L'oscillazione artica: il gioco delle pressioni atmosferiche nell'Emisfero Boreale influenza le correnti marine nell'Oceano Polare Artico e si riflette sulla distribuzione dei ghiacci

L'Oscillazione Artica è alla base di un fenomeno molto interessante successo negli ultimi 10 anni, la redistribuzione delle correnti superficiali dell'Oceano Polare Artico; ciò ha impedito il possibile scioglimento di parte dei ghiacci lungo il bordo artico dell'America Settentrionale, minati dalla diminuzione della potenza dell'anticiclone del Mare di Beaufort grazie all'apporto delle acque provenienti dai grandi fiumi siberiani.

 

L'Oscillazione Artica è un gioco della pressione atmosferica che si riflette pesantemente sulla situazione meteorologica nell'Emisfero Settentrionale ed è una caratteristica scoperta piuttosto recentemente, negli anni '80. In pratica se nelle zone artiche c'è bassa pressione ci sarà mediamente alta pressione tra i 37 e i 45 gradi di latitudine nord; viceversa ad una alta pressione nelle zone artiche corrisponde una zona di bassa pressione alle medie latitudini.

Il valore dell'Oscillazione Artica è un indice che lega i due valori medi della pressione ed è questo indice che governa l'andamento delle correnti; un suo valore positivo è determinato da basse pressioni artiche e alte pressioni alle medie latitudini: in questo caso il gioco delle correnti tende a mantenere l'aria fredda a nord. Se invece il valore è negativo (alte pressioni nell'Artide e basse pressioni alle medie latitudini) la gelida aria settentrionale invade l'Europa e l'America Settentrionale, come si vede in questa figura tratta dal sito del “National Snow and Ice data center”.

L'indice varia in maniera piuttosto casuale, ma è molto importante per le previsioni meteorologiche. La cosa strana è che se l'indice governa il tempo non è detto che a valori estremi dell'indice corrispondano condizioni meteo estreme ed è fonte di grandi diversità nello scostamento dalle temperature medie all'interno dei continenti. Ad esempio in una fase positiva gli USA meridionali sono più caldi del solito, mentre a Terranova fa ancora più freddo del solito (come me, pensavate forse fosse solo colpa di “El Niňo” o di “La Niňa”????). 

Vediamo qui accanto il valore della Oscillazione Artica in questi ultimi mesi aggiornato a ieri 5 gennaio 2012: il valore è positivo e davvero questo autunno è stato straordinariamente mite perchè l'aria artica è rimasta lì dov'era. Però il suo valore in questi gionri sta diminuendo molto rapidamente ed è previsto un forte calo nei prossimi giorni. Potrebbe quindi voler dire che sta per venire un'ondata di freddo polare? Vedremo.

All'Oscillazione Artica si affianca quella dell'Atlantico Settentrionale, che lega la pressione alla latitudine dell'Islanda con quella all'altezza delle Azzorre.

C'è anche un'altra grandezza nota come AMO, l'Oscillazione Atlantica Multidecadale che però, oltre ad avere tempi di modifica molto più lenti, si riferisce alle temperature dell'acqua marina e non alla pressione atmosferica ed è quindi cosa diversa e serve a cose diverse.

L'Oscillazione Artica però potrebbe avere una importanza molto maggiore a livello climatico per il futuro perchè forse a causa del riscaldamento globale (di cui non voglio parlare in questo momento) sembra si comporti da motore di una riorganizzazione della circolazione marina nell'Oceano Polare Artico, il che potrebbe non essere un buon segno anche se per adesso non c'è stato un incremento particolare del rischio legato a questo fenomeno.

Una ricerca della NASA e dell'Università dello stato di Washington ha notato che negli ultimi anni è un po' cambiato il destino delle acque che i grandi fiumi siberiani portano in mare nella breve estate artica. 

Occorre innanzitutto per capire la situazione dotarsi di una carta dell'Oceano Polare artico, perchè su planisferi normali ci si capisce poco. Si vede molto bene dal basso in senso orario Groenlandia, Artico Canadese, Alaska, Siberia e Scandinavia. Questo oceano è formato da due bacini separati da una serie di dorsali che corrono tra la Groenlandia e la Jacuzia.

Si vedono bene due fiumi siberiani, l'Ob il cui bacino corrisponde più o meno a quella fascia verde ad Est degli Urali e lo Jenisei che è quella linea verde ancora più a Est. Non si riesce ad apprezzare la posizione del terzo grande fiume siberiano, la Lena, che sfocia ancora più a Est.

L'apporto dell'acqua fluviale, più fredda e meno salata, è determinante per la conservazione della calotta glaciale: le acque salate tendono a favorire la loro fusione mentre quelle più dolci tendono ad impedirla perchè essendo più leggere formano un a intercapedine fra i ghiacci e le acque più calde. L'acqua di questi fiumi fino ad una decina di anni fa rimaneva nel lato euroasiatico dell'Oceano.

L'Oscillazione Artica nell'ultimo periodo è stata fortemente positiva (pressione bassa a nord) e questo ha fatto sì che i venti prevalenti, con l'aria fredda rimasta confinata alle alte latitudini, hanno condotto queste acque nell'altro lato dell'oceano, lungo le coste canadesi, mentre fino a poco tempo fa restavano sul margine euroasiatico.

La scoperta è avvenuta sfruttando il satellite IceSat e i due satelliti della costellazione Grace che hanno potuto apprezzare le differenze di densità fra l'acqua oceanica e quella dolce proveniente dai fiumi che si è letteralmente ammassata lungo la costa americana del Mare di Beaufort. C'è stata quindi una forte variazione della salinità, diminuita nel lato americano, aumentata in quello euroasiatico. il che potrebbe avere gravi riflessi nella distribuzione dei ghiacci. Quindi i ghiacci del versante americano godono da questo punto di vista di una ottima salute anche se stavano correndo un grave rischio perchè si è indebolito l'anticiclone semipermanente del Mare di Beaufort: un indebolimento di questa figura atmosferica senza l'apporto delle acque dolci siberiane avrebbe significato una grossa crisi dei ghiacci (ed infatti la molla che ha fatto scattare questo studio è stata la presenza di acque meno salate in questo bacino rispetto a quelle previste con i valori della pressione atmosferica nell'area). E un forte scioglimento dei ghiacci avrebbe rischiato di provocare un “evento di Heinrich”, cioè un forte afflusso di acque fredde nell'Atlantico settentrionale. In una situazione del genere seiste il rischio di blocco o attenuazione della circolazione termoalina e quindi una grave crisi climatica mondiale dato che questo è il miglir sistema per alterare il ciclo di redistribuzione del calore operato dalle correnti marine.

La perdita di ghiacci nella zona euroasiatica comporta invece minori problemi a scala globale.

Una facile osservazione è questo fenomeno è una ulteriore, forse inaspettata, complicazione per lo studio delle oscillazioni dei ghiacci artici presenti e future di cui va tenuto conto nei modelli e nelle ricerche.

Una avvertenza finale: in tutto questo il riscaldamento globale c'entra eccome perchè altera il sistema della circolazione e della pressione atmosferica.

Correlazioni climatiche: come la scomparsa dei ghiacci può portare ad un raffreddamento del clima

Può sembrare strano che un aumento delle temperature del pianeta (e il relativo scioglimento di parti della calotta glaciale artica) sia spesso correlato ad una lunga ondata di freddo in Europa. Invece è quello che è successo in vari episodi nelle ultime migliaia di anni.
Come si spiega questo stranissimo (a prima vista) concatenamento degli eventi? La causa va ricercata nell'oceano Atlantico, dove la deglaciazione innesca la sospensione della circolazione oceanica.

Buona parte dell'acqua degli oceani si muove come se fosse su un vero e proprio nastro trasportatore, la circolazione termoalina. Partiamo dai Caraibi: lungo la Corrente del Golfo l'acqua temperata arriva nell'Atlantico settentrionale. Qui diventa fredda e molto pesante sia per la temperatura che per l'aumento della concentrazione dei sali innescato della frazione liquida che congela. Pertanto si immerge e da qui descrive una traiettoria a grande profondità lungo il continente americano per poi bordeggiare l'Antartide, dove scorre nella corrente circumpolare antartica. Poi si dirige verso il nord del Pacifico, dove finalmente risale verso la superficie. Da qui ritorna verso il Capo di Buona Speranza, lo doppia e finalmente rieccola ai Caraibi. Un processo lento ma inesorabile, che coinvolge una enorme massa d'acqua. La circolazione termoalina si chiama così perchè è guidata sia dalla temperatura che dalla salinità delle acque coinvolte e di quelle vicine.

Il processo viene però disturbato pesantemente se un intenso flusso freddo di acqua si immette improvvisamente nell'oceano proveniendo dal Nordamerica. L'acqua fredda, molto fredda, che deriva dello scioglimento dei ghiacci (o che, come vedremo, può provenire anche dallo svuotamento di laghi glaciali) è molto più pesante di quella proveniente dalla Corrente del Golfo, a cui impedisce lo sprofondamento e quindi viene bloccato il nastro trasportatore termoalino. In questa situazione, mancando l'afflusso temperato nell'Atlantico lungo le coste europee, si instaurano dei venti secchi dalla Siberia e tutta l'Europa Occidentale, il bacino del Mediterraneo e l'Asia sudoccidentale vengono presi nella morsa di un freddo violento e di una terribile siccità, fino a quando la circolazione non viene ripristinata. Al contrario le temperature aumentano nell'Atlantico tropicale.

E' successo diverse volte. Le tracce di queste fasi sono conservate sul fondo dell'Atlantico settentrionale sotto forma degli “eventi di Heinrich”, dal nome del climatologo tedesco che li ha scoperti: gli “eventi di Heinrich” rappresentano un brusco cambio di sedimentazione nell'Atlantico Settentrionale dove il flusso di acqua proveniente dallo scioglimento dei ghiacciai apporta sedimenti provenienti dallo scudo canadese (materiale trasportato prima dai ghiacciai, poi dagli iceberg e poi dalle acque), che si sostituisce alla normale sedimentazione composta per lo più da gusci di foraminiferi planctonici (a loro volta diminuiti drasticamente per il cambio di temperatura e salinità dell'acqua). Anche il tasso di sedimentazione è anomalmente alto durante queste fasi.
Un Evento di Heinrich è normalmente scatenato dalla deglacizione della zona della Baia di Hudson e in generale della calotta glaciale laurentide (quella che occupava il Nordamerica). Si nota chiarmanente come tutti gli eventi di Heinrich siano correlati alle oscillazioni climatiche di Dansgaart-Oeshger, rapidi eventi di riscaldamento a cui segue un lento raffreddamento di cui ancora si dibattono le cause: terrestri, solari, astronomiche o una combinazione di tutte queste? Gli eventi di Heinrich si contano dal più recente. L'ultimo, quindi denominato “Heinrich 1” rappresenta un momento freddo dopo il miglioramento delle condizioni climatiche dal 19.000 AC in poi. Si è concluso all'incirca nel 13.0000 AC.

La circolazione termoalina è stata alterata anche da eventi non ripetitivi come gli Heinrich o i Dansgaard - Oescgher, ma sempre pesanti. Una calotta polare in ritirata, oltre a provocare l'innalzamento della crosta e del mantello terrrestre (come succede ancora oggi in Scandinavia) lascia anche una bella traccia sulla superficie, una zona depressa, come se un gigante avesse lasciato una enorme orma, che quando il ghiacciaio ai ritira viene riempita da grandi laghi. I laghi canadesi e scandinavi hanno questa origine


Nel 10800 AC la calotta laurentide, che nei suoi momenti “migliori” era arrivata a sud di New York, era in piena ritirata, ormai quasi dappertutto ben oltre l'attuale confine fra USA e Canada, lasciandosi dietro la zona dei laghi, ancora attualmente visibili. Solamente che ce n'erano alcuni molto grandi, come il Lago Agassiz, che si estendeva su parti di Saskatchewan, Ontario, Minnesota e North Dakota (i laghi Winnipeg e Cedar sono due dei suoiresti”). L'invaso prende il nome in onore di uno dei primi geologi della storia, lo svizzero Luis Agassiz, che fu uno dei primi a studiare la dinamica dei ghiacciai. Questa massa di acqua enorme e fredda aveva una gravissima conseguenza meteorologica: la presenza di venti prevalenti da nordovest che non consentivano a masse d'aria più umide e più temperate di arrivare alla calotta laurentide. Questa, già in difficoltà per il clima più caldo, non aveva più rifornimenti di acqua e quindi diminuiva sempre di più di dimensioni. Il guaio era che le le acque del lago Agassiz erano bloccate a Est proprio da un suo lobo.

Il lago continuava ad aumentare di livello, alimentato dalle acque della calotta in scioglimento mentre la diga di ghiaccio si indeboliva progressivamente. Un bel giorno, si aprì nel lobo una breccia e cominciò un fenomeno impressionante: lo svuotamento in pochi mesi del lago, le cui fredde acque si precipitarono nella zona del San Lorenzo, irrompendo nell'Atlantico ed interrompendo la circolazione termoalina. E fu il tempo dello Younger Dryas, che prende il nome dal Camedrio Alpino (Dryas Octopetala), un fiore indicatore di ambiente freddo dei cui pollini abbondano i sedimenti dell'epoca. Furono 10 secoli di freddo asciutto in Europa, nel Mediterraneo e nell'Asia sudoccidentale: ai venti umidi occidentali si sostituirono quelli dell'anticiclone siberiano. Praticamente divennero permanenti le condizioni climatiche che abbiamo adesso in periodo invernale quando la tramontana soffia dai Balcani. Dopo 2000 anni di caldo anche maggiore quello odierno, il cui arrivo coincise con la fine di “Heinrich 1”, in cui le foreste da sud avevano progressivamente colonizzato l'Europa centro – occidentale, si ritirarono verso sud e tornò la tundra. Scomparvero anche le foreste che avevano invaso Mesopotamia ed Anatolia.Per circa un millennio l'Europa fu stretta in una morsa fredda e secca. Poi il nastro trasportatore della circolazione termoalina riprese, l'Europa si riscaldò e tornarono le foreste di pini e di betulle.
Le conseguenze furono pesanti anche per l'umanità dell'epoca, che dopo 20 secoli di vita dedita alla caccia e alla raccolta nella foresta attraversò una grande crisi. Fu in quel periodo che alcune popolazioni si spoostarono dalla “mezzaluna fertile” verso il Mare Eusino, il Mar Nero dell'epoca, allora un lago isolato dal Mediterraneo, dove ancora c'era un pò di umidità.

Un secondo evento del genere avvenne qualche tempo dopo, nel 6200AC, quando collassò definitivamente la calotta glaciale canadese. L'acqua si riversò abbondantemente nell'Oceano Atlantico Settentrionale, ma anche verso il golfo del Messico. Forse fu proprio perchè una parte delle acque finirono più a sud che stavolta il freddo durò meno di 500 anni.

Non ci sono invece connessioni simili per la "piccola era glaciale" che iniziò con 4 mesi di piogge insistenti sull'Europa nella primavera - estate del 1315. Seguì un periodo piuttostro freddo e agitato o, meglio, di clima molto altalenante, fino al 1860, quando iniziò il trend di riscaldamento attuale (a cui noi umani stiamo dando un buon contributo...). E' vero che le condizioni climatiche peggiorarono notevolmente, ma non ci fu un blocco della circolazione termoalina. Per cui in Europa non ci fù una vera e propria siccità

Queste vicende ci fanno vedere come il clima sul nostro pianeta sia molto delicato e che il collasso di una calotta glaciale può essere improvviso e avere drammatiche conseguenze sul clima oltrechè, come logico, sul livello marino (che quando si sciolse definitivamente la calotta laurentide si è innalzato al ritmo di quasi 5 centimetri all'anno!).

Per "dovere di cronaca" annoto che questa visione non è condivisa dal 100% degli scienziati. Alcuni ricercatori contestano il ruolo della Corrente del Golfo, suggerendo più un gioco di venti per spiegale le temperature. Per altri non torna la tempistica fra Younger Dryas e svuotamento del Lago Agassiz. Comunque anc'hessi sono d'accordo sul fatrto che lo Younger Dryas sia stato provocato dalla sospensione della circolazione termoalina e dallo svuotamento di un bacino lacustre. Non sarebbe chiaro, per loro, dove.