Cicloni tropicali

Molte delle ipotesi sulle ragioni della transizione verso un clima equo si concentrano sulla capacità dell’oceano di trasportare il calore alle alte latitudini. Se l’oceano fosse in grado di trasportare più calore dai Tropici ai poli, la temperatura nelle alte latitudini aumenterebbe, mentre le basse latitudini rimarrebbero all’incirca alla stessa temperatura. Secondo Kerry Emanuel (2002), la quantità di miscelazione verticale che si verifica neloceano controlla l’entità del trasporto di calore oceanico. Pertanto, se la miscelazione aumentasse, l’oceano trasporterebbe più calore alle latitudini settentrionali. Di conseguenza, Emanuel suggerisce che i cicloni tropicali più frequenti potrebbero aver ingrandito la miscelazione ad un livello abbastanza alto da aver causato il clima equo.

I cicloni tropicali causano la miscelazione verticale nell’oceano. (Immagine gentilmente concessa dal National Park Service)

Gli scienziati hanno osservato che gli uragani causano turbolenze nell’oceano e, di conseguenza, istigano la miscelazione di diversi strati d’acqua (Emanuel, 2002). Pertanto, se un meccanismo causasse la formazione di più uragani, l’oceano sarebbe mescolato più frequentemente.Durante il massimo termico Paleocene-Eocene, le concentrazioni di gas serra erano più alte dei livelli moderni (Sluijs, 2006). Questi gas potrebbero aver costretto le temperature a salire, più evaporazione a verificarsi, e la quantità di vapore acqueo nell’aria per aumentare. Sia la temperatura più elevata che l’aumento dell’umidità nell’atmosfera promuoverebbero la formazione di più cicloni tropicali. Questo sviluppo farebbe sì che l’oceano si mescoli di più e aumenterebbe il trasporto del calore oceanico nella circolazione termoalina (THC), la circolazione su larga scala guidata dai gradienti di densità oceanica.

Perché il THC dovrebbe portare acqua calda ai poli? Differenze di densitàguidare la circolazione. Più l’acqua è fredda e più salata, più è densa. Poiché un densefluid si stabilirà all’equilibrio sotto un altro fluido che è meno denso, l’acqua fredda e salata vorrà affondare sul fondo dell’oceano, mentre l’acqua calda e fresca vorrà salire sulla superficie. Pensa all’olio e all’acqua. Se sono mescolati insieme in un contenitore, l’olio alla fine galleggerà verso l’alto, mentre l’acqua affonderà verso il basso perché è più densa dell’olio. Questo processo spiega le basi del THC. L’acqua fredda e salata affonda sul fondodell’oceano nell’Oceano Atlantico settentrionale. Poiché quest’acqua libera uno spazio sulla superficie, l’acqua da sud deve spostarsi lungo la superficie dell’oceano per prendere posto.Allo stesso modo, quest’acqua da sud deve essere sostituita, quindi l’acqua dalle profondità dell’oceano arriva in superficie ai Tropici e si riscalda mentre raggiunge la superficie. Perchéè poi caldo, quest’acqua può galleggiare sopra gli strati più freddi sotto di essa fino a raggiungere il Nord Atlantico, diventa di nuovo freddo e affonda per riavviare il ciclo.

La circolazione termoalina è determinata dalle differenze di densità. (Immagine per gentile concessione del National Environmental Satellite, Data, and Information Service)

La miscelazione verticale nei Tropici da parte dei cicloni tropicali può influenzare il THC e aumentare il trasporto di calore oceanico perché ridistribuisce l’acqua in modi che si traducono in acqua fredda e salata che si trova in cima all’acqua calda e fresca. In questa situazione, l’acqua vuole riorganizzarsi per disperdere il calore dall’acqua calda in profondità e per consentire a questa acqua meno densa di tornare ad essere in cima all’acqua più densa e fredda. Inoltre, a causa della miscelazione, i cicloni tropicali sono spesso seguiti da scie fredde sulla superficie del mare, il che significa che le macchie di acqua fredda dall’oceano profondo salgono in superficie. Per tornare alle condizioni normali, un afflusso netto di calore deve verificarsi sulla superficie del mare e tale afflusso deve essere bilanciato dall’esportazione laterale da parte dell’oceanonel lungo periodo (Emanuel, 2002). La seguente equazione spiega questa correlazione tra miscelazione verticale e flusso di calore laterale:

F ~ P2/3B2/3

dove F è il flusso di calore laterale dall’oceano, P è la potenza spesa nella miscelazione verticale e B è il gradiente di galleggiabilità totale sulla superficie del mare. Quando si verifica la miscelazione, il gradiente di galleggiabilità aumenta. Pertanto, aumenta anche il flusso di calore laterale. Questo fatto significa che la miscelazione favorisce il flusso di calore dai Tropici ai poli lungo la superficie del mare per ridistribuire adeguatamente l’acqua in base alla sua densità. Quindi, se la frequenza dei cicloni tropicali aumentasse, anche la miscelazione aumenterebbe e molto più calore raggiungerebbe le alte latitudini. Questo scenario potrebbe portare alla formazione di un clima equo.

L’uragano Bonnie ha lasciato una scia di acqua fredda nel 1998. (Immagine gentilmente concessa da Nasa)

Questa teoria sembra quindi essere una spiegazione plausibile per climi equabili. Spiega come le alte latitudini sono diventate più calde mentre le basse latitudini non sono cambiate drasticamente. Afferma che i cicloni tropicali hanno causato una miscelazione più verticale, che ha aumentato il flusso di calore laterale verso i poli. Questo maggiore flusso di calore ha riscaldato i poli senza influenzare la temperatura nei Tropici. Finché l’ipotesi iniziale che più cicloni tropicali aumenterebbero la miscelazione verticale tiene, la teoria di Emanuel sembra fornire una spiegazione ragionevole per il clima equabile dell’Eocene.

Ulteriori indagini su questa teoria, tuttavia, rivelano che la teoria di Emmanuel non descrive accuratamente il modo in cui i cicloni tropicali influenzano il clima. Mentre i cicloni aumentano l’OHT, il calore non raggiunge i poli e, quindi, sembra improbabile che i cicloni tropicali abbiano causato il riscaldamento sostanziale dei poli (Sriver e Huber, 2007). Inoltre, il lavoro di Jansen e Ferrari rivela che i cicloni tropicali in realtà causano il flusso di calore verso l’equatore e riducono la quantità che scorre verso i poli (2009). Per saperne di più su questi altri studi, clicca qui.