Per oltre mezzo secolo la climatologia dinamica ha interpretato i grandi equilibri dell’atmosfera planetaria attraverso una lente quasi esclusivamente “ENSO-centrica”: il Pacifico equatoriale, con l’alternanza tra El Niño e La Niña, veniva considerato il sovrano incontrastato della variabilità interannuale globale, mentre gli altri oceani erano relegati a semplici spettatori o a recettori passivi delle sue teleconnessioni.
Negli ultimi vent’anni, tuttavia, la ricerca scientifica d’avanguardia ha scardinato questa visione unidirezionale, rivelando l’esistenza di un vero e proprio sistema accoppiato pantropicale. È stato infatti dimostrato che l’Oceano Atlantico tropicale non subisce passivamente il Pacifico, ma è capace di anticiparlo e condizionarlo: anomalie termiche nell’Atlantico equatoriale (Atlantic Niño o Niña) possono rimodellare la Circolazione di Walker e forzare, a distanza di mesi, lo sviluppo di El Niño o La Niña dall’altra parte del globo attraverso la propagazione di onde oceaniche di Kelvin.
Tra le figure di riferimento mondiali di questa svolta concettuale spicca la Prof.ssa María Belén Rodríguez-Fonseca, Professore Ordinario presso il Dipartimento di Fisica della Terra e Astrofisica dell’Università Complutense di Madrid (UCM) e ricercatrice dell’Istituto di Geoscienze (IGEO, CSIC-UCM). Autrice di studi cardine sulle teleconnessioni tra bacini oceanici (interbasin teleconnections), sulla variabilità multidecadale (AMV) e sui pattern meteorologici nel bacino Euro-Mediterraneo, la Prof.ssa Rodríguez-Fonseca ha coordinato e preso parte a consorzi europei di primo piano (come PREFACE e nextGEMS) dedicati al superamento dei bias nei modelli climatici.
In questa intervista esclusiva per MeteoWeb, la scienziata spiega la fisica del “motore” Atlantico-Pacifico, illustra come l’eccezionale accumulo di calore oceanico nel Nord Atlantico stia indebolendo la Corrente a Getto a favore di blocchi anticiclonici persistenti e indica la rotta della nuova frontiera climatica: una modellistica ad altissima risoluzione che tratti l’interazione tra tutti gli oceani tropicali come sorgente primaria di prevedibilità. Di seguito, il testo integrale delle domande e delle risposte.
Prof.ssa Rodríguez-Fonseca, le sue ricerche pionieristiche hanno dimostrato che l’Atlantico equatoriale (eventi di Atlantic Niño/Niña) può fungere da innesco attivo per gli eventi ENSO nel Pacifico con mesi di anticipo. Quali sono i meccanismi atmosferici chiave, a partire dalle modifiche alla Circolazione di Walker, attraverso cui l’Atlantico tropicale esercita questa potente influenza trans-oceanica?
“Le variazioni nella Circolazione di Walker costituiscono il meccanismo fondamentale attraverso cui i venti di superficie riescono ad agire sul Pacifico equatoriale occidentale, innescando onde oceaniche di Kelvin di upwelling che viaggiano verso est e producono un evento di La Niña (in risposta a un evento di Atlantic Niño). Quando si verifica un Atlantic Niño, i moti verticali ascendenti anomali al di sopra dell’Atlantico equatoriale alterano la cella di Walker, generando una subsidenza anomala (aria discendente) sopra il Pacifico equatoriale centrale. Questa subsidenza determina una marcata divergenza dei venti superficiali nel Pacifico centrale e intensi venti orientali (alisei rinforzati) sul settore equatoriale occidentale del Pacifico. Sono proprio questi venti ad azionare la dinamica che porta alla formazione di una La Niña. Il processo opposto e speculare si verifica nel caso di una Atlantic Niña“.
Teleconnessioni tra Atlantico tropicale e Pacifico non sono stazionarie nel tempo: la loro intensità appare modulata su scale multidecadali. In che modo la variabilità oceanica di fondo, come le fasi dell’Atlantic Multidecadal Variability (AMV), altera queste interazioni tra bacini?
“Esistono diverse ipotesi attraverso le quali possiamo spiegare questa variabilità multidecadale. Da un lato, una fase negativa dell’AMV produce uno spostamento verso sud della Zona di Convergenza Intertropicale (ITCZ), rendendo più intensa la convezione sull’Atlantico equatoriale occidentale, come dimostrato nei lavori di Martín-del-Rey et al. (2014, 2015). D’altra parte, anche le variazioni nella radiazione solare incidente extratropicale possono provocare questo spostamento della ITCZ, come evidenziato da Losada et al. (2022) per l’Oceano Meridionale. In tutti questi studi emerge un elemento comune: il termoclino nel Pacifico tende ad appiattirsi durante i decenni in cui l’Atlantico equatoriale esercita il suo massimo impatto sul Pacifico. Più il termoclino è piatto, più esso risulta superficiale sul lato occidentale: questa condizione fa sì che qualunque perturbazione atmosferica sia in grado di innescare a cascata i meccanismi che guidano l’ENSO. Tali risultati aprono la strada alla ricerca su nuovi processi capaci di alterare il termoclino, come i mutamenti nell’Oscillazione Decadale del Pacifico (PDO), le variazioni nelle celle oceaniche subtropicali di ribaltamento (overturning) e i cambiamenti nella stratificazione e stabilità delle acque. Queste modifiche nelle condizioni di fondo del sistema possono determinare cambiamenti nella periodicità, nell’intensità e nella configurazione spaziale (flavor) degli eventi ENSO innescati dalle anomalie negli altri bacini oceanici“.
Mentre l’ENSO riceve costantemente l’attenzione globale, l’Atlantico tropicale e settentrionale è un motore determinante per l’Europa. In che modo i pattern anomali di temperatura marina nell’Atlantico tropicale influenzano i treni d’onda atmosferici a valle, i regimi di blocco e le precipitazioni o temperature sul bacino del Mediterraneo e sul Sud Europa?
“Le anomalie di temperatura superficiale (SST) nell’Atlantico tropicale influenzano il settore euro-mediterraneo spostando le zone in cui avvengono la convezione profonda e il rilascio di calore latente; questo calore raggiunge poi le medie e alte latitudini attraverso diverse vie. I modi principali sono l’Atlantic Niño, che raggiunge il picco nell’estate boreale spingendo verso sud la ITCZ e il monsone dell’Africa occidentale, e l’Atlantic Meridional Mode o modo tropicale nord-atlantico (TNA), che culmina nella primavera boreale ed è spesso forzato a monte dall’ENSO. L’impatto di entrambi i modi dipende fortemente dalle condizioni di fondo, risultando diverso a seconda della fase dell’AMV o dello stato del riscaldamento globale. A seguito della convezione anomala, la conseguente divergenza nei livelli superiori dell’atmosfera agisce come una vera e propria sorgente di onde di Rossby in prossimità della Corrente a Getto subtropicale. Questo innesca treni d’onda lungo il getto nord-atlantico o lungo il getto nordafricano-asiatico, in grado di generare promontori di alta pressione sull’Europa occidentale e centrale, oppure un pattern d’onda circumglobale che attraversa il Mediterraneo. In estate, la via più diretta è il cosiddetto meccanismo monsone-deserto: il calore associato al monsone induce una forte subsidenza sopra il Sahara e sul Mediterraneo orientale, rendendo le estati in quelle regioni più calde, aride e stabili. In inverno, il calore tropicale modifica prevalentemente la frequenza di comparsa dei regimi meteorologici dominanti, come la NAO e i blocchi anticiclonici groenlandesi o scandinavi, con i feedback dei vortici atmosferici (eddy feedback) che ne amplificano gli effetti. Una fase di NAO- sposta il percorso delle perturbazioni (storm track) verso sud, portando piogge abbondanti sulla Penisola Iberica e sul Mediterraneo occidentale, mentre una fase di NAO+ favorisce condizioni di siccità. In primavera, durante gli eventi di El Niño, le anomalie calde del TNA svolgono un ruolo di primo piano: El Niño genera anomalie calde nel settore TNA che, a loro volta, rinforzano ulteriormente il pattern di NAO negativa indotto da El Niño sull’Europa. Questi segnali sono fisicamente reali, ma la loro ampiezza resta modesta se confrontata con la variabilità interna dell’atmosfera. Inoltre, i modelli climatici tendono a distorcerli a causa di bias sistematici nella rappresentazione della lingua fredda, della ITCZ e della posizione del getto; infine, a livello locale, i feedback legati all’umidità del suolo e alle temperature del Mediterraneo spesso prendono il sopravvento nel determinare i fenomeni estremi“.
I modelli climatici faticano storicamente a simulare il settore dell’Atlantico tropicale, evidenziando persistenti bias nelle temperature marine e nella riproduzione della lingua fredda equatoriale. Quanto incidono questi limiti sulle previsioni stagionali e decadali (S2D) e quali progressi si stanno compiendo?
“I bias dei modelli hanno un impatto critico sulle previsioni stagionali, proprio a causa dell’eccessivo riscaldamento simulato sulla lingua fredda e dell’errata collocazione troppo meridionale della ITCZ. Nei modelli si riscontra un errore ricorrente durante la primavera boreale: un bias occidentale nei venti superficiali approfondisce eccessivamente il termoclino a est, impedendo alla lingua fredda (cold tongue) di formarsi correttamente nella stagione successiva. Gli errori nella stima delle precipitazioni continentali, sottostimate sul Sud America equatoriale e sovrastimate sull’Africa, sembrano essere i principali responsabili di questa anomalia nei venti. A questo si aggiungono difetti nella rappresentazione della copertura nuvolosa e nei processi di upwelling costiero. Tutto ciò rende l’Atlantic Niño intrinsecamente meno prevedibile rispetto all’ENSO nel Pacifico. Per ridurre questi errori si sta intervenendo sull’aumento della risoluzione, sugli schemi convettivi, sul potenziamento dei dati osservativi per affinare le parametrizzazioni e su approcci ibridi statistico-dinamici. Ho lavorato a progetti europei come PREFACE o nextGEMS volti proprio a mitigare questi bias: in PREFACE abbiamo verificato che il bias caldo superficiale in prossimità delle coste può essere ridotto combinando un’alta risoluzione oceanica con un miglior forzante atmosferico. Gli sforzi attuali di modellistica accoppiata a scala chilometrica, come nextGEMS, EERIE e il programma europeo Destination Earth (DestinE), rappresentano l’odierna frontiera scientifica, sebbene risultino ancora eccessivamente onerosi sotto il profilo computazionale per produrre ensemble estesi di simulazioni retrospettive (hindcast)“.
Negli ultimi anni il Nord Atlantico ha fatto registrare ondate di calore marino estreme e senza precedenti. Da una prospettiva dinamica, in che modo questo straordinario contenuto termico influenza le interazioni tra tropici ed extra-tropici e la stabilità della Corrente a Getto?
“Da un punto di vista dinamico, un contenuto di calore così elevato nel Nord Atlantico agisce essenzialmente come un forzante diabatico potenziato sulla circolazione extratropicale. Nella fascia tropicale, rinvigorisce la convezione e la sorgente di onde di Rossby lungo il fianco equatoriale del getto subtropicale, eccitando treni d’onda che la corrente a getto guida poi verso l’Europa e l’Eurasia. Sotto il profilo termodinamico, il riscaldamento nella troposfera superiore tropicale tende a rafforzare il getto subtropicale e a spingerlo verso nord. Negli extratropici, le marine heatwaves e un indebolimento del gradiente termico associato alla Corrente del Golfo riducono la baroclinicità nei bassi strati e, per la legge del vento termico, indeboliscono il getto polare guidato dai vortici (eddy-driven jet). Il risultato è un getto polare più debole e meandrizzato, che favorisce la propagazione di onde di Rossby quasi-stazionarie e fortemente amplificate, con una maggiore frequenza di blocchi anticiclonici sull’Europa. Questa configurazione rende i regimi meteorologici straordinariamente persistenti, trasformando anomalie ordinarie in eventi estremi: ondate di calore estive prolungate e gravi siccità (esasperate dai feedback di disseccamento del suolo) o occasionali ondate di freddo intenso in inverno. Parallelamente, un oceano più caldo fornisce una quantità enorme di umidità e rilascio di calore latente alle strutture cicloniche che riescono a formarsi: ciò accresce notevolmente il rischio di precipitazioni alluvionali stazionarie, nubifragi improvvisi ed eventi composti (caldo-siccità o tempeste di pioggia e forte vento)“.
Guardando al futuro del cambiamento climatico e delle previsioni stagionali, perché il superamento dell’approccio “ENSO-centrico” a favore di una visione integrata multi-bacino (Atlantico, Pacifico, Oceano Indiano) è indispensabile per comprendere i futuri regimi climatici estremi?
“L’ENSO non può più essere interpretato come un fenomeno isolato. È questo il vero cambio di paradigma avvenuto nel XXI secolo. Vent’anni fa l’ENSO era considerato l’unico regolatore della variabilità climatica interannuale su scala globale, e gli altri bacini oceanici erano ritenuti puramente passivi o pilotati da esso. A partire dagli anni 2000, nuovi dataset osservativi e simulazioni modellistiche hanno mostrato chiaramente come gli altri bacini tropicali possano influenzare attivamente l’ENSO. Inoltre, lo stato termico di fondo degli altri oceani gioca un ruolo cruciale nella non-stazionarietà di queste interazioni. La realtà fisica con cui abbiamo a che fare è un sistema accoppiato pantropicale non stazionario: l’Atlantico e l’Indiano modulano continuamente l’ENSO, i legami tra i bacini mutano nel tempo a causa della variabilità interna e del riscaldamento globale, e gli eventi estremi più devastanti nascono spesso dalla convergenza simultanea delle anomalie di più bacini. Ad esempio, in un recente studio condotto con il collega Adama Badiane (Senegal), abbiamo evidenziato come le interazioni tra bacini tropicali favoriscano lo sviluppo di cicloni tropicali al largo delle coste dell’Africa occidentale. Comprendere i regimi climatici estremi del futuro richiede dunque una teoria integrata delle interazioni multi-bacino, modelli climatici accoppiati con bias ridotti in ogni singolo oceano, reti di monitoraggio in situ operative in tutti e tre i bacini (come evidenziato in Foltz et al., 2026) e sistemi previsionali che considerino i collegamenti tra oceani come una risorsa centrale sia per la prevedibilità che per la quantificazione del rischio“.
I punti chiave dell’intervista: la rivoluzione del clima pantropicale
L’analisi della Prof.ssa Belén Rodríguez-Fonseca sintetizza i cardini della nuova fisica climatica globale:
- Il trigger dell’Atlantico equatoriale: L’insorgenza di un Atlantic Niño altera la Circolazione di Walker, inducendo moti discendenti sul Pacifico centrale e intensificando gli alisei occidentali; questi venti generano onde di Kelvin oceaniche che innescano la genesi de La Niña a mesi di distanza.
- La memoria decennale dell’AMV: Le fasi dell’Atlantic Multidecadal Variability e la radiazione solare spostano la latitudine della ITCZ e modulano la pendenza del termoclino nel Pacifico equatoriale, determinando i periodi storici in cui l’Atlantico comanda l’innesco di El Niño o La Niña.
- Il getto indebolito e i blocchi sul Mediterraneo: Il calore anomalo accumulato nel Nord Atlantico altera il gradiente termico meridionale: mentre il getto subtropicale si rafforza e arretra verso nord, il getto polare (eddy-driven) perde vigore e meandrizza, bloccando ondate di calore estreme e siccità sull’Europa o alimentando precipitazioni stazionarie alluvionali.
- I bias dei modelli e la scala chilometrica: Le persistenti distorsioni nella simulazione della lingua fredda atlantica e della convezione continentale africana restano l’ostacolo principale per le previsioni stagionali; la frontiera risiede nei modelli accoppiati a scala chilometrica come nextGEMS e Destination Earth (DestinE).
- Il superamento dell’era ENSO-centrica: Il clima della Terra risponde a un sistema integrato in cui Atlantico, Pacifico e Oceano Indiano comunicano continuamente: gli estremi meteorologici più severi si originano quando i tre bacini entrano in risonanza simultanea.
Le conclusioni della Prof.ssa Belén Rodríguez-Fonseca
Le parole della Prof.ssa María Belén Rodríguez-Fonseca segnano un punto di svolta decisivo nel modo di interpretare e prevedere le dinamiche dell’atmosfera. La tradizionale visione che attribuiva al Pacifico tropicale il monopolio assoluto della variabilità climatica lascia spazio a una visione fisica molto più articolata e realistica, dove l’Atlantico si afferma come co-protagonista attivo e motore fondamentale dei pattern a scala emisferica.
In un’epoca segnata da record termici marini senza precedenti e da una marcata tendenza alla persistenza dei regimi meteorologici su scala europea, riconoscere il dialogo continuo tra i diversi bacini oceanici rappresenta l’unico passo avanti possibile per la meteorologia del futuro. La sfida della prevedibilità stagionale e della resilienza agli eventi estremi non si gioca più sull’analisi isolata di un singolo indice, ma sulla nostra capacità di decifrare il respiro sincronizzato dell’intero sistema oceanico terrestre.
Chi è la Prof.ssa María Belén Rodríguez-Fonseca
María Belén Rodríguez-Fonseca è Professore Ordinario di Fisica della Terra e Meteorologia presso la Facoltà di Scienze Fisiche dell’Università Complutense di Madrid (UCM) e ricercatrice affiliata all’Istituto di Geoscienze (IGEO, centro congiunto CSIC-UCM). Tra le massime esperte internazionali di variabilità climatica e teleconnessioni atmosferiche, è stata pioniera nell’identificare e descrivere fisicamente la capacità dell’Atlantico tropicale di innescare e modulare gli eventi ENSO nel Pacifico su scale interannuali e multidecadali. Ha guidato e partecipato a progetti scientifici europei d’avanguardia (tra cui PREFACE, MEDSCOPE, nextGEMS ed EERIE) ed è autrice di oltre un centinaio di pubblicazioni su riviste internazionali dedicate all’accoppiamento oceano-atmosfera, alle onde di Rossby e alla prevedibilità stagionale nel dominio Euro-Mediterraneo.