L'eccezione che conferma la regola

Ritorniamo sulla presunta anomalia climatica che connota l'Antartide. Mentre il mondo si sta scaldando incessantemente e senza che la famigerata "pausa", fintanto che era ancora viva e combatteva, abbia potuto scalfire minimamente la tendenza generale, ci sono regioni che sembrano sfuggire a questa regola.  E l'Antartide sembra appartenere a questa categoria di outliers. O no?
Intendiamoci: in un sistema così complesso come è il nostro pianeta, è ovvio che l'andamento termico globale sia il frutto di tanti andamenti regionali che "viaggiano" con ritmi differenti. Ci sono zone che si scaldano molto più rapidamente rispetto alla media globale e altre che lo fanno più lentamente. E ci sono persino aree - molto poche, invero - che non sembrano scaldarsi e presentano trend piatti o addirittura leggermente negativi, pur se poco significativi. Ne avevamo già parlato qui.  È la conseguenza della variabilità interna sovrapposta al trend forzato da fattori di spinta esterni.
E in fondo, anche in questo caso, possiamo parlare di eccezioni che non fanno altro che confermare la regola.

Tuttavia -  chissà poi perché - l'Antartide (invece che per es. la regione nordatlantica a sud della Groenlandia, area soggetta, come visto, a leggero trend termico negativo) sembra sempre affascinare i bravi raccoglitori artigianali di ciliegie che si beano delle loro risorse cognitive limitate al punto da ricavarne e produrre uniche, originali e sublimi marmellate con la gustosa missione ideologica di fare marmellata della scienza del clima. A volte, però, può essere divertente coglierli con le dita nella loro stessa dolce accozzaglia.

Il post è suddiviso in due parti: la prima è dedicata ai trend termici nella regione antartica, la seconda alle ragioni specifiche che spiegano l'andamento in quella particolare area del pianeta.
Consiglio la (ri)lettura di questo vecchio post dedicato proprio a quella zona e questo post (già segnalato) sul riscaldamento regionale.


Trend termici

Dagli anni '50 del secolo scorso, come si vede, sono positivi in tutte le ricostruzioni

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L'immagine sopra mostra 9 diverse ricostruzioni delle temperature dell'intero continente antartico con sovrapposti i trend delle singole stazioni (i cerchi).

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Il grafico sopra mostra il trend positivo, ma evidenzia pure come in Antartide ci sia anche molta variabilità interna, evidente dalle vistose fluttuazioni interannuali delle temperature.

Qui sotto, invece, i trend di 11 dataset dal 1979 (sono aggiunte le due ricostruzioni satellitari delle AVHRR e delle MSU, che però, è bene ricordare,  misurano le temperature di un profilo verticale di atmosfera e sono quindi difficilmente confrontabili con le temperature di superficie):

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La Penisola Antartica e l’Antartide Occidentale mostrano ancora  trend positivi, ma si vede come diverse parti dell'Antartide Orientale (in particolare a est del mare di Ross, fra i 180 e i 90 gradi est, e a est del mare di Weddell, fra i 0 e i 30 gradi ovest) abbiano invece trend negativi. E nel complesso, si nota come il trend sia meno marcato ed omogeneo, rispetto all'arco temporale più lungo.


Cause specifiche

L'Antartide subisce come altrove l'influenza sul lungo periodo dei forcing radiativi e degli associati feedback, ma in nessun altra regione del pianeta come qui la combinazione di geografia, morfologia, condizioni climatiche e meteorologiche li rende così particolari.
Inoltre siamo anche in una regione dove, come visto, la variabilità interna è particolarmente pregnante, al punto che questa è una delle aree dove il segnale del forcing radiativo da gas serra emerge più tardi, soprattutto nelle aree marginali del continente, laddove il mixing verticale è forte.

1)  Forcing radiativi
Accumulo di gas serra, ma anche riduzione dell'ozono stratosferico giocano un ruolo importante qui. Per quel che riguarda il primo fattore, contrariamente a quanto si legge in giro, occorre rimarcare come l'Antartide sia l'area con il forcing radiativo della CO2 più debole. Vediamo perché.

1.1) CO2
Il forcing radiativo all’aumento della CO2 è maggiore:
. in regioni dove c’è meno vapore acqueo e nubi il cui spettro di assorbimento in parte si sovrappone a quello della CO2;
. nelle regioni calde dove è maggiore l’emissione nell’IR;
. in aree a bassa elevazione dove il percorso atmosferico è più lungo.
L’Antartide (in particolare la sua parte più interna) ha pochissimo vapore acqueo ma la sua superficie è anche molto fredda (persino più fredda che la stratosfera!) ed ha oltre 3000 metri di quota. Per questo, quella è proprio la regione con il forcing radiativo della CO2 più basso di tutto il globo: i due ultimi fattori sono nettamente prevalenti sul primo.
Recentemente è uscito un lavoro molto interessante a tal proposito. È in open access, ne metto qui l'abstract e una figura dal paper che rappresenta l'effetto serra medio annuo della CO2:

❝CO2 is the strongest anthropogenic forcing agent for climate change since preindustrial times. Like other greenhouse gases, CO2 absorbs terrestrial surface radiation and causes emission from the atmosphere to space. As the surface is generally warmer than the atmosphere, the total long-wave emission to space is commonly less than the surface emission. However, this does not hold true for the high elevated areas of central Antarctica. For this region, the emission to space is higher than the surface emission; and the greenhouse effect of CO2 is around zero or even negative, which has not been discussed so far. We investigated this in detail and show that for central Antarctica an increase in CO2 concentration leads to an increased long-wave energy loss to space, which cools the Earth-atmosphere system. These findings for central Antarctica are in contrast to the general warming effect of increasing CO2.

1.2) Riduzione dell'ozono stratosferico
Il cambiamento climatico osservato in Antartide non dipende prioritariamente dal solo forcing radiativo dato dall'accumulo di CO2: le variazioni nell'ozono, in particolare proprio in quel luogo, hanno un impatto raffreddante durante l'estate australe (vedi 3).

2) Feedback
L'Artico è un oceano circondato dalla terra mentre l’Antartide è, al contrario, una terra circondata dall’oceano. Una parte consistente del più forte riscaldamento nell’Artico (laddove invece il forcing radiativo è piccolo) è dovuta al feedback dell’albedo del ghiaccio; questo feedback agisce sulle regioni lasciate scoperte in estate e rende la risposta climatica molto forte soprattutto durante la stagione fredda. In Antartide, invece, il ritiro dei ghiacci estivi è limitato dalla terraferma che, in buona parte (soprattutto nell'Antartide Orientale), resta comunque fredda abbastanza da mantenere la copertura ghiacciata. Un fattore previsto già molti decenni fa.

3) Variabilità interna
Una parte di questa è stata forzata dal punto 1.2 e forse anche dal punto 1.1. La riduzione di ozono stratosferico ha contribuito ad aumentare il modo anulare meridionale (AAO), il principale pattern di circolazione atmosferica delle latitudini medio-alte australi, il fratello di quello boreale (ovvero l'AO). Il meccanismo è abbastanza complesso, ma comporta interazioni chimico-radiative fra perdita di ozono e risposta dinamica atmosferica. Meno ozono durante la stagione estiva australe implica un minor assorbimento di radiazione UV e dunque un raffreddamento della bassa stratosfera, con conseguente rinforzo del vortice polare e aumento del modo di circolazione anulare. Un aumento dell'AAO implica (e ha causato, soprattutto in estate ed autunno australi) un leggero riscaldamento delle zone periferiche (in particolare la Penisola) a causa dell'incremento delle correnti atmosferiche occidentali che circondano il continente, ma soprattutto un raffreddamento di gran parte del continente, che viene quasi isolato dal resto.
Parallelamente, una parte del forte trend al riscaldamento nella parte più interna dell'Antartide Occidentale in inverno/primavera è legato al riscaldamento del Pacifico tropicale centrale.
L'ENSO, da par suo, è in grado di influenzare la corrente circumpolare australe, rafforzandola e contraendola a latitudini maggiori quando è nella sua fase di La Nina e invece indebolendola e allargandola verso latitudini più basse in caso di El Nino.

Insomma: decisamente l'eccezione che conferma la regola.

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Update 2/6:
Questo nuovo lavoro mostra, partendo dai dati osservati, quanto già sappiamo dai modelli ovvero il riscaldamento degli oceani intorno all'Antartide è un fenomeno che richiede secoli a causa del continuo upwelling di acque di profondità che vengono portate verso nord, la risposta veloce ai forcing radiativi si vede prima di tutto sulle aree di terra ed in Artico ma le aree di oceano soggette ad upwelling come in Antartide ed in parte anche il nord atlantico si scaldano molto poco ed eventualmente in caso di cambiamenti nella circolazione oceanica neppure sul lungo termine come può capitare nel nord Atlantico.

La maggior parte del calore viene accumulata intorno a 40-45°S (vedi fig. sotto a sx). L'oceano assorbe molto calore tra 50-65°S ma viene poi trasportato verso nord con il massimo accumulo intorno a 45°S ma anche più a nord verso l'equatore: (vedi fig. sotto a dx):

Lo scarso (assente dal 1982) riscaldamento degli oceani intorno all'Antartide e la sua variabilità multi-decennale va dunque considerato in sovrapposizione a questo estremamente lento riscaldamento di lungo termine.

Questa è la risposta veloce e lenta del GW secondo un lavoro di Held et al. 2010: