L’Oceano Antartico si è a lungo distinto come un’anomalia nel sistema climatico globale. Mentre la maggior parte degli oceani superficiali del pianeta si è riscaldata, le acque che circondano l’Antartide hanno mostrato un’inaspettata tendenza al raffreddamento tra la fine del XX e l’inizio del XXI secolo. Questo raffreddamento ha coinciso con un periodo in cui il ghiaccio marino antartico si è brevemente espanso prima del suo più recente declino, alimentando ulteriormente il mistero. Un nuovo studio di modellizzazione, pubblicato su Geophysical Research Letters, contribuisce a chiarire parte di questo enigma.
Utilizzando esperimenti con modelli climatici focalizzati specificamente sulle variazioni dello strato di ozono stratosferico, i ricercatori dimostrano che la riduzione dell’ozono sull’Antartide, causata dall’uomo, ha probabilmente giocato un ruolo significativo nel raffreddamento dell’Oceano Antartico tra il 1982 e il 2005. I risultati suggeriscono che i cambiamenti nell’alta atmosfera possono propagarsi a cascata verso il basso, influenzando le temperature oceaniche e persino la banchisa intorno al continente.
Venti di cambiamento
Il buco dell’ozono si è formato in gran parte a causa di sostanze chimiche prodotte dall’uomo e rilasciate nel XX secolo. Raffredda la bassa stratosfera, lo strato dell’atmosfera al di sopra del quale si verificano i fenomeni meteorologici, e modifica la differenza di temperatura tra le regioni polari e i tropici. Questi cambiamenti di temperatura contribuiscono a modificare l’intensità e la posizione dei forti venti occidentali che circondano l’Antartide.
Shouwei Li dell’Università di Princeton e i suoi colleghi hanno scoperto che la perdita di ozono intensifica questi venti e li spinge più vicino al continente. Questo spostamento non si limita all’atmosfera, ma si estende fino alla superficie oceanica, dove modifica il modo in cui il vento muove l’acqua di mare e contribuisce a creare le condizioni che raffreddano l’Oceano Antartico.
Quando questi venti si intensificano e si spostano verso i poli, modificano anche il movimento dell’oceano. Un processo chiave è chiamato trasporto di Ekman, in cui le acque superficiali vengono spinte dal vento e leggermente curvate dalla rotazione terrestre. Nell’emisfero australe, questo processo solitamente spinge le acque superficiali verso nord quando i venti occidentali si intensificano.
Lo studio dimostra che le variazioni del vento indotte dall’ozono intensificano questo movimento verso nord delle acque superficiali a sud di circa 46° di latitudine sud. Questo movimento trasporta acqua fredda lontano dall’Antartide e la diffonde più a nord, contribuendo a raffreddare gran parte della superficie dell’Oceano Antartico. Allo stesso tempo, i cambiamenti del vento rimodellano anche i modelli di temperatura superficiale, rafforzando il movimento dell’acqua fredda e intensificando l’effetto di raffreddamento.
Altri processi possono in parte contrastare questo raffreddamento. Ad esempio, le variazioni nello scambio di calore superficiale con l’atmosfera possono aggiungere calore all’oceano in alcune regioni. Ma in questo caso, tale riscaldamento non è sufficientemente forte da superare il raffreddamento indotto dal vento, che rimane l’effetto dominante per tutto il periodo di studio.
Feedback nascosti
Oltre al trasporto superficiale, lo studio evidenzia anche processi più lenti che si verificano al di sotto dello strato di miscelazione oceanica, lo strato superiore di acqua oceanica direttamente influenzato dal vento e dalle onde. Quando i venti si intensificano, possono aumentare l’upwelling, richiamando acque più profonde verso la superficie. Nell’Oceano Antartico, le acque più profonde possono essere relativamente più calde della superficie, il che significa che questo processo può, a lungo andare, contribuire al riscaldamento anziché al raffreddamento.
Tuttavia, questo effetto di riscaldamento appare più debole e lento rispetto al raffreddamento immediato causato dal vento. I ricercatori descrivono una risposta in due fasi: un raffreddamento iniziale rapido, guidato dal trasporto orizzontale di acqua fredda, seguito da un riscaldamento più graduale e parziale legato al rimescolamento verticale e all’upwelling.
Le simulazioni dei modelli climatici mostrano che questi effetti opposti non si annullano a vicenda su scale temporali decennali. Al contrario, il costante rafforzamento del trasporto di acqua fredda causato dal vento mantiene l’Oceano Antartico più freddo di quanto lo sarebbe altrimenti sotto la sola forzante dei gas serra.
Riformulare un paradosso climatico
Una conseguenza di questo segnale di raffreddamento è la sua influenza sul ghiaccio marino antartico. I modelli suggeriscono che il raffreddamento causato dall’ozono abbia contribuito all’espansione regionale del ghiaccio marino, in particolare in aree come il Mare di Ross. Ciò è in linea con le osservazioni di crescita del ghiaccio marino in alcune parti dell’Oceano Antartico durante l’era satellitare, anche se le tendenze globali del ghiaccio si muovevano nella direzione opposta.
Tuttavia, l’effetto non è uniforme. Alcune regioni mostrano un aumento del ghiaccio marino, mentre altre continuano a registrare diminuzioni. Questo andamento a mosaico riflette il complesso equilibrio tra le variazioni del vento, il trasporto di calore oceanico e i feedback regionali che coinvolgono temperatura e salinità.
È importante sottolineare che lo studio rileva come, sebbene la riduzione dell’ozono contribuisca a questi andamenti, non sia da sola sufficientemente forte da spiegare completamente le variazioni osservate nel ghiaccio marino antartico. I risultati contribuiscono anche a spiegare perché i modelli climatici spesso mostrano un riscaldamento nell’Oceano Antartico negli ultimi decenni, nonostante le osservazioni indichino periodi di raffreddamento.
Considerando tutti i principali fattori influenti – gas serra, aerosol, variabilità naturale e variazioni dello strato di ozono – il forte riscaldamento dovuto ai gas serra rimane il fattore dominante. L’assottigliamento dello strato di ozono agisce come un fattore di raffreddamento regionale, ma non è sufficientemente forte da ribaltare il segnale complessivo del riscaldamento globale. Isolando il ruolo dell’assottigliamento dello strato di ozono, lo studio mette in luce un punto più ampio: l’Oceano Antartico non sta reagendo a una singola causa, ma a diverse influenze concorrenti che agiscono simultaneamente.
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