giovedì 30 gennaio 2014

Indizi vorticanti dai mari del sud

NOAA

Sottoforma di mosaico di associazioni fisiche possibili e probabili, ecco un post dedicato ad alcuni specifici e recenti indizi relativi alle tempeste tropicali in epoca di GW recente.

Ecco in sintesi il tema del post:

Uragani come Katrina?
Sono in parte rumore di fondo, ma molto probabilmente contengono un ampio segnale dominante del GW. Potrebbero ripetersi ma meno frequentemente di quel che si pensa, ma se (e quando) lo faranno potrebbero essere più intense e occorrerà munirsi di strumenti di adattamento/prevenzione più efficaci in considerazione dell'incremento generale del livello delle acque di quelle regioni atlantiche (vedi per es. qui e qui).

Tifoni come Haiyan?
Sono in parte rumore di fondo, ma molto probabilmente contengono un ampio segnale dominante del GW. Potrebbero ripetersi frequentemente in futuro e in maniera ancora più intensa, perlomeno fino ad un certo livello di saturazione. Inoltre - al di là delle possibili misure di adattamento e di prevenzione - creeranno ancora molti impatti in considerazione del notevole incremento del livello delle acque di quelle regioni marittime.





Alcuni studi di supporto:

● Holland and Bruyère 2013, Recent intense hurricane response to global climate change
● Emanuel 2013, Downscaling CMIP5 climate models shows increased tropical cyclone activity over the 21st century
● Kang and Elsner 2012, Consensus on Climate Trends in Western North Pacific Tropical Cyclones
● Knutson et al. 2010, Tropical cyclones and climate change
● Elsner et al. 2008, The increasing intensity of the strongest tropical cyclones
● Vecchi and Soden 2007a, Effect of remote sea surface temperature change on tropical cyclone potential intensity
● Vecchi and Soden 2007b, Increased tropical Atlantic wind shear in model projections of global warming


Molto interessante, per cominciare, il primo studio citato (Holland and Bruyère 2013), metto abstract, parte della conclusione e di un capitolo interessante, alcuni grafici dal lavoro e una sintesi mia:
An Anthropogenic Climate Change Index (ACCI) is developed and used to investigate the potential global warming contribution to current tropical cyclone activity. The ACCI is defined as the difference between the means of ensembles of climate simulations with and without anthropogenic gases and aerosols. This index indicates that the bulk of the current anthropogenic warming has occurred in the past four decades, which enables improved confidence in assessing hurricane changes as it removes many of the data issues from previous eras. We find no anthropogenic signal in annual global tropical cyclone or hurricane frequencies. But a strong signal is found in proportions of both weaker and stronger hurricanes: the proportion of Category 4 and 5 hurricanes has increased at a rate of ~25–30 % per °C of global warming after accounting for analysis and observing system changes. This has been balanced by a similar decrease in Category 1 and 2 hurricane proportions, leading to development of a distinctly bimodal intensity distribution, with the secondary maximum at Category 4 hurricanes. This global signal is reproduced in all ocean basins. The observed increase in Category 4–5 hurricanes may not continue at the same rate with future global warming. The analysis suggests that following an initial climate increase in intense hurricane proportions a saturation level will be reached beyond which any further global warming will have little effect.

An ACCI is developed as the difference between the global surface temperatures from ensemble means of model simulations with and without anthropogenic gases included. From this perspective the global warming signal appeared around 1960 and has increased to a current level of ~0.8 °C [as has previously been implied by Meehl et al. (2004, 2007, 2012) and IPCC (2007)]. (...) We conclude that since 1975 there has been a substantial and observable regional and global increase in the proportion of Cat 4–5 hurricanes of 25–30 % per °C of anthropogenic global warming. The increasing proportion of intense hurricanes has been accompanied by a similar decrease in weaker hurricanes and the development of a distinctly bimodal distribution in the proportions of hurricanes in each Saffir–Simpson category (Fig. 8). We suggest that this arises from the capped nature of tropical cyclones to a maximum value defined by the potential intensity, which increases only slightly with global warming. An important finding is that the proportion of intense hurricanes appears to initially increase in response to warming oceans, but then approach a saturation level after which no further increases occur. There is tentative evidence that the saturation level will differ across the tropical cyclone basins and that the global proportion of Cat 4–5 hurricanes may already be near it’s saturation level of ~40–50 %. This has considerable societal implications that are being examined in a companion study.

One curious feature of the observed changes has been their quasi-linear nature (e.g. Fig. 4). Global Cat 4–5 hurricanes have increased in proportion from ~20 % (a third of the proportion of Cat 1–2) in the late 1970’s to be equal to Cat 1–2 at ~40 %. (...) This suggests that the North Atlantic may saturate at 30–35 % proportion of Cat 4–5 hurricanes after which no further increases with global warming will occur. If true, a further maximum increase in North Atlantic Cat 4–5 proportion of ~10 % from the current level of ~25 % (Fig. 5b) may be expected. For the globe the saturation limit may be around 40–50 % proportion of Cat 4–5 hurricanes. (...) The maxima in Cat 4–5 proportions climbs steeply with increasing SST, then appears to reach a saturation level of 40–50 % while both the means and the minima continue to increase. A similar rapid increase to saturation is apparent for the western North Pacific in Fig. 9b, except that here the saturation level is higher at 60–65 %. The other ocean basins are too noisy for explicit analysis, but they appear to fall between the North Atlantic and western North Pacific.

In sintesi: il segnale dell'AGW sui cicloni tropicali non è lineare e non si manifesta tanto nel cambiamento della frequenza annua dei cicloni tropicali globali e dei tifoni quanto nella proporzione fra eventi di debole e di forte intensità. Negli ultimi 35 anni di accelerazione del GW la proporzione di quelli di categoria 4 e 5 è aumentata ad un tasso del 25-30% per ogni grado C di GW mentre quella dei cicloni tropicali di categoria 1-2 è diminuita con lo stesso rateo dando luogo ad un'interessante distribuzione di intensità bimodale che connota un po' tutti i bacini oceanici.
Un risultato importante è che la percentuale di uragani intensi sembra inizialmente aumentare in risposta al riscaldamento degli oceani, per poi avvicinarsi ad un livello di saturazione superato il quale non si verificherebbe più nessun ulteriore aumento. Vi è evidenza sperimentale che il livello di saturazione dovrebbe essere diverso nei vari bacini oceanici e che la proporzione globale di uragani di categoria 4-5 potrebbe già essere vicina al suo livello di saturazione del ~ 40-50%.
Sul Nordatlantico ci sarebbe ancora un margine di incremento di questi intensi uragani del 10% (dall'attuale 25% al 35%, il previsto livello di saturazione in questo bacino), mentre sul più caldo e "convettivo" Pacifico boreale occidentale questo margine di incremento dei tifoni di categoria 4-5 sarebbe doppio in considerazione dello stato attuale (attorno al 40%) e del più alto livello di saturazione (attorno al 60-65%).



Dallo studio di Emanuel 2013 (grafici sotto) vediamo come, sulla base di simulazioni mediante i modelli più recenti (CMIP5), il numero di tempeste tropicali globali annue fra oggi e la fine del 21esimo secolo dovrebbe aumentare del 20-25% (passando da circa 85 a circa 105 all'anno), mentre la loro energia globale (Power Dissipation Index PDI) si incrementerebbe di circa il 45%. Il che corrisponderebbe, secondo Emanuel, ad un aumento globale del numero di tempeste tropicali più intense (categoria 3-4-5) del 40%.




Kang and Elsner 2012:
The consensus of TC trends between the two agencies over the period is interpreted as fewer but stronger events since 1984, even with the lower power dissipation index (PDI) in the western North Pacific in recent years.

Elsner et al. 2008 (ancora oggi una delle migliori analisi, perché usa dati satellitari omogenei nel periodo 1981-2006) ci mostra un aumento considerevole della velocità massima dei venti (grafico sotto a sx) delle tempeste tropicali più intense (trend significativo e positivo, a dx nel grafico) e invece un trend nullo per quel che riguarda le tempeste più deboli (parte a sx del grafico).
Inoltre, per quel che concerne il Pacifico boreale occidentale (tabella sotto a dx, riga in basso) notiamo un incremento sia della più alta velocità dei venti raggiunta in media e sia del trend, all'interno del campione del 15% risp. del 10%, del 5%, del 2.5% e dell'1% delle tempeste tropicali più intense.



Vecchi e Soden 2007a e 2007b / GFDL segnalano come si dovrebbero comportare in futuro le tempeste tropicali più intense in funzione degli effetti che il GW indurrà sui "motori" della formazione di questi fenomeni tropicali: il riscaldamento oceanico (previsto in aumento sia sul Pacifico occidentale e Indiano [WPIO], sia sull'Atlantico che sul Pacifico orientale, anche se su quest'ultima area oceanica i dubbi sono ancora parecchi, Vecchi è un "fautore" dell'indebolimento della cella di Walker e del conseguente scivolamento graduale del Pacifico orientale nello stato Nino-like, vedi per es. qui e qui), l'umidità relativa (prevista in aumento sul WPIO ma in diminuzione sull'Atlantico) e il wind shear (previsto in aumento sul WPIO ma in diminuzione sia sull'Atlantico che sul Pacifico orientale, di nuovo in quest'ultimo caso con più di un dubbio). L'effetto complessivo meno incerto è il contributo positivo sul WPIO. Da notare come l'indice potenziale di generazione di questi intensi fenomeni risulterebbe massimo proprio sul Pacifico occidentale.





E chiudiamo, quindi,  il cerchio tornando ad Haiyan:






Infine uno schema che ho preparato per una conferenza e che riassume la compresenza dei 3 fattori concomitanti (condizione economica generale di contorno, uso del territorio, cambiamento climatico) nell'esacerbare la gravità di una catastrofe naturale provocata da inondazioni di origine meteorologica come quella causata dal tifone filippino dello scorso novembre:




2 commenti:

  1. bellissimo post..
    tematica complessa nell'analisi ma poi comprensibilissima nella drammaticità dei dati..
    stiamo scaldando il motore di un'auto in corsa che non si arresterà mai..e mai si fonderà..ma cuocerà a puntino i tizi nell'abitacolo..
    un saluto :)

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    1. Grazie mille dell'apprezzamento.
      UN saluto anche a te!

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