Il forcing meccanico del monsone nordamericano da parte dell’orografia: il ruolo delle montagne della Sierra Madre messicana

I risultati di un nuovo studio suggeriscono che "le precipitazioni del monsone nordamericano richiedono un forcing meccanico da parte delle montagne della Sierra Madre Occidentale"

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I monsoni tropicali si verificano quando una superficie di bassa capacità termica trasferisce l’energia dell’intensa radiazione solare estiva all’atmosfera sovrastante, creando un flusso di precipitazioni termicamente diretto. Tali circolazioni forniscono acqua a miliardi di persone e determinano il clima di vaste aree della superficie terrestre. Il monsone nordamericano (NAM) è comunemente visto in questo paradigma, essendo una circolazione estiva a bassa latitudine cruciale per l’idrologia del Messico occidentale e degli Stati Uniti sudoccidentali. L’orografia altera fortemente questa semplice descrizione dei monsoni. Il centro del NAM è una fascia di precipitazioni intense che si estende per oltre 1.000km lungo la costa occidentale del Messico durante l’estate dell’emisfero settentrionale. Come in altri monsoni tropicali, si pensa comunemente che questo massimo di precipitazioni sia forzato termicamente dall’emissione di calore dalla terra e dal terreno elevato nell’atmosfera sovrastante, ma manca una chiara comprensione del meccanismo fondamentale che governa questo monsone”, si legge in uno studio, pubblicato sulla rivista Nature, in cui i ricercatori mostrano che “il monsone nordamericano viene generato quando le montagne della Sierra Madre messicana deviano la corrente a getto extratropicale verso l’Equatore, forzando meccanicamente verso est il flusso ascendente che solleva aria calda e umida per produrre precipitazioni convettive”.

Questi risultati si basano su analisi di strutture dinamiche e termodinamiche nelle osservazioni, nelle integrazioni dei modelli climatici globali e nelle soluzioni di onde stazionarie adiabatiche. I flussi di calore della superficie terrestre precondizionano l’atmosfera per la convezione, in particolare nei pomeriggi estivi, ma questi flussi di calore da soli non sono sufficienti per produrre il massimo delle precipitazioni osservato. I nostri risultati indicano che il monsone nordamericano centrale dovrebbe essere inteso come una pioggia orografica potenziata convettivamente in un’onda stazionaria forzata meccanicamente, non come un classico monsone tropicale forzato termicamente. Ciò ha implicazioni per la risposta del monsone nordamericano ai cambiamenti climatici globali passati e futuri, rendendo di importanza centrale le tendenze nelle interazioni della corrente a getto con l’orografia”, si legge nello studio.

Il NAM è comunemente classificato come un monsone tropicale termicamente forzato, con la maggior parte dei lavori precedenti che lo descrivono come: simile al monsone dell’Asia meridionale, anche se più piccolo, con un ruolo centrale svolto dal riscaldamento dell’altopiano elevato; o causato dal contrasto termico terra-oceano. I nostri risultati suggeriscono che le precipitazioni del NAM centrale richiedono invece un forcing meccanico da parte delle montagne della Sierra Madre Occidentale. Ci aspettiamo che le onde stazionarie forzate meccanicamente vengano modificate dal riscaldamento convettivo umido, ma la somiglianza tra i venti orizzontali nelle soluzioni di onde stazionarie adiabatiche e nel modello climatico globale umido suggerisce che questo ha solo un modesto effetto sul flusso orizzontale”, scrivono i ricercatori.

Questi risultati hanno implicazioni per la variabilità del NAM nei climi passati e futuri, ponendo nuova enfasi sulla corrente a getto e sugli alisei e sulla loro interazione con l’orografia. Previsioni dinamiche accurate delle precipitazioni del NAM richiederanno modelli con una corrente a getto imparziale e risoluzioni abbastanza fini da rappresentare la Sierra Madre Occidentale. I controlli termodinamici sulla convezione, a lungo ritenuti a dominare la pioggia del NAM, sono importanti, ma la loro rappresentazione nei modelli dovrebbe essere valutata in termini di come influenzano la convezione nel flusso ascendente. Al contrario, le condizioni della superficie e la stabilità convettiva sul Messico centrale potrebbero influenzare principalmente le basse quantità di precipitazioni estive ricevute lì. Infine, il cambiamento climatico globale può alterare il NAM attraverso cambiamenti sia nella corrente a getto extratropicale che nella stabilità convettiva nelle regioni di flusso ascendente, piuttosto che attraverso la sua influenza sui contrasti termodinamici terra-oceano più generali”, concludono i ricercatori.