Di Jim Johnstone e Judith Curry – 2 Luglio 2023
Con la stagione degli uragani atlantici in corso, stiamo monitorando attentamente gli SST eccezionalmente caldi nell’Atlantico. Questo post descrive cosa sta succedendo e perché.
SST atlantici
Le temperature superficiali del mare (SST) su gran parte del Nord Atlantico sono eccezionalmente elevate alla fine di giugno 2023, in gran parte a causa di un periodo di rapido riscaldamento iniziato intorno a marzo-aprile.
Figura 1. Anomalie delle SST al 27 giugno 2023 (in alto) e serie temporali giornaliere per le regioni sopra contrassegnate.
Le serie temporali delle SST giornaliere in Fig. 1 mostrano la recente evoluzione dell’SST in diverse regioni, segnate nella mappa sopra, tra cui la regione Niño3 del Pacifico orientale, l’Arco del Nord Atlantico, il Mar dei Caraibi e la regione tropicale di sviluppo principale del Nord Atlantico (MDR). Gli indici SST del Nord Atlantico mostrano prove di riscaldamento irregolare da marzo-aprile e un picco di calore all’inizio di giugno. Le condizioni calde nel Pacifico equatoriale orientale riflettono le attuali condizioni di El Niño, che si sono intensificate costantemente dall’inizio del 2023.
Le anomalie delle SST locali ≥1°C (1995-2019 basale) sono presenti in tutto un modello “Arc” a scala banale che rappresenta la principale struttura naturale della variabilità coerente dell’SST su un’ampia gamma di scale temporali (Fig. 1). L’eccezionale entità del recente riscaldamento del Nord Atlantico può essere vista nelle anomalie delle SST medie mensili in un arco di tempo fino al 1980, illustrate nella Figura 2. Dopo un periodo di variabilità relativamente bassa dal 2020, Arc SST si è elevato vertiginosamente negli ultimi mesi, raggiungendo un massimo storico nel mese di giugno.
Figura 2. Anomalie delle SST medie mensili dal 1980 al giugno 2023.
Modelli di circolazione atmosferica
Anche le condizioni atmosferiche di giugno sul Nord Atlantico sono molto insolite, come indicato da un’anomalia dell’indice North Atlantic Oscillation (NAO) di quasi 3 deviazioni standard al di sotto della media mensile. Il NAO è definito dalla differenza subtropicale-subpolare nelle anomalie della pressione atmosferica a livello del mare (SLP) e riflette approssimativamente l’intensità della circolazione atmosferica di basso livello sul bacino del Nord Atlantico. I valori estremamente bassi di NAO a giugno sono coerenti con un massimo subtropicale molto debole (Bermuda High) e venti superficiali relativamente stagnanti, che comportano debolezza del flusso occidentale di media latitudine e degli alisei tropicali-subtropicali orientali.
I modelli climatologici di giugno della SLP e vento superficiale sono mostrati nel pannello di sinistra della Fig. 3. Le condizioni nel giugno 2023, nel pannello centrale, mostrano un picco subtropicale notevolmente debole e un’assenza di venti superficiali occidentali alle medie latitudini. Giugno 2023, le anomalie delle SLP e vento, mostrate nel pannello di destra, consistono in una pressione insolitamente bassa e in una circolazione ciclonica su gran parte del bacino, che riflette la debolezza del modello medio di flusso anticiclonico.
Figura 3. I modelli di giugno delle SLP atmosferica e venti superficiali. A sinistra: le medie di giugno (1995-2022). Centro: Condizioni di giugno 2023. A destra: le anomalie di giugno 2023 (osservazioni meno climatologia). I segni + e – nel pannello di sinistra mostrano i centri di azione della oscillazione del Nord Atlantico, calcolati come differenza della anomalia subtropicale (+) meno subpolare (-) SLP.
Un indice NAO estremamente negativo a giugno è stato preceduto da anomalie moderatamente negative sia a marzo che ad aprile (tabella 1), che hanno portato a ripetuti riscaldamenti mensili nell’Arco del Nord Atlantico e a effetti cumulativi estremi alla fine di giugno. Il riscaldamento dell’arco osservato da febbraio a giugno (+0,85 ° C) supera il riscaldamento totale netto dell’Atlantico del secolo scorso.
Tabella 1. Anomalie mensili dell’indice NAO, della tendenza delle SST dell’arco (dSST) e delle SST. Marzo, aprile e giugno (rosso) sono stati mesi di anomalie NAO negative (SLP subtropicale basso e venti superficiali deboli) e riscaldamento dell’arco.
La figura 4 illustra l’entità dell’anomalia dell’Ufficio nazionale di audit di giugno nel contesto dei dati storici dal 1980. Il valore molto basso dell’Ufficio nazionale di audit di giugno 2023 non ha precedenti nei valori climatologici mensili; tuttavia, è estremamente basso rispetto ai precedenti valori di giugno e ai valori primaverili (marzo-giugno).
Figura 4. Indice North Atlantic Oscillation (NAO), definito dalla differenza di anomalia SLP subtropicale normalizzata (Azzorre) meno subpolare (Islanda). In alto: anomalie mensili (tutti i mesi), con i valori di marzo-giugno 2023 evidenziati in rosso. Medio: valori di giugno. In basso: medie marzo-giugno.
Anomalie e cambiamenti accoppiati
Le anomalie atmosferiche associate alla NAO sono i principali fattori di perturbazioni dell’arco delle SST in brevi periodi di tempo (da mensili a stagionali). La figura 5 illustra le anomalie mensili del flusso di calore superficiale netto a onde corte (solare), del flusso di calore turbolento (latente/evaporativo più sensibile), del flusso di calore totale e delle tendenze delle SST. Le anomalie negative della NAO corrispondono alle anomalie negative subtropicali delle SLP e ai deboli alisei a sud, compreso l’MDR. I traffici deboli riscaldano la superficie del mare sottostante principalmente ostacolando il raffreddamento evaporativo, ma influenzano gli SST tropicali attraverso diversi meccanismi complementari, favorendo contemporaneamente il riscaldamento attraverso la riduzione della nuvolosità degli stratocumuli, l’avvezione della polvere sahariana, il mescolamento dell’oceano superiore e la risalita costiera al largo dell’Africa nord-occidentale. Nel complesso, il flusso turbolento associato ai venti deboli ha dominato il flusso di onde corte nel riscaldamento dell’Atlantico.
Figura 5. Anomalie mensili del flusso di calore superficiale verso il basso e tendenze delle SST da marzo a giugno 2023. Il riscaldamento dell’arco in marzo, aprile e giugno può essere spiegato principalmente da deboli venti superficiali (dovuti ad anomalie della NAO) e bassi tassi di raffreddamento evaporativo (flusso di calore turbolento positivo).
La ricorrenza e la crescita di condizioni estreme della NAO e il calore dell’arco negli ultimi mesi è probabilmente dovuta in parte ai feedback positivi dell’atmosfera delle SST. I modelli NAO/Arc nell’atmosfera/oceano superiore sono strettamente correlati a quelli dell’Atlantic Meridional Mode (AMM), in cui le SST calde e deboli alisei possono essere sostenuti o amplificati attraverso il rinforzo reciproco.
Un altro contributo ai notevoli cambiamenti primaverili nel Nord Atlantico potrebbe essere il più ampio riscaldamento tropicale che coinvolge la transizione verso le condizioni di El Niño. Il riscaldamento superficiale nei tropici porta tipicamente a un’elevazione quasi uniforme delle temperature troposferiche e delle altezze dei geopotenziali in tutta la fascia tropicale da ~ 20 ° N a 20 ° S. Gli aumenti primaverili delle altezze dei geopotenziali di 250 hPa (Z250) sopra i tropici sono stati accompagnati da diminuzioni immediatamente verso i poli sul Pacifico nord-orientale subtropicale e sull’Atlantico settentrionale, mentre le anomalie delle SLP sono diminuite rapidamente in una zona tropicale coerente dal Pacifico centrale all’Atlantico orientale.
Figura 6. Anomalie delle altezze del geopotenziale a 250 hPa (Z250) e delle SLP durante JFM e AMJ 2023. Gli aumenti dello Z250 tropicale, i cali dello Z250 subtropicale e i cali delle SLP tropicali si sono verificati simultaneamente nell’Est Pacifico e nell’Atlantico settentrionale all’inizio del 2023.
Polvere africana, inquinamento, fumo di incendi selvaggi ed eruzione del vulcano Hunga-Tonga.
Come mostrato nella Figura 5, le SST atlantiche estremamente calde di questa stagione sono in parte dovuti al riscaldamento radiativo anomalo della superficie. I twitterati hanno accusato molti fattori: emissioni di CO2, minore quantità di particelle di solfato da carburanti più puliti, eruzione Hunga-Tonga e bassi livelli di polvere africana. E ora gli incendi canadesi sono un fattore. Questi sono tutti fattori relativamente minori rispetto all’impatto dominante delle variazioni della nuvolosità.
Il particolato atmosferico è stato ridotto a livello globale da carburanti più puliti per la navigazione che sono stati obbligatori nel 2020, che producono meno particelle di solfato. Le particelle di solfato hanno un effetto di raffreddamento riflettendo la radiazione solare. Aria più pulita significa che viene riflessa meno radiazione solare, che contribuisce al riscaldamento della superficie. Gli effetti indiretti includono l’oscuramento delle nuvole subtropicali, attraverso effetti microfisici delle nuvole, che riduce la riflettività di queste nuvole. L’effetto di riscaldamento dell’oceano di questo sarebbe maggiore nell’emisfero settentrionale e le nuvole subtropicali sono più suscettibili a questo tipo di modifica. Nell’immagine qui sotto potete vedere le tracce delle navi dalle nuvole più luminose, che sono più riflettenti della radiazione solare (queste tracce di navi sono state sostanzialmente ridotte) [link]
Il particolato del fumo degli incendi ha un effetto simile sulla riduzione del riscaldamento solare nella superficie. I miei contatti a New York hanno stimato che la produzione di energia solare è stata dimezzata durante il periodo in cui uno spesso strato di fumo dagli incendi canadesi. Per le traiettorie del fumo nel Nord Atlantico, ci sarà un raffreddamento superficiale variabile, a seconda della traiettoria del fumo e della profondità ottica.
Le tempeste di polvere africane hanno lo stesso effetto in termini di riflessione della radiazione solare e quindi di raffreddamento della superficie. Le tempeste di sabbia sono state anomale finora deboli (da Michael Lowry):
Ma la linea di fondo è che una grande tempesta di polvere sahariana non ha un grande impatto sulle temperature della superficie del mare: “Le tempeste di polvere sahariana possono ridurre la radiazione superficiale a onde corte fino a 190 W/m2, e un’analisi dei corrispondenti SSTpelle i cambiamenti che utilizzano un modello termico della pelle suggeriscono effetti di raffreddamento indotti dalla polvere fino a -0,24 K durante il giorno e un effetto di riscaldamento fino a 0,06 K durante il giorno e la notte, rispettivamente. [link]
Un altro effetto radiativo è dall’eruzione Hunga-Tonga nel 2022. Normalmente i vulcani emettono particelle di solfato nella stratosfera, che riflette la luce solare e quindi ha un effetto di raffreddamento sulla superficie. Tuttavia l’eruzione Hunga-Tonga è stata associata a poca anidride solforosa (che si converte in particelle di solfato, con un impatto di raffreddamento stimato di 0,004oC nel 2022. Il principale impatto climatico dell’eruzione Hunga-Tonga è la grande quantità di vapore acqueo che è stato espulso nella stratosfera dall’eruzione vulcanica del vulcano Hunga-Tonga, che si stima abbia aumentato il contenuto di acqua stratosferica del 10-15% con un 0,034 oC riscaldamento globale nei prossimi 5 anni. [link]
Ecco una schermata di Zoom Earth il 6/24, che mostra il fumo degli incendi canadesi e la polvere africana. Il candore del fumo nell’immagine satellitare, rispetto alla polvere sahariana, indica la grande profondità ottica del fumo (che è proporzionale all’effetto di raffreddamento superficiale).
Sommario
Le condizioni estreme del Nord Atlantico che si sono sviluppate negli ultimi mesi sono probabilmente dovute a una combinazione di fattori dinamici, tra cui anomalie meteorologiche stocastiche, feedback positivi regionali e cambiamenti su scala globale. L’alto tasso di recente riscaldamento dell’arco è particolarmente evidente a causa delle estreme anomalie delle SST che ha prodotto; tuttavia il riscaldamento comparabile in periodi da ~ 4 a 6 mesi si è verificato in precedenza nelle stagioni tardo invernale e primaverile del 1983, 1987, 1989 e 2010 (Figura 2), che ha preceduto una vasta gamma di anomalie degli uragani di fine estate.
La causa dominante delle SST calde è dinamica (circolazione atmosferica) che modifica la velocità del vento superficiale (evaporazione; apparentemente il fattore più grande) e delle nuvole (radiazione solare). Impatti radiativi minori non nuvolosi: l’eruzione dell’Hunga-Tonga è un effetto globale, le tracce delle navi di solfato sono l’effetto oceanico locale principalmente nell’emisfero settentrionale, l’impatto degli incendi sugli oceani è relativamente raro e guidato dagli eventi, e la polvere africana è una caratteristica estiva regolare caratterizzata da eventi discreti. La variabilità delle nuvole nella maggior parte delle località dominerà sulla forzatura degli aerosol in termini di impatti sulle temperature superficiali del mare. Ci si può aspettare un piccolo raffreddamento dell’Oceano Atlantico con una quantità di fumo canadese e di polvere sahariana.
Fonte : judithcurry.com
