Se l'energia del sole varia solo dello 0,1 percento durante il ciclo solare di 11 anni, una variazione così piccola potrebbe portare a grandi cambiamenti nei modelli meteorologici sulla Terra? Sì, affermano i ricercatori del Centro nazionale per la ricerca atmosferica (NCAR) che hanno utilizzato più di un secolo di osservazioni meteorologiche e tre potenti modelli di computer nel loro studio. Hanno trovato sottili connessioni tra il ciclo solare, la stratosfera e l'Oceano Pacifico tropicale che lavorano in sincronia per generare schemi meteorologici periodici che influenzano gran parte del globo. Gli scienziati affermano che ciò contribuirà a prevedere l'intensità di alcuni fenomeni climatici, come il monsone indiano e le piogge tropicali del Pacifico, con anni di anticipo.
"Il sole, la stratosfera e gli oceani sono collegati in modi che possono influenzare eventi come le piogge invernali in Nord America", afferma lo scienziato dell'NCAR Gerald Meehl, autore principale. "Comprendere il ruolo del ciclo solare può fornire ulteriori spunti mentre gli scienziati lavorano per prevedere i modelli meteorologici regionali per i prossimi due decenni."
Il nuovo studio ha esaminato la connessione tra l'impatto del Sole su due regioni apparentemente non correlate. I prodotti chimici nella stratosfera e le temperature della superficie del mare nell'Oceano Pacifico rispondono durante il massimo solare in un modo che amplifica l'influenza del Sole su alcuni aspetti del movimento dell'aria. Ciò può intensificare venti e precipitazioni, modificare le temperature della superficie del mare e la copertura nuvolosa in determinate regioni tropicali e subtropicali e, in ultima analisi, influenzare il clima globale.
Il team ha prima confermato una teoria precedente, secondo cui il leggero aumento dell'energia solare durante il picco di produzione di macchie solari è assorbito dall'ozono stratosferico. L'energia riscalda l'aria nella stratosfera sopra i tropici, dove la luce solare è più intensa, stimolando anche la produzione di ozono aggiuntivo che assorbe ancora più energia solare. Poiché la stratosfera si riscalda in modo non uniforme, con il riscaldamento più pronunciato che si verifica a latitudini più basse, i venti stratosferici vengono alterati e, attraverso una catena di processi interconnessi, finiscono per rafforzare le precipitazioni tropicali.
Allo stesso tempo, l'aumento della luce solare al massimo solare provoca un leggero riscaldamento delle acque superficiali oceaniche attraverso il Pacifico subtropicale, dove le nuvole che bloccano il sole sono normalmente scarse. Quella piccola quantità di calore extra porta ad una maggiore evaporazione, producendo vapore acqueo aggiuntivo. A sua volta, l'umidità viene trasportata dagli alisei nelle aree normalmente piovose del Pacifico tropicale occidentale, alimentando le piogge più intense e rafforzando gli effetti del meccanismo stratosferico.
L'influenza dall'alto verso il basso della stratosfera e l'influenza dal basso verso l'alto dell'oceano lavorano insieme per intensificare questo circuito e rafforzare gli alisei. Man mano che più luce del sole colpisce le aree più secche, questi cambiamenti si rafforzano a vicenda, portando a un numero inferiore di nuvole nei subtropicali, consentendo a una quantità ancora maggiore di luce solare di raggiungere la superficie e producendo un circuito di feedback positivo che amplifica ulteriormente la risposta climatica.
Queste risposte stratosferiche e oceaniche durante il massimo solare mantengono il Pacifico orientale equatoriale ancora più fresco e secco del solito, producendo condizioni simili a un evento di La Nina. Tuttavia, il raffreddamento di circa 1-2 gradi Fahrenheit è focalizzato più a est che in una tipica La Nina, è solo circa la metà più forte ed è associato a diversi schemi di vento nella stratosfera.
La risposta della Terra al ciclo solare continua per un anno o due dopo il picco dell'attività delle macchie solari. Il modello simile a La Nina innescato dal massimo solare tende a evolversi in un modello simile a El Nino poiché le correnti a movimento lento sostituiscono l'acqua fresca sul Pacifico tropicale orientale con acqua più calda. La risposta dell'oceano è solo circa la metà di quella di El Nino e il calore ritardato non è coerente come il modello simile a La Nina che si verifica durante i picchi del ciclo solare.
Il massimo solare potrebbe potenzialmente migliorare un vero evento La Nina o smorzare un vero evento El Nino. La Nina del 1988-89 si è verificata vicino al picco del massimo solare. Il fatto che La Nina sia diventata insolitamente forte ed è stato associato a cambiamenti significativi nelle condizioni meteorologiche, come un inverno insolitamente mite e secco negli Stati Uniti sudoccidentali.
Il monsone indiano, le temperature e le precipitazioni della superficie del mare Pacifico e altri modelli climatici regionali sono in gran parte guidati dall'aumento e dall'affondamento dell'aria nei tropici e nei subtropici della Terra. Pertanto, il nuovo studio potrebbe aiutare gli scienziati a utilizzare le previsioni del ciclo solare per stimare come tale circolazione, e i modelli climatici regionali ad essa correlati, possano variare nel corso del prossimo decennio o due.
Il team ha utilizzato tre diversi modelli di computer per esaminare tutte le variabili e ognuna ha ottenuto lo stesso risultato, che anche una piccola variabilità nell'energia del sole potrebbe avere effetti profondi sulla Terra.
"Con l'aiuto di una maggiore potenza di calcolo e modelli migliorati, nonché scoperte osservazionali, stiamo scoprendo di più su come i meccanismi si combinano per collegare la variabilità solare al nostro tempo e clima", afferma Meehl.
La ricerca del team è stata pubblicata sul Journal Scienza.
