridionale, è fondamentale per la crescita e il mantenimento degli eventi El Niño. Illustra come l'oceano e l'atmosfera si rafforzino a vicenda:
- Anomalia iniziale: si verifica un leggero indebolimento degli alisei (forse dovuto a variazioni atmosferiche casuali).
- Risposta oceanica: I venti indeboliti riducono la spinta verso ovest della superficie oceanica. L'acqua calda accumulata a ovest si sposta verso est e il termoclino (il confine tra l'acqua calda in superficie e l'acqua fredda in profondità) si approfondisce a est e si riduce a ovest. L'upwelling di acqua fredda a est viene soppresso.
- Anomalia SST: il movimento verso est dell'acqua calda e la soppressione dell'upwelling causano un aumento delle temperature superficiali del mare nel Pacifico centrale e orientale significativamente superiore alla norma.
- Risposta atmosferica alle SST: Le SST più calde a est portano a un aumento dell'evaporazione, della convezione e a uno spostamento della zona di bassa pressione atmosferica verso est.
- Risposta dei venti alla pressione: lo spostamento verso est del modello di pressione atmosferica indebolisce ulteriormente gli alisei (o addirittura li fa invertire) perché il gradiente di pressione che li guida si riduce.
Questo ciclo (venti indeboliti→acqua calda spostata verso est/soppressione dell'upwelling→il Pacifico orientale si riscalda→convezione spostata verso est→il gradiente di pressione si indebolisce→ulteriore indebolimento dei venti) è un ciclo di feedback positivo. Ogni fase rafforza la precedente, consentendo alle piccole anomalie iniziali di trasformarsi in un evento El Niño su larga scala.
Il feedback di Bjerknes è fondamentale per l'intensificazione di El Niño. Tuttavia, alla fine viene superato da altri processi, tra cui la riflessione delle onde oceaniche (come le onde di Rossby dal confine occidentale) che contribuiscono a ridurre il termoclino a est e a porre fine alla fase calda.
Questo può talvolta portare a una transizione verso la fase fredda dell'ENSO, La Niña, in cui prevalgono condizioni oceaniche e atmosferiche opposte e la circolazione Walker è più forte del normale.
Perché capire El Niño è fondamentale
Data la sua vasta influenza, il monitoraggio e la comprensione di El Niño sono fondamentali per le società di tutto il mondo. La capacità di prevedere l'insorgenza e l'intensità degli eventi di El Niño consente una migliore preparazione nei settori vulnerabili alla variabilità climatica, come l'agricoltura, la gestione delle risorse idriche, la riduzione del rischio di disastri e la salute pubblica.
Sebbene El Niño sia una parte naturale del sistema climatico, le ricerche in corso stanno esplorando come i cambiamenti climatici potrebbero influenzare le caratteristiche, la frequenza o l'intensità degli eventi ENSO in futuro, rendendo il monitoraggio continuo e lo studio scientifico di questo potente fenomeno più importante che mai.
