Le oscillazioni multiannuali dell'atmosfera e il rischio - alluvioni neile prossime stagioni piovose

Ho sempre (possibilmente) evitato di parlare “sul futuro” e so benissimo che con questo post faccio la Cassandra della situazione, ma mi pare che sulle cose di cui sto per parlare si debba scherzare poco. Alla fine dell'estate ci si chiede sempre cosa ci riserverà la prossima stagione delle piogge e se quello che sta per arrivare possa essere l'ennesimo autunno pieno di cronache sul dissesto idrogeologico. Oggi abbiamo una interessante novità: siccome negli ultimi anni frane e alluvioni sono stati molto frequenti e hanno avuto una ampia copertura mediatica (anche se spesso di mediocre qualità dal punto di vista scientifico), finalmente questo argomento sta entrando nel cervello degli italiani. Non solo, ma si annunciano le prime misure serie al riguardo, con il programma “Italia sicura” nel quale vi sono progetti estremamente importanti che però, con un territorio come il nostro, restano semplici pezze e non una, davvero difficile, sostituzione dell'abito sgualcito e pieno di buche con cui abbiamo vestito il suolo italico.

E veniamo al punto: teoricamente (e sottolineo teoricamente!), ci stiamo avvicinando ad un ciclo di anni che sarebbero stati più piovosi di loro e, purtroppo, con le temperature del Mediterraneo attuali la situazione rischia veramente di diventare brutta.

Vediamo perché.

CICLI SOLARI E CLIMA IN EUROPA

In questa immagine della Agenzia USA per la protezione ambientale vediamo le conseguenze del riscaldamento climatico in corso. 
Le variazioni del clima terrestre sono governate da una serie di fattori: 

• geologici: emissioni dai vulcani, posizione dei continenti e delle catene montuose
• atmosferici: quantità di copertura nuvolosa, tenore di gas – serra
• astronomici: parametri orbitali e cicli solari

Di queste variazioni, alcune avvengono ad intervalli irregolari, mentre ce ne sono altre caratterizzate da una evidente ciclicità. Le oscillazioni possono essere di breve periodo (ad esempio quelle innescate dalle eruzioni vulcaniche), altre hanno una periodicità più o meno lunga (i cicli solari e quelli di Milankovich). La distribuzione di continenti e montagne ha un ritmo di modificazione estremamente lento e senza ciclilità. 
Tutti questi fattori nel loro complesso contribuiscono a stabilire le condizioni climatiche e meteorologiche sulla superficie terrestre, e le variazioni sono diventate più sensibili da quando, 2 milioni di anni fa, si sono formate le grandi calotte polari permanenti anche nell'emisfero boreale (in Antartide erano già presenti da oltre 30 milioni di anni).

Qualche tempo fa avevo parlato di come le maggiori eruzioni vulcaniche siano capaci di innescare delle variazioni climatiche, che possono essere molto severe specialmente allorquando, come circa alla metà del VI secolo d.C., si addensano in un periodo molto ristretto. Si veda in particolare il caso delle conseguenze sociali a scala mondiale dell'eruzione del Tambora del 1815. 

La ciclicità maggiormente osservabile è quella annuale: la variazione della posizione del Sole nel corso dell'anno governa il succedersi delle stagioni, modificando la posizione delle figure atmosferiche principali; esempio classico il centro dell'anticiclone delle Azzorre, che si muove lungo un asse N/S nell'Oceano Atlantico seguendo con un leggero ritardo la posizione in cui il Sole si trova allo zenit, corrispondente all'area di massimo riscaldamento.

Allo stesso modo ci sono differenze climatiche importanti che dipendono dalle variazioni dell'intensità dell'energia che arriva sulla Terra dovute ai cicli solari undecennali di attività. Questi cicli furono scoperti all'inizio del XIX secolo da William Herschel, correlando le variazioni nel numero di macchie solari con i prezzi del grano in Gran Bretagna: questa concomitanza suggerì al grande astronomo una relazione fra intensità dell'attività solare e condizioni climatiche. In particolare in corrispondenza di una bassa attività solare la copertura nuvolosa aumenta a scala globale. Quindi si può notare come la scoperta dei cicli solari è avvenuta proprio grazie ad osservazioni su oscillazioni climatiche periodiche.

LE OSCILLAZIONI ATMOSFERICHE CHE GOVERNANO IL CLIMA IN EUROPA

Il clima europeo è fondamentalmente influenzato da due grandezze, la NAO e la AMO. Vediamole in breve.

La NAO (North Atlantic Oscillation) è un coefficiente definito nel 1997 in base alla differenza fra la pressione normalizzata a Gibilterra e a Stykkisholmur in Islanda: ha un ciclo di durata simile a quello solare, sia pure forse leggermente sfalsato (1). La cosa importante è che il valore della NAO a sua volta influenza la quantità di piogge in Europa e America Settentrionale e persino gli anelli di crescita annuale degli alberi. In particolare nell'immagine si vede l'inversione delle zone in cui sono più o meno frequenti le precipitazioni a seconda che la NAO sia positiva o negativa.

In sostanza - dunque - la NAO è alla base dell'alternanza fra treni di annate più piovose e treni di annate meno piovose. Pertanto da questo punto di vista si può affermare che i cicli solari governano il tempo lungo le coste dell'Atlantico settentrionale e nel loro entroterra.

La AMO (Multidecadal Atlantic Oscillation) è ricavata dai dati delle temperature delle acque superficiali dell'Oceano Atlantico Settentrionale e indica il loro scostamento da un valore medio. Si nota che questo valore medio viene raggiunto solo durante le fasi di variazione da una AMO negativa a una AMO positiva e viceversa: in genere l'indice si pone su valori molto più alti o molto più bassi del normale. I fattori che influenzano la AMO sono ancora oggetto di dibattito e preferisco non addentrarmi in questo ginepraio, tra cicli solari, effetti di grandi eruzioni vulcaniche, giochi delle correnti oceaniche etc etc. Prendiamo però ovviamente per buono che esista.

LE CONSEGUENZE IN ITALIA: IL RAPPORTO FRA ALLUVIONI E CICLI SOLARI. 

Una facile conferma sperimentale di questa asserzione è la stretta connessione fra frequenza degli eventi alluvionali in Italia e andamento dei cicli solari: le piogge sono molto più frequenti durante le fasi di minima del ciclo solare (2). 

I cicli solari in blu e le vittime da dissesto idrogeologico in Italia

La conseguenza principale è l'assenza quasi totale di alluvioni nei dintorni dei massimi solari, che fa da contraltare ad una particolare virulenza degli eventi meteorici estremi nei dintorni dei minimi. Lo conferma il diagramma qui sopra in cui sono inseriti i numeri delle vittime di catastrofi idrogeologiche in Italia con i cicli solari, dove le alluvioni non presentano una distribuzione casuale nel tempo ma tendono a raggrupparsi in cluster temporali, annidati intorno ai minimi solari. Fra queste catastrofi sono considerati anche eventi fondamentalmente di natura antropica (i disastri delle dighe di Gleno, Vajont e Stava), perchè innescati da periodi anomalmente piovosi.

Questo dimostra che durante i minimi solari piove di più e, notoriamente, c'è un chiaro legame temporale fra piogge estreme, alluvioni e frane (3)

Il rapporto fra cicli solari ed alluvioni non è costante ma presenta delle eccezioni significative:

1. la serie di annate piovose si allunga proseguendo nei dintorni del massimo quando questo è debole come è successo attorno al 1970 con il ciclo n.20 e in questi ultimi anni con il ciclo n.24.

2. ci sono poi dei minimi “secchi”. Per spiegare questi entra in gioco la NAO.

Questa figura (da Wikipedia), ne mostra l'andamento dal XX secolo a oggi. Si nota come una fase “calda” è stata presente tra gli anni '30 e gli anni '60 del XX secolo, mentre una fase “fredda” ha caratterizzato il periodo tra la metà degli anni '60 e gli '80: oggi siamo decisamente e di nuovo su valori “caldi”.

Durante la fase fredda diminuiscono le precipitazioni perché evidentemente l'evaporazione dagli oceani è minore e di fatto dalla fine degli anni '60 ci sono voluti ben 15 anni per avere in Italia una alluvione di rilievo, quella della Valtellina (se si guarda a quante alluvioni sono avvenute invece dal 2000 ad oggi la differenza è semplicemente drammatica)

LA SITUAZIONE ATTUALE

Le famose “bombe d'acqua”, termine forse non troppo scientifico, anche se ormai entrato nell'immaginario popolare, di solito si manifestano nelle zone costiere, in particolare sui primi rilievi venendo dal mare. È un fenomeno in aumento dal punto di vista della frequenza a causa del progressivo riscaldamento del Mediterraneo, come evidenziato di dati nella figura qui sopra tratti da (4), che si riferiscono a diverse zone del Mediterraneo nel periodo tra il 1973 e il 2008; negli ultimi anni si sono avuti aumenti ulteriori. Ed è noto che le piogge più intense avvengono in corrispondenza di temperature del mare superiori anche di oltre 2 gradi rispetto alla norma.

E nell'estate 2015 sono stati battuti tutti i record o quasi, con temperature della superficie che hanno raggiunto valori persino di 5 gradi superiori alla media. La cosa sconvolgente è che le acque del Tirreno e e dell'Alto Adratico sono stati più calde di quelle della costa africana, come si vede in questa immagine della fine di luglio di quest'anno.

Adesso cosa succede?

- l'attività solare sta andando verso il minimo

- la AMO è decisamente in una fase “calda”

- le temperature nei mari intorno all'Italia particolarmente elevate

Ora, so benissimo che queste sono considerazioni di tipo climatologico e non previsioni di tipo meteorologico, e pertanto sono più qualitative che quantitative: la climatologia ti dice che di solito a Firenze piove di più a novembre che a febbraio, non in che data piove, e abbiamo assistito a stagioni con novembre asciutto e febbraio piovoso. Quindi la climatologia non fornisce certezze, ma stare in campana penso che sia purtroppo assolutamente necessario... e quanto è già successo in agosto e primi di settembre non induce all'ottimismo (come non lo inducono, aggiungo, le previsioni per la settimana successiva a quella in cui questo post viene scritto). Bisogna sperare soltanto in un forte raffreddamento delle acque marine a settembre.

PS: naturalmente spero di essere smentito dai fatti!!

(1) Scaife et al. (2013). A mechanism for lagged North Atlantic climate response to solar variability. Geophysical Research Letters 40, 434–439
(2) Ferrari et al. (2013). Influence of the North Atlantic Oscillation on winter rainfall in Calabria (southern Italy) Theor Appl Climatol 114,479–494 
(3) Canuti et al. (1985). Correlation between rainfall and landslides, Bulletin

International Association Engineering Geology, 32, 49–54, 1985
(4) Skliris et al. (2011): Decadal scale variability of sea surface temperature in the Mediterranean Sea in relation to atmospheric variability. Ocean Dynamics, DOI 10.1007 / s10236-011-0493-5