Gli elementi fondamentali delle tempeste estreme
Molti aspetti dei sistemi convettivi profondi e delle nubi eruttive vulcaniche sono male rappresentati negli attuali modelli climatici globali. Analizzando statisticamente le osservazioni satellitari e fornendo dati statistici a lungo termine sulla base di questi dati, il progetto CONSYDER (Convective systems detection and analysis using radio occultations) ha evidenziato i limiti dell’osservazione per migliorare le rappresentazioni teoriche. I ricercatori hanno fatto affidamento sulle osservazioni in radio occultazione provenienti da satelliti GPS (global positioning system). Anche se i satelliti GPS sono usati soprattutto per la navigazione, i segnali inviati da un satellite GPS ad un altro vengono rifratti dall’atmosfera. Partendo dalle misurazioni del ritardo di propagazione associato, dell’indice di rifrazione e dell’angolo di curvatura, è possibile calcolare dei parametri atmosferici chiave. Il team di CONSYDER ha usato i dati acquisiti nel periodo 2001-2012 per mezzo di questa tecnica per creare un’atmosfera di riferimento dalla superficie della Terra fino a un’altitudine di 80 km. Più specificamente, essi hanno sviluppato delle mappe 3D di rifrattività, pressione, temperatura e vapore acqueo assieme alla frequenza e alla deviazione standard delle misurazioni in ogni posizione e altitudine. Queste osservazioni in radio occultazione sono state combinate con misurazioni ad alta risoluzione ed elevata precisione provenienti da altri satelliti e sensori collocati sul terreno. Questa combinazione unica ha consentito ai ricercatori di rilevare la parte superiore della nube degli eventi estremi in modo accurato e la loro struttura interna. L’obbiettivo era quello di ottenere una migliore comprensione della struttura delle nubi in particolare nella troposfera superiore e nella stratosfera inferiore. I risultati di CONSYDER hanno suggerito che i cicloni tropicali dovrebbero essere studiati in connessione con il bacino oceanico dove si sviluppano. I bacini nell’emisfero settentrionale e in quello meridionale solitamente mostrano delle strutture termiche differenti, con le tempeste che raggiungono le altitudini maggiori nell’emisfero meridionale. D’altro canto, l’anomalia della temperatura al di sopra della parte superiore delle nubi nei cicloni tropicali diventa positiva nei bacini oceanici dell’emisfero settentrionale. La ragione di questo misterioso riscaldamento della parte superiore della nube di tempesta non era chiara ed è argomento di ulteriori studi successivi alla conclusione di CONSYDER. Prima della fine del progetto è stato compilato un set di dati relativo a misurazioni in radio occultazione effettuate contestualmente a cicloni tropicali. Poiché le osservazioni GPS sono distribuite uniformemente sul globo, il set di dati è adeguato per studiare gli eventi estremi persino in aree remote. CONSYDER ha inoltre dimostrato che la tecnica sviluppata per rilevare la parte superiore delle nubi dei sistemi convettivi e dei cicloni tropicali può essere usata anche per rilevare e monitorare la parte superiore e la struttura interna delle nubi vulcaniche. Le nubi di cenere vulcanica e le nubi di SO2 hanno un differente impatto sulla struttura termica atmosferica. I risultati hanno mostrato un evidente segno distintivo di riscaldamento da nubi di SO2 dopo l’eruzione del Nabro e un segno distintivo di raffreddamento dalla nube di cenere dopo l’eruzione del Puyehue. L’evoluzione dei cicloni tropicali e delle nubi eruttive, la durata dei sistemi convettivi profondi e i parametri ambientali associati analizzati in CONSYDER forniscono un quadro per il confronto con le simulazioni dei modelli. Oltre a identificare i meccanismi che stanno alla loro base, i risultati del progetto forniscono una guida per definire i parametri dei processi convettivi nei modelli climatici globali.
Parole chiave
Sistemi convettivi profondi, modelli climatici globali, CONSYDER, satelliti GPS, radio occultazione, cicloni tropicali, bacino oceanico, eruzioni vulcaniche, nubi vulcaniche
