Svelare l’impatto delle fasi di trasformazione delle nuvole sui cambiamenti climatici
Le nuvole svolgono un ruolo cruciale nella regolazione del clima terrestre: riflettono la radiazione solare di nuovo nello spazio per evitare un eccessivo riscaldamento e intrappolano la radiazione infrarossa per mantenere un clima stabile. Tuttavia, il riscaldamento globale può alterare le proprietà delle nuvole, creando un circolo di retroazione che amplifica o attenua le variazioni di temperatura. «Questo circuito di retroazione, la “retroazione delle nuvole”, è la principale fonte di incertezza nelle proiezioni dei modelli sulla sensibilità del clima terrestre ai cambiamenti dell’anidride carbonica atmosferica», afferma Casey Wall, coordinatore del progetto CPFC e assistente alla cattedra di meteorologia presso l’Università di Stoccolma. Questa ricerca, intrapresa con il supporto del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, si è proposta di colmare questa lacuna nella climatologia con lo sviluppo di metodi quantitativi per comprendere uno dei principali meccanismi fisici che determinano la retroazione delle nuvole.
Quantificare la retroazione delle nuvole
Il progetto CPFC si è concentrato sulla quantificazione della retroazione radiativa prodotta dalla trasformazione delle particelle di ghiaccio delle nuvole in goccioline liquide con il riscaldamento dell’atmosfera. La ricerca ha rivelato che queste variazioni rappresentano circa il 19 % della retroazione delle nuvole complessiva nei modelli climatici. La conversione da ghiaccio a liquido fa sì che le nuvole diventino otticamente più spesse, riflettendo così una maggiore quantità di radiazione solare nello spazio. In passato si riteneva che queste variazioni di opacità delle nuvole fossero un meccanismo di retroazione negativa potenzialmente potente ma estremamente incerto, in grado di ridurre la sensibilità del clima alle variazioni dei livelli di CO2 atmosferica. «Il progetto CPFC ha scoperto che questo meccanismo di retroazione non è così forte come ipotizzato in precedenza. Fornisce quindi un’altra linea di evidenza che la retroazione delle nuvole non attenuerà in modo sostanziale il futuro riscaldamento climatico. Ciò si ripercuote sulla progettazione delle politiche sulle emissioni di carbonio future», spiega Wall.
Sviluppo di strumenti avanzati per i modelli climatici
Per giungere a queste scoperte, il progetto ha sviluppato prodotti innovativi di dati satellitari e modelli climatici che tracciano l’altitudine, lo spessore ottico e la composizione delle nuvole, differenziando tra ghiaccio e liquido in cima alle nuvole. Un progresso fondamentale è stato lo sviluppo di una nuova tecnica matematica che utilizza questi dati per misurare gli effetti della conversione del ghiaccio in liquido sulle proprietà radiative delle nuvole. Il progetto CPFC ha anche migliorato il Pacchetto di simulazioni delle osservazioni del Cloud Feedback Model Intercomparison Project (CFMIP), noto come software COSP, un pacchetto open-source ampiamente utilizzato nella modellazione climatica. Il sistema simula le osservazioni satellitari da nuvole generate da modelli, consentendo un confronto diretto tra le simulazioni e i dati satellitari reali. CPFC ha ampliato le funzionalità di COSP incorporando nuove variabili rilevanti per le fasi di transizione delle nuvole. Il progetto ha inoltre collaborato con il team di scienza satellitare di MODIS per creare variabili equivalenti in un set di dati osservazionali. Oltre a contribuire ai prodotti di dati satellitari e al software di modelli climatici, il progetto ha sviluppato tecniche di analisi che sono state rese disponibili gratuitamente alla comunità scientifica per approfondire le interazioni tra nuvole e clima.
Direzioni future della climatologia
CPFC ha fatto passi da gigante nel dipanare le complessità della retroazione delle nuvole e dei suoi effetti sulla sensibilità del clima globale. Sulla scia del successo del progetto, i ricercatori stanno ora applicando la struttura sviluppata a un’altra area fondamentale della climatologia. «Attualmente stiamo adattando i metodi sviluppati in CPFC per studiare la forzatura radiativa dei cambiamenti climatici, causata dalle interazioni tra l’inquinamento da aerosol particolare e le nuvole. Questa rimane una delle maggiori incertezze della climatologia», aggiunge Wall. La comprensione di queste interazioni è fondamentale per affinare le proiezioni climatiche e orientare le future decisioni politiche.
Parole chiave
CPFC, retroazione delle nuvole, cambiamenti climatici, riscaldamento globale, modelli climatici
