Flanella nordatlantica

Sarò d'accordo con l'analisi sul presunto slowdown dell'AMOC effettuata da Rahmstorf? si chiedeva ocasapiens un paio di settimane fa, rammaricandosi della mia attuale propensione a flâner come un flâneur invece che indossare la flanella, quella calda e ruvida di tessuto scozzese, e imbarcarmi per le Fær Øer ad indagare.

❝Stefan Rahmstorf recensisce una manciata di paper sul raffreddamento dell'Atlantico attorno alla Groenlandia, come previsto dai modelli di riscaldamento globale, e sulle conseguenze: indebolimento dell'AMOC (Atlantic Meridional Overturning Circulation), rallentamento della corrente del Golfo e riscaldamento nel nord-ovest dell'Atlantico. Rahmstorf spiega quali dati (coralli ecc.) e osservazioni hanno confermato i modelli, e prevede che

For the future, we have every reason to expect that both things will continue: the long-term weakening trend due to global warming, and short-term natural variability. When both work in the opposite direction, the AMOC will strengthen again for a while. When both work in the same direction, record cold in the subpolar Atlantic may result, like last year.

Sì, direi che sono più o meno d'accordo, e ci mancherebbe che non lo sia (con uno come lui, poi...) senza proporre robuste e sostanziate contro-evidenze.
Più o meno, però.

Più: perché in fatto di simulazioni effettuate sulla scorta di quel che la fisica ci dice, effettivamente ci si aspetta un graduale rallentamento della circolazione oceanica con il crescere del riscaldamento globale. Altri studi prevedono, in risposta al riscaldamento globale futuro, un indebolimento nell'ampiezza e un accorciamento nel periodo della sua variabilità inter-decennale.
Un rafforzamento dell'AMOC induce questo tipico pattern dipolare delle temperature superficiali oceaniche (SST), il contrario invece sarebbe un segnale di indebolimento dell'AMOC:

Zhang 2008

Tenete d'occhio l'immagine sopra perché ci tornerò dopo, in particolare il gyre subpolare, che, in caso di rafforzamento dell'AMOC, si indebolirebbe e riscalderebbe.

Saba et al. 2016

Ma intanto torniamo alle simulazioni: Sulle regioni subpolari del Nordatlantico ci si aspetta quindi un riscaldamento molto meno marcato e assai più lento rispetto a gran parte delle altre aree del globo, un po' come nell'oceano australe attorno all'Antartide, a sud della Corrente Circumpolare Antartica, area fortemente soggetta a continuo upwelling di acque di profondità (vedi fig. sopra, ellisse e box blu, ne ho parlato anche qui nell'update). In caso di cambiamenti nella circolazione oceanica, il riscaldamento sul Nordatlantico settentrionale non è atteso neppure sul lungo termine, fra l'altro.
Vedi figure sotto (e anche qui): le prime mostrano le aree nelle quali il segnale del forcing radiativo emerge per primo sul rumore di fondo e quelle in cui emerge solo più tardi; le seconde mostrano dove si vede per primo la risposta veloce ai forcing radiativi (aree di terra ed Artico) e quella più lenta (gran parte del resto del pianeta, ad eccezione del Nordatlantico).

Hawkins and Sutton 2011

Held et al. 2010

Meno: perché in fatto di ricostruzioni, queste evidenze non sono ancora del tutto omogenee, ci sono studi che mostrano come l'oscillazione nel corso dell'ultimo secolo non mostri un trend chiaramente distinguibile dalla variabilità inter-annuale e soprattutto multi-decennale.
E anche perché il focus sull'ultimo decennio e sugli ultimi 2-3 anni, mi pare stia dando adito ad interpretazioni un po' affrettate. Mi spiego meglio.

Le osservazioni dirette e continue del flusso di correnti che trasportano acqua calda da sud verso nord lungo l'oceano non hanno più di un buon decennio di vita: il sistema di monitoraggio RAPID poco più a nord del Tropico del Cancro è stato messo in esercizio nel 2004, prima ci si basava sostanzialmente sulle osservazioni da navi che coprono all'incirca gli ultimi 50 anni. Più a nord, alle medie latitudini, pure da poco più di un decennio ci basa sulle osservazioni della flotta Argo. Nell'ultimo decennio si è osservato un trend negativo di circa 0,5 Sv/y (circa il 20% in meno), un valore più rapido di 10 volte rispetto a quanto i modelli prevedono in risposta all'andamento climatico generale ma che molto probabilmente - visto il relativamente breve lasso di tempo - ha però ancora in sé una importante componente di variabilità interna. Ne è parziale dimostrazione, la forte oscillazione subita fra il 2009 e il 2010, un riduzione dell'AMOC del 30% al di fuori di qualsiasi variabilità inter-annuale prevista dai modelli e completamente spiegabile con il forcing atmosferico dettato da una circolazione retrograda dei venti sul Nordatlantico condizionata dal record negativo della NAO e che ha anche prodotto il record dello shift a latitudini più basse del limite settentrionale della corrente del Golfo circa 1-2 anni dopo (vedi grafico sotto).

In questo lavoro si trova un'esauriente spiegazione di come varia la risposta della circolazione oceanica alla NAO, attraverso una modifica della circolazione delle principali correnti marine tra le regioni subpolari e subtropicali. Qui sotto qualche immagine che spiega le conseguenze della condizione NAO+ su (in alto a sx, risp in basso a sx) flussi di calore latente e sensibile, diretti esternamente rispetto all'oceano, e anomalie nel trasporto meridionale di calore in oceano, e (a dx) su circolazione oceanica ed atmosferica con associate SST, gyres indotti e influenza su AMOC.

Gli ultimi tre inverni hanno avuto forte zonalità al di sopra del Nordatlantico tra circa i 50 e i 60°N, con una NAO molto positiva e da record nell'inverno 2014/15; quello antecedente invece la zonalità era un poco più bassa rispetto al pattern da NAO+ ma comunque da record in diverse aree, la forte zonalità ha contribuito alla perdita di calore dall'oceano verso l'atmosfera, raffreddando non poco il Nordatlantico nelle regioni subpolari a sud della Groenlandia (vedi dopo).

Tuttavia mentre la NAO+ raffredda l'oceano su scale inter-annuali, l'opposto potrebbe essere valido su scale decennali e come mostra questo studio, il calo della NAO negli anni 2000 ha portato una variazione nelle correnti oceaniche che a sua volta favorisce con un poco di lag un raffreddamento su scala decennale di quella stessa area:

Potrebbe essere iniziato un raffreddamento anche su scale temporali decennali (ovviamente tutto questo al netto del riscaldamento globale e tenendo in considerazione che l'attuale ampia anomalia è stata anche favorita dalla forte zonalità degli ultimi tre inverni). 

Quello che suggerisce un possibile cambio di fase è la somiglianza con quanto avvenuto a fine anni '60: questo studio descrive quanto avvenuto in quel periodo.

Nel Nordatlantico è in corso un aggiustamento delle gyres oceaniche avviato dall'inverno 2013/14, se poi questo proseguirà come allora nessuno ancora lo può sapere. 

Il pattern degli ultimi tre inverni ha fortemente rafforzato i venti climatologici (vedi immagine qui sopra) sia a latitudini extra-tropicali, dove si è formato il blob freddo, che nei subtropici (ma non a ridosso delle coste americane) e questo ha finito per generare il tipico pattern dipolare simile a quello che si formerebbe in risposta ad un indebolimento dell'AMOC (vedi sopra): riscaldamento delle SST al largo delle coste nordamericane indotto da un indebolimento della fredda corrente profonda di ritorno che scende verso sud nella parte occidentale dell'Atlantico, con associato shift verso nord della corrente del Golfo e parallelamente rafforzamento del gyre subpolare e raffreddamento delle SST nella specifica regione nordatlantica con emersione del blob freddo.

Infine, anche questo recente studio, fra le altre cose, supporta la teoria che le variazioni nell'AMOC sono a loro volta una risposta quasi istantanea al forcing atmosferico; la parte tropicale richiede anche un coupling atmosfera-oceano in cui le anomalie generate nelle regioni extra-tropicali si propagano verso l'equatore tramite il feedback vento-evaporazione-SST (WES feedback): un'anomalia positiva delle SST aumenta la convezione e riduce gli alisei a sud-ovest delle stesse anomalie positive delle SST, riscaldando l'oceano e propagando l'anomalia verso l'equatore.

Bottomline: concordo a grandi linee con l'analisi di Rahmstorf, ma prima di liberarmi della flanella, attenderei altre evidenze che siano in grado di allontanare ulteriormente il rischio remoto del falso positivo.

In sostanza: nonostante le apparenti concordanze con gli scenari previsti in risposta al riscaldamento globale, la l'ipotesi nulla circa il ruolo prioritario generato dalla variabilità interna (e dal forcing atmosferico) nel causare la comparsa del blob freddo nordatlantico non la scarterei ancora, vista la ancora troppo corta serie di osservazioni continue e il ruolo preminente del forcing atmosferico. Ciò non toglie il fatto che potrebbe benissimo essere, come suggerisce Rahmstorf, una spia della sovrapposizione di un fenomeno lento e graduale (indebolimento dell'AMOC in risposta al GW) e di una contingenza rapida e improvvisa (variabilità interna). 

Maybe both are now working in the same direction...