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L’apprendimento automatico chiarisce come gli aerosol condizionano le nuvole

Secondo una ricerca recente, le particelle di aerosol presenti nell’aria influiscono maggiormente sulla copertura nuvolosa rispetto alla luminosità delle nuvole, oltre a sortire un effetto di raffreddamento più intenso.

Cambiamento climatico e Ambiente

L’atmosfera terrestre abbonda di particelle minuscole e sospese denominate aerosol che condizionano il clima. Queste particelle possono formarsi in seguito a processi naturali, come ad esempio le eruzioni vulcaniche o gli incendi boschivi. Tuttavia, possono anche provenire dalla combustione di combustibili fossili che alimentano auto, aeroplani e fabbriche. L’aumento di aerosol potrebbe avere forti ripercussioni sui cambiamenti climatici. Gli aerosol svolgono un ruolo nella formazione delle nuvole, pertanto, potrebbero contribuire a mantenere il pianeta più fresco poiché le nuvole riflettono la luce solare. Purtroppo, gli scienziati fanno fatica a stabilire con precisione la modalità di risposta delle nuvole ai mutamenti dei livelli di aerosol, rendendo quindi ancora più incerte le previsioni relative ai cambiamenti climatici. Ciò è dovuto al fatto che gli impatti di altre variabili meteorologiche rendono complessa l’estrapolazione dei dati correlati alle interazioni tra aerosol e nuvole. Ciononostante, un gruppo di ricercatori sostenuto dal progetto CONSTRAIN, finanziato dall’UE, ha scoperto un metodo per analizzare questo genere di interazioni avvalendosi dell’opportunità unica offerta dall’eruzione del vulcano islandese verificatasi nel 2014. I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista «Nature Geoscience». L’eruzione islandese ha dato origine a un enorme pennacchio di aerosol. «Questo gigantesco pennacchio di aerosol in un ambiente altrimenti pressoché incontaminato ha fornito un esperimento naturale ideale per la quantificazione delle risposte delle nuvole ai cambiamenti degli aerosol, ovvero la loro impronta sulle nuvole», spiega l’autrice principale dello studio, la dott.ssa Ying Chen dell’Istituto Paul Scherrer, in Svizzera, in un articolo pubblicato sul sito web dell’Università di Exeter, nel Regno Unito. La dott.ssa Chen ha svolto questa attività come borsista presso l’università britannica.

Una maggiore copertura nuvolosa

«Le nostre analisi dimostrano che gli aerosol provenienti dall’eruzione hanno aumentato di quasi il 10 % la copertura nuvolosa», continua la scienziata. «Alla luce di questi risultati, è possibile riscontrare che oltre il 60 % dell’effetto di raffreddamento del clima dato dalle interazioni nuvole-aerosol è provocato da una maggiore copertura nuvolosa.» In seguito a un evento che comporta inquinamento atmosferico, quale un’eruzione vulcanica, sono presenti concentrazioni più elevate di particelle di aerosol nell’aria. Poiché si formano gocce di acqua attorno alle particelle di aerosol, la più alta concentrazione di aerosol semplifica la formazione di gocce delle nuvole. Tuttavia, tali gocce tendono a essere più piccole e più numerose, facendo sì che le nuvole inquinate sembrino più luminose rispetto a quanto lo sarebbero normalmente, spargendo più luce e diventando più riflettenti. Mentre le ricerche precedenti indicavano che questa luminosità delle nuvole era responsabile di gran parte del raffreddamento scaturito dalle interazioni nuvole-aerosol, i risultati del nuovo studio raccontano una storia diversa: «Gli aerosol vulcanici concorrono inoltre a illuminare le nuvole riducendo la dimensione delle gocce di acqua, sebbene ciò abbia avuto un impatto notevolmente minore rispetto ai cambiamenti tra nuvole-copertura sulla riflessione della radiazione solare», osserva la dott.ssa Chen. Per trarre le proprie conclusioni, i ricercatori hanno adottato un approccio di apprendimento automatico basato sui satelliti. Il prof. Jim Haywood, borsista presso il Met Office, nel Regno Unito, partner del progetto CONSTRAIN, dichiara: «Questo lavoro è radicalmente diverso poiché non si basa su modelli; infatti, impiega tecniche di apprendimento automatico all’avanguardia applicate alle osservazioni satellitari al fine di simulare che aspetto avrebbe la nuvola senza gli aerosol. Si evincono differenze evidenti tra le proprietà previste e osservate delle nuvole, utili per valutare gli impatti derivanti dall’interazione aerosol-nuvole-clima.» I risultati dello studio forniscono prove osservative importanti sull’impatto di raffreddamento degli aerosol che aiuterà gli scienziati a migliorare i modelli climatici. Ciò favorirà l’obiettivo del progetto CONSTRAIN (Constraining uncertainty of multi decadal climate projections) volto al miglioramento delle previsioni climatiche per i prossimi 20-50 anni. Per maggiori informazioni, consultare: sito web del progetto CONSTRAIN

Parole chiave

CONSTRAIN, aerosol, particella, nuvola, clima, eruzione, interazione nuvola-aerosol

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