Caratterizzazione sinottica del clima estivo e della sua ... - CNR

Caratterizzazione sinottica del climaestivo e della sua variabilità interannuale,sul Mediterraneo e l’EuropaF. Piani 1,2,3 , A. Crisci 1 , G. De Chiara 1 , G. Maracchi 1 , F. Meneguzzo 1 , M. Pasqui 11Istituto di Biometeorologia, CNR, Firenze, Italia2Servizio Idrologico Regionale - Centro Funzionale Regione Toscana3La.M.M.A. - Regione Toscanapiani@lamma.rete.toscana.itSOMMARIO: In un clima estivo normalmente semi-arido del Mediterraneo centrale e occidentale, le occasionaliperturbazioni barocliniche che si propagano dal Nord Atlantico portano consistenti e diffuse precipitazionie sollievo dalle siccità locali e regionali, mentre gli scarsi temporali di breve durata, che scoppianodurante il giorno sopra terre surriscaldate, portano piogge localmente rilevanti, specialmente suirilievi di collina e di montagna. L’identificazione dei meccanismi, anche remoti, che presiedono alla variabilitàdinamica e termodinamica dell’atmosfera, quindi in ultima analisi alla variabilità della precipitazione,rappresenta quindi un passo critico per la comprensione e la previsione, stagionale e climatica, delclima mediterraneo.1 PROBLEMA SCIENTIFICOIl sistema climatico è forzato da fattori naturali(radiazione solare, cenere e aerosol vulcanici,dinamica e interazioni interne) e fattoriantropici (emissione di gas serra e aerosol,cambiamenti nell’uso del suolo, ecc). Mentreesiste un accordo generale almeno sul segnopositivo della risposta termica del sistema climatico,della superficie terrestre e dell’atmosfera,alle forzanti antropiche correnti, permanendonotevoli incertezze riguardo alla velocitàdel riscaldamento, alla possibilità diimprovvise accelerazioni del riscaldamentostesso legate al temporaneo immagazzinamentodi grandi quantità di calore in sisteminaturali (in particolare le profondità oceaniche),agli effetti del cambiamento dell’uso delsuolo, della vegetazione e del ciclo del carbonioe della risposta del vapor acqueo, moltaincertezza rimane sul segno dei cambiamentidell’intensità del ciclo idrologico in un climapiù caldo.Come risultato di una varietà di fattori (quelliantropici sembrano prevalere da alcune decadi),retroazioni interne e inerenti non-linearità,che influiscono tutte sul sistema climatico,lo stesso ciclo idrologico subisce rilevanticambiamenti nel tempo, su una varietà discale spaziali e temporali. Sull’area italiana,uno studio (Brunetti et al., 2001) ha preso inconsiderazione 67 siti durante 46 anni (1951-1996) con dati di precipitazione, analizzandola frequenza dei giorni di pioggia e l’intensitàdi precipitazione, entrambe sia presso stazionisingole che su aree estese.Gli eventi di precipitazione giornalieri oltresoglie elevate mostrano un definitivo aumentofin dai primi anni ‘70, all’opposto deglieventi sotto basse soglie, ottenendo rispettivamentele più alte e le più basse frequenze, dacirca 120 anni. La riduzione della frequenzadei giorni di pioggia concorda con i regimi dicambiamento della circolazione dell’atmosferainvernale negli ultimi 50 anni, mentre l’aumentodell’intensità delle precipitazioni concordacon altri studi di osservazioni e dimodelli (Groisman et al., 1999).121

Clima e cambiamenti climatici: le attività di ricerca del CNRL’impatto dei monsoni africano sul climadell’Atlantico nord-orientale, dell’Europa centralee, con speciale intensità, sul clima mediterraneoin piena estate, sono state documentatein un recente studio (Baldi et al., 2003).Mentre alcuni studi propongono il ruolodominante del monsone asiatico sul clima estivosub-tropicale e delle medie latitudini delnord-Atlantico e del Mediterraneo (Rodwell eHoskins, 2001), altri attribuiscono un ruolorilevante anche al monsone dell’Africa occidentale(Hurrell e Folland, 2002). Tutti gliautori dimostrano che la connessione dei monsonicon il clima sub-tropicale e delle medielatitudini opera attraverso “ponti atmosferici”,costituiti principalmente da onde di Rossby.2 ATTIVITÀ DI RICERCAL’attività di ricerca è stato condotta per mezzodi numerosi database, tra i quali è obbligatoriomenzionare:- dati di precipitazione mensile su griglia regolare,solo su terra, a risoluzione 1° Lat-Lon:Global Precipitation Climatology CentreGPCC (Xie e Arkin, 1996);- dati di precipitazione pentadale e mensile sugriglia regolare, su terra e su mare, a risoluzione2.5° Lat-Lon: Global precipitationClimatology Project GPCP (Xie et al., 2003);- dati di precipitazione mensile su griglia regolare,solo su terra, a risoluzione 2.5° Lat X3.75°Lon: Climatic Research Unit – Universityof East Anglia CRU-UEA (Hulme, 1992);- dati di precipitazione puntuale presso stazionidistribuite sul Bacino del fiume Arno;- rianalisi atmosferiche e superficiali globaliNational Center for Environmental Predictions –National Center for Atmospheric ResearchNCEP-NCAR (Kalnay et al., 1996; Kistler etal., 2001).L’intensità e il percorso delle perturbazioni,caratteristiche fondamentali della circolazioneatmosferica, anche in relazione alla variabilitàdel clima pluviometrico, sono state diagnosticateper mezzo della variazione del vento meridionalealla quota isobarica di 300 hPa, calcolatousando un filtro a 24 ore, tecnica che è statadimostrata equivalente ad altri algoritmi piùcomplessi (Wallace et al., 1988; Chang e Fu,2002; Harnik e Chang, 2003), utilizzando qualidati di base le rianalisi globali NCEP-NCAR(Kalnay et al., 1996; Kistler et al., 2001).La caratterizzazione sinottica della variabilitàdel clima estivo è effettuata in questo lavorocon particolare riguardo alla variabilità degliafflussi pluviometrici sulle aree Europee esoprattutto Mediterranee analizzando alcuniaspetti delle tendenze sinottiche del clima estivosull’area del Nord Atlantico, dell’Europa edel Mediterraneo, negli aspetti della circolazionegenerale dell’atmosfera, delle massed’aria locali, della precipitazione; la sceltadella stagione estiva risponde alla considerazionedella maggiore probabilità, in tale stagione,degli eventi intensi ed estremi, legati ainubifragi, alle carenze pluviometriche e allelunghe siccità.Figura 1: Anomalia del percorso medio delle perturbazioniatlantiche nell’intervallo 1981-2000 rispetto al precedente1961-1980.Figura 2: Anomalia del percorso medio delle perturbazioniatlantiche nell’intervallo 1991-2000 rispetto al precedente1981-1990.122

Processi chimico-fisici del clima3 RISULTATI RILEVANTIIl percorso delle perturbazioni estive, molto piùdebole della sua controparte invernale, in coerenzacon la ridotta instabilità baroclinica meridionale,mostra un’intensificazione a latitudinimolto alte (60-70N) negli ultimi 40 anni (Fig. 1),ed una rilevante riduzione alle latitudini medioalte(50-65N) negli ultimi 10 anni, quando si èmanifestato anche un moderato aumento a latitudinipiù basse, intorno a 35-45N e ad est di 20W,la cui origine è ancora non completamente investigata(Fig. 2). L’evoluzione della intensità delleperturbazioni alle alte latitudini dovrebbe esserecollegata allo spostamento verso nord dell’instabilitàbaroclinica, a sua volta collegata sia alriscaldamento del Nord Atlantico fino alle altelatitudini, sia alla trasformazione della circolazioneplanetaria.Per quanto riguarda i campi sinottici, il monsoneAsiatico sembra produrre un treno d’ondedi Rossby che si propaga dall’estremonord-est verso il bordo sud-occidentale deldominio, rilevato nel campo delle altezze geopotenzialia 500 hPa: il minimo di geopotenzialea sud-ovest delle isole Britanniche è particolarmenteprofondo (Fig. 3).Il monsone dell’Africa occidentale sembraprodurre un treno d’onde Rossby che si propagadal Mediterraneo, dove si rileva unaanomalia positiva di geopotenziale, moltoestesa zonalmente, che si contrappone a unabanda di geopotenziale anormalmente basso alatitudini più alte (Fig. 4).In corrispondenza con i campi di anomalia digeopotenziale, il monsone asiatico più intensodella media produce una intensificazionedelle perturbazioni sul Nord Atlantico proprioall’altezza della Francia occidentale, e li riducesull’Europa centrale, mentre produce unoscarso effetto sul Mediterraneo (non mostrato).Un monsone dell’Africa occidentale piùintenso della media si associa a una intensificazionedelle perturbazioni da occidenterispetto alle Isole Britanniche fino all’estremooriente del dominio, con un moderato aumentoanche sull’Italia settentrionale, e li riducealle alte latitudini (dalle regioni di entrata sulCanada orientale) e anche (moderatamente) aovest della penisola Iberica (non mostrato).4 PROSPETTIVE FUTUREL’analisi della variabilità inter-annuale edecadale e delle tendenze a lungo termine,nella stagione stiva, sull’area Mediterranea edEuropea potrebbe essere estesa ai regimi termici;quello della superficie marina riveste unruolo fondamentale, in particolare riguardoagli effetti diretti sulla circolazione a grandescala e sui sistemi di precipitazione sinottici ealla mesoscala.Figura 3: Differenza composita dell’altezza di geopotenzialea 500hPa in anni con Monsone Asiatico più intensodella media rispetto a quelli con Monsone Asiatico piùdebole della media.Figura 4: Differenza composita dell’altezza di geopotenzialea 500hPa in anni con Monsone Africano più intensodella media rispetto a quelli con Monsone Africanopiù debole della media.123

Clima e cambiamenti climatici: le attività di ricerca del CNRLa stessa analisi dei meccanismi di teleconnessioneverso il clima estivo europeo e mediterraneopotrebbe essere estesa a ulterioripotenziali e importanti precursori, quali latemperatura superficiale del mare degliOceani tropicali. Un’indagine più approfonditasi rende necessaria in merito ai meccanismiche collegano la circolazione media e le anomaliedei transienti baroclinici alla variabilitàdelle precipitazioni regionali. Gli impatti deimonsoni “estremi” sul clima estivo europeo emediterraneo riveste inoltre una grande rilevanzaanche alla luce del rischio di variazioniimprovvise e consistenti di tali sistemi, particolarmentevariabili e sensibili alle trasformazioniclimatiche globali.L’ulteriore sviluppo di questa attività di ricercapotrebbe puntare anche al miglioramentodegli scenari climatici regionali e delle previsionistagionali per la stagione estiva, in particolaresulle aree mediterranee.5 BIBLIOGRAFIA ESSENZIALEBaldi M., Capecchi V., Crisci A., Dalu G.A.,Maracchi G., Meneguzzo F., Pasqui M.,2003a. Mediterranean summer climate andits relationship to regional and global processes.Proceedings of the Sixth EuropeanConference on Applications of Meteorology,Rome, 15-19 September 2003.Brunetti M., Colacino M., Maugeri M.,Nanni T., 2001. Trends in the daily intensityof precipitation in Italy from 1951 to 1996.Int. J. Climatol., 21: 299-316.Brunetti M., Maugeri M., Nanni T.,Navarra A., 2002. Droughts and estremeevents in regional daily italian precipitationseries . Int. J. Climatol., 22: 5432-316.Groisman P., Karl T.R., Easterling D.R., KnightR.W., Jamason P.F., Hennessy K.J., SuppiahR., Page C.M., Wibig J., Fortuniak K.,Razuvaev V.N., Douglas A., Førland E.J.,Zhai P., 1999. Changes in the probability ofheavy precipitation: important indicators ofclimatic change. Climate Change, 42:243–283.Hulme M., 1992. A 1951-80 global land precipitationclimatology for the evaluation ofGeneral Circulation Models. Clim. Dyn., 7:57-72.Hurrell J.W., Folland C.K., 2002. A change insummer atmospheric circulation over theNorth Atlantic. CLIVAR Exchanges, 25: 52-54[Available online at http://www.clivar.ucar.edu/publications/exchanges/ex25/ex25.pdf].Rodwell M.J., Hoskins B.J., 2001. Subtropicalanticyclones and summer monsoons. J.Climate, 14: 3192-3211.Xie P., Arkin P.A., 1996. Analyses of globalmonthly precipitation using gauge observations,satellite estimates, and numericalmodel predictions. J. Climate, 9: 840–858.Xie P., Janowiak J.E., Arkin P.A., Adler R.,Gruber A., Ferraro R., Huffman G.J., Curtis S.,2003. GPCP pentad precipitation analyses:an experimental dataset based on gaugeobservations and satellite estimates. J.Climate, 16: 2197-2214.124