Migliorare le previsioni meteorologiche approfondendo le conoscenze sul ghiaccio delle nubi
Le nuvole sono un elemento essenziale del sistema energetico terrestre: oltre a fornire acqua dolce, esse contribuiscono a regolare il clima. Le nubi a fase mista, tuttavia, ovvero quelle che contengono sia acqua che ghiaccio, sono la maggiore fonte di errore nelle previsioni climatiche e meteorologiche. Finanziato dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto SIMPHAC migliora i modelli predittivi descrivendo due meccanismi secondari di formazione del ghiaccio.
La formazione del ghiaccio nelle nuvole
Il principale meccanismo per la formazione di ghiaccio nelle nubi è lo sviluppo di cristalli di ghiaccio a partire da particelle di aerosol; quelli di produzione secondaria, invece, sono meno conosciuti. SIMPHAC si è concentrato sulla descrizione di due processi noti come rottura collisionale e frantumazione delle gocce. Mentre il primo si riferisce a un evento di rottura meccanica che si verifica in seguito alla collisione di due particelle di ghiaccio nelle nubi, che comporta la frattura di quella più piccola, con il secondo si intende la frantumazione delle gocce d’acqua durante la loro fase di congelamento. La comprensione del comportamento adottato dalle nuvole a fase mista è fondamentale per effettuare previsioni predittive. Secondo la coordinatrice del progetto, Georgia Sotiropoulou: «Abbiamo scoperto che, nonostante la produzione primaria di ghiaccio venga considerata il più importante meccanismo per la sua formazione da diversi decenni, la produzione secondaria di ghiaccio riveste un’importanza simile, per cui non dovrebbe essere trascurata nei modelli atmosferici.»
Fughe d’aria fredda
La ricerca svolta da SIMPHAC rivela che la formazione secondaria di ghiaccio esercita un impatto significativo sui casi di fughe d’aria fredda, un modello meteorologico critico. Questi fenomeni, che sono legati a eventi meteorologici estremi, possono causare danni alle colture, agli edifici e alla vita umana. I modelli sviluppati da SIMPHAC dispongono del potenziale per aumentare la precisione delle previsioni in presenza di eventi meteorologici pericolosi. SIMPHAC ha dimostrato che la rottura collisionale e la frantumazione delle gocce giocano un ruolo importante nella formazione secondaria di ghiaccio, essendo implicate in un’ampia gamma di condizioni termodinamiche. Secondo Sotiropoulou: «L’inclusione di una descrizione della rottura collisionale in un modello di previsione meteorologica ha consentito di incrementare l’accuratezza nelle previsioni dei campi di nuvole durante gli eventi di fuga d’aria fredda.»
Modellizzazione nell’Artico
SIMPHAC si è concentrato sull’Artico, la regione più sensibile dal punto di vista climatico al mondo, proponendo uno studio di due modelli: quello su mesoscala noto come Weather and Research Forecasting Model (ovvero modello di previsione e ricerca meteorologica) e quello climatico chiamato Norwegian Earth System (ossia modello norvegese del sistema Terra). Il progetto ha impiegato una metodologia di parametrizzazione esplicita sviluppata dal docente Vaughan Phillips al fine di descrivere i meccanismi di formazione secondaria del ghiaccio nei modelli. Per valutare le prestazioni dei modelli, i ricercatori hanno utilizzato le misurazioni raccolte da velivoli in volo a nord del Regno Unito allo scopo di campionare i fenomeni di fughe d’aria fredda. Inoltre, al fine di valutare tali modelli, sono stati utilizzati anche dati raccolti da sensori remoti su base annuale installati presso la stazione di ricerca di Ny-Alesund. Sebbene la regione artica e i gli eventi di fughe d’aria fredda in particolare offrano eccellenti opportunità per studiare i meccanismi di formazione secondaria del ghiaccio, i modelli sviluppati da SIMPHAC sono associati a una vasta gamma di applicazioni. Attualmente, gli strumenti di modellizzazione concepiti dal progetto vengono utilizzati per studiare la formazione del ghiaccio in diverse condizioni atmosferiche, come ad esempio le tempeste in cui si verificano precipitazioni estreme. L’accuratezza delle previsioni è essenziale per gestire i cambiamenti climatici. SIMPHAC, migliorando la nostra comprensione in merito alla formazione del ghiaccio nelle nuvole, ha contribuito a sviluppare un quadro più chiaro di come i processi su piccola scala, come la collisione dei cristalli di ghiaccio, sono in grado di influenzare il clima dinamico e i modelli meteorologici.
Parole chiave
SIMPHAC, Artico, fuga d’aria fredda, frantumazione delle gocce, ghiaccio delle nubi, produzione secondaria di ghiaccio, nuvole a fase mista, rottura collisionale, modello di previsione e ricerca meterologica, Sistema Terra norvegese, stazione di ricerca di Ny-Alesund
