Il fatto che l’oceano diventi più freddo con la profondità è abbastanza intuitivo, ma un gradiente simile esiste anche lungo la superficie oceanica, persino su scale che vanno da 1 chilometro a decine di chilometri. Un nuovo studio, pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences, suggerisce che questo gradiente orizzontale contribuisca in modo significativo all’intensità dei cicloni tropicali, fornendo un potenziale strumento per migliorare i sistemi di allerta tempeste.
Prevedere l’intensità dei cicloni tropicali
Prevedere l’intensità di un ciclone tropicale è attualmente più difficile che prevederne la traiettoria. Questo è dovuto principalmente al fatto che l’intensità di un ciclone tropicale è influenzata da molte condizioni nell’atmosfera e nell’oceano. Gli scienziati sanno che queste tempeste traggono la loro energia dalle calde acque oceaniche. Tuttavia, i venti della tempesta possono far risalire acqua più fredda dagli strati sottostanti, raffreddando la superficie del mare. Questo di solito si traduce in una riduzione dell’intensità della tempesta. Precedenti ricerche hanno inoltre dimostrato che le acque profonde e calde possono limitare il raffreddamento indotto dalle tempeste e favorire una rapida intensificazione, e che i venti che soffiano lungo i fronti oceanici possono aumentare il rimescolamento degli strati superficiali dell’oceano.
I recenti miglioramenti nella risoluzione delle osservazioni oceaniche e dei modelli numerici hanno indicato l’esistenza di un significativo gradiente termico orizzontale sulla superficie del mare, su distanze relativamente brevi, da 1 chilometro a decine di chilometri. Il team coinvolto nel nuovo studio afferma che le osservazioni in situ degli strati superficiali dell’oceano in condizioni cicloniche estreme sono rare, il che ha reso difficile, fino ad ora, studiare i processi a mesoscala. Tuttavia, questi processi potrebbero essere importanti per aiutare gli scienziati a prevedere l’intensità delle tempeste.
Gradienti di temperatura superficiale del mare deboli vs. forti
Per comprendere come i gradienti di temperatura superficiale del mare (SSTG) influenzino l’intensità dei cicloni tropicali, il team ha combinato i dati storici globali sulle traiettorie dei cicloni tropicali dal 2003 al 2022 con mappe satellitari ad alta risoluzione della temperatura superficiale del mare. Hanno misurato i gradienti di temperatura su piccola scala giorni prima dell’arrivo delle tempeste, confrontandoli poi con il raffreddamento indotto dalle tempeste e con le successive variazioni della velocità del vento del ciclone.
Hanno scoperto che i cicloni che attraversano gradienti di temperatura superficiale del mare (SSTG) deboli prima della tempesta tendono a causare un minore raffreddamento oceanico e, di conseguenza, tempeste più intense. Al contrario, SSTG più forti implicano maggiore miscelazione e raffreddamento, con conseguenti tempeste più deboli. Su scala globale, hanno scoperto che le tempeste che attraversano i gradienti più deboli diventano circa il 40% più forti di quelle che attraversano i gradienti più forti.
Gli autori dello studio scrivono: “considerando i casi più estremi, i cicloni tropicali (CT) con rapida intensificazione (RI) raggiungono una forza molto maggiore in breve tempo, rappresentando una sfida importante per le previsioni operative. Per i CT in rapida intensificazione, circa il 60% è associato a SSTG pre-tempesta inferiori alla media, e la percentuale aumenta con l’intensità del CT, raggiungendo circa il 70% per i CT di categoria 4“.
Sistemi di allerta per cicloni tropicali più efficaci
Si stima che i cicloni tropicali causino ogni anno oltre 10.000 morti e 26 miliardi di dollari di danni economici a livello globale. Queste tempeste potrebbero anche peggiorare nel tempo. Gli autori rilevano una diminuzione dei SSTG di circa il 10% per decennio in tutte le regioni attive da cicloni tropicali osservate dal 1993, il che potrebbe contribuire all’aumento dell’intensità delle tempeste. Di conseguenza, il miglioramento dei sistemi di previsione e allerta potrebbe apportare grandi benefici alle comunità costiere.
Le precise instabilità su piccola scala che determinano un maggiore rimescolamento in corrispondenza dei fronti intensi rimangono incerte e gli attuali modelli interazione tempesta-oceano generalmente non sono in grado di risolvere completamente le piccole caratteristiche oceaniche come i SSTG. Sono necessari ulteriori miglioramenti. Osservazioni più dirette e simulazioni ad alta risoluzione potrebbero contribuire a chiarire in modo più dettagliato come interagiscono fronti, correnti e venti di tempesta.
Gli autori dello studio scrivono: “gli attuali modelli accoppiati ciclone-oceano generalmente non sono in grado di risolvere esplicitamente questi processi turbolenti su piccola scala, evidenziando la necessità di parametrizzazioni che tengano conto della scala. I futuri progressi nelle osservazioni ad alta risoluzione, nelle simulazioni che risolvono i processi e nella teoria della mesoscala sono essenziali per tradurre il meccanismo qui identificato in rappresentazioni migliorate dei feedback oceanici nei modelli di previsione dell’intensità dei cicloni tropicali”.