Molte cose possono cambiare le temperature sulla Terra: un vulcano erutta, avvolgendo la Terra con una foschia luminosa che blocca la luce solare, e le temperature scendono; i gas serra intrappolano il calore nell’atmosfera, e le temperature salgono. Dal 1650 al 1710, le temperature in gran parte dell’emisfero settentrionale precipitarono quando il Sole entrò in una fase di quiete chiamata ora Minimo di Maunder. Durante questo periodo, pochissime macchie solari apparvero sulla superficie del Sole, e la luminosità complessiva del Sole diminuì leggermente. Già nel mezzo di un periodo più freddo della media chiamato Piccola Era Glaciale, l’Europa e il Nord America entrarono in un profondo gelo: i ghiacciai alpini si estesero sui terreni agricoli delle valli; il ghiaccio marino si insinuò a sud dell’Artico; e i famosi canali dei Paesi Bassi si congelarono regolarmente – un evento che oggi è raro.
L’impatto del minimo solare è chiaro in questa immagine, che mostra la differenza di temperatura tra il 1680, un anno al centro del minimo di Maunder, e il 1780, un anno di normale attività solare, come calcolato da un modello di circolazione generale. Il blu profondo attraverso il Nord America orientale e centrale e l’Eurasia settentrionale illustra dove il calo della temperatura è stato il più grande. Quasi tutte le altre aree terrestri erano anche più fredde nel 1680, come indicato dalle diverse tonalità di blu. Le poche regioni che sembrano essere state più calde nel 1680 sono l’Alaska e l’Oceano Pacifico orientale (a sinistra), l’Oceano Atlantico settentrionale a sud della Groenlandia (a sinistra del centro), e a nord dell’Islanda (in alto al centro).
Se l’energia del Sole è diminuita solo leggermente, perché le temperature sono calate così gravemente nell’emisfero settentrionale? Il climatologo Drew Shindell e i colleghi del Goddard Institute for Space Studies della NASA hanno affrontato questa domanda combinando le registrazioni delle temperature ricavate dagli anelli degli alberi, dalle carote di ghiaccio, dai coralli e dalle poche misurazioni registrate nella storia, con un modello informatico avanzato del clima della Terra. Il gruppo ha prima calcolato la quantità di energia proveniente dal Sole durante il minimo di Maunder e ha inserito le informazioni in un modello di circolazione generale. Il modello è una rappresentazione matematica del modo in cui vari sistemi terrestri – la temperatura della superficie dell’oceano, i diversi strati dell’atmosfera, l’energia riflessa e assorbita dalla terra, e così via – interagiscono per produrre il clima.
Quando il modello ha iniziato con la diminuzione dell’energia solare e ha restituito temperature che corrispondevano al record paleoclimatico, Shindell e i suoi colleghi sapevano che il modello stava mostrando come il minimo di Maunder potrebbe aver causato il calo estremo delle temperature. Il modello ha mostrato che il calo della temperatura era legato all’ozono nella stratosfera, lo strato dell’atmosfera che si trova tra 10 e 50 chilometri dalla superficie terrestre. L’ozono si crea quando la luce ultravioletta ad alta energia del Sole interagisce con l’ossigeno. Durante il Minimo di Maunder, il Sole emetteva meno luce ultravioletta forte e quindi si formava meno ozono. La diminuzione dell’ozono ha influenzato le onde planetarie, le gigantesche ondulazioni nella corrente a getto che siamo abituati a vedere nelle previsioni del tempo in televisione.
Il cambiamento delle onde planetarie ha portato l’Oscillazione Nord Atlantica (NAO) – l’equilibrio tra un sistema permanente di bassa pressione vicino alla Groenlandia e un sistema permanente di alta pressione al suo sud – in una fase negativa. Quando la NAO è negativa, entrambi i sistemi di pressione sono relativamente deboli. In queste condizioni, le tempeste invernali che attraversano l’Atlantico generalmente si dirigono a est verso l’Europa, che sperimenta un inverno più rigido. (Quando la NAO è positiva, le tempeste invernali si dirigono più a nord, rendendo gli inverni in Europa più miti). I risultati del modello, mostrati sopra, illustrano che la NAO era più negativa in media durante il minimo di Maunder, e l’Europa è rimasta insolitamente fredda. Questi risultati corrispondono al record paleoclimatico.
Con la creazione di un modello che potrebbe riprodurre le temperature registrate nei record paleoclimatici, Shindell e colleghi hanno raggiunto una migliore comprensione di come i cambiamenti nella stratosfera influenzano i modelli meteorologici. Con una tale comprensione, gli scienziati sono meglio preparati a capire quali fattori potrebbero influenzare il clima della Terra in futuro. Per saperne di più su come le antiche registrazioni di temperatura sono utilizzate per migliorare i modelli climatici, vedi Paleoclimatologia: Capire il passato per prevedere il futuro, la puntata finale di una serie di articoli sulla paleoclimatologia sull’Earth Observatory.
- Altra lettura:
- Ghiacciai, vecchi maestri e Galileo: The Puzzle of the Chilly 17th Century, di Drew Shindell al NASA Goddard Institute for Space Studies.
Mappa adattata da Shindell et al., 2001, copyright AAAS 2001. Termini e condizioni d’uso per il materiale copyright AAAS: I lettori possono visualizzare, sfogliare e/o scaricare il materiale solo per scopi di copia temporanea, a condizione che questi usi siano per scopi personali non commerciali. Ad eccezione di quanto previsto dalla legge, questo materiale non può essere ulteriormente riprodotto, distribuito, trasmesso, modificato, adattato, eseguito, visualizzato, pubblicato o venduto, in tutto o in parte, senza previa autorizzazione scritta dell’editore.