I cambiamenti climatici. Prof.Giampiero Maracchi Direttore Istituto di Biometeorologia -CNR

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1 I cambiamenti climatici Prof.Giampiero Maracchi Direttore Istituto di Biometeorologia -CNR

2 Bilancio Radiativo Bilancio Radiativo su scala globale alla superficie e al top dell atmosfera della radiazione solare (short-wave radiation) e della radiazione planetaria (long-wave radiation)

3 Top dell Atmosfera 2000 media annuale [W/m^2] Radiazione Solare entrante DSW Radiazione Solare uscente USW Radiazione long-wave uscente ULW Bilancio Netto Top BNT = DSW + USW + ULW

4 Superficie 2000 media annuale [W/m^2] Radiazione short-wave netta NSW Radiazione long-wave netta NLW Bilancio Netto Superficie BNS = NSW + NLW Bilancio Netto Atmosfera BNA = BNT - BNS

5 Distribuzione dei campi di pressione INVERNO ESTATE

6 Aumento delle Temperatura superficiale del mare

7 Aumento latitudinale del punto di equilibrio radiativo Emisfero Nord Latitudine Anni

8 Circolazione di Hadley e migrazione stagionale della ITCZ La componente meridionale della circolazione globale in atmosfera è generata dalla variabilità della insolazione della superficie terrestre alle diverse latitudini.

9 La circolazione è in generale diretta dall Equatore ai poli alle alte quote e dai poli all Equatore in prossimità della superficie e si presenta organizzata in tre strutture principali: la cella di Hadley nella zona tropicale la cella di Ferrel alle medie latitudini la cella polare alla alte latitudini Nella regione tropicale la convergenza dei rami ascendenti delle celle di Hadley determina l ITCZ: una bassa pressione persistente con conseguente formazione di profondi sistemi nuvolosi convettivi

10

11 Mass streamfunction [1E10 kg/s] (NCEP/NCAR Reanalysis ) Struttura a celle: Hadley, Ferrel e polare La cella di Hadley invernale è sempre più intensa della cella estiva Agli equinozi il sistema riacquista simmetria

12 Migrazione stagionale dei rami discendenti della cella di Hadley Migrazione stagionale dell ITCZ Media zonale 29 N 3 N L ITCZ segue la declinazione del Sole 29 S Profilo meridionale della velocità verticale a 300 hpa in Aprile [cm/s] Eq. Svendrup => inibizione della convezione all Equatore Media delle streamfunction di Gennaio e Luglio [10^10 kg/s] La circolazione media annuale è approssimata dalla circolazione media ai solstizi

13 Clima monsonico + massa continentale Clima monsonico Indonesian Warm Pool + Australia Oceano Oceano Massa continentale La climatologia della cella di Hadley e dell ITCZ è stata analizzata su scala regionale Oceano

14 Mass streamfunction [1E10 kg/s] (NCEP/NCAR Reanalysis ) La circolazione dell emisfero Nord è più intensa rispetto alla media zonale Inverno Bacino del Congo => circolazione anomala all Equatore Estate La cella di Hadley si estende fino a 45 N (Mediterraneo) Meccanismi di Charney => intensità anomala della cella di Hadley

15 Aumento eventi di heat waves Ondate di calore estive 9 giorni consecutivi nel giugno 2002 con Tmax >34 Firenze - Estremo secolare 5 giorni consecutivi nel maggio 2003 con Tmax >30 Firenze - Estremo secolare

16 Aumento eventi di heat waves / ondate di calore estive Lunghezza media di periodi consecutivi con Tmax > 34 C FIRENZE ( ) Giorni Decadi

17 Velocità verticale a 500 hpa [cm/s] SPCZ ITCZ = zona tra i due tropici dove si osserva il massimo del moto convettivo ascendente della circolazione meridionale = zona ove la velocità verticale è massima Sistemi monsonici L ITCZ è molto strutturata e con una ampia stagionalità Atlantico e Pacifico Orientale: ben definita e stabile Africa, India, Sud America, Pacifico Occidentale: più estesa e strutturata ITCZ

18 STORM TRACK Ampiezza delle attività delle perturbazioni in funzione della latitudine e dei mesi Per individuare la forza delle storm tracks utilizziamo la varianza del vento meridionale a 300 mb, calcolata tramite lo scarto di valori distanti 24 h: v 2 = [ v( t + 24h) v( t) dove la media è fatta su tutte le osservazioni temporali disponibili E stata osservata una connessione tra la media stagionale del NAO e le Storm Tracks. In particolare, se il NAO>0 le Storm Tracks sono deviate verso il Nord Europa, mentre se NAO<0 le Storm Tracks sono deviate verso il Mediterrraneo ] 2

19 Riportiamo qui di seguito alcuni esempi di Storm tracks nei casi in cui il NAO >0 e NAO <0. NAO=1.33 NAO=-0.84 NAO=-1.52

20 INVERNO: Storm Track Anomalies in percentuale tra il decennio e AUMENTO DELLE PERTURBAZIONI ENTRANTI NELLA PENISOLA ITALIANA AUMENTO DELL ATTIVITA CICLONICA SOPRA LA REGIONE SCANDINAVA DIMINUZIONE DELLE PERTURBAZIONI SULL INTERA AREA DEL MEDITERRANEO IL DIPOLO DI PRESSIONE (H-AZZORRE, L-ISLANDA) FAVORISCE L AVANZAMENTO DELLE INSTABILITA ATLANTICHE VERSO IL NORD EUROPA DIMINUZIONE DELLE PERTURBAZIONI PASSANTI PER LO STRETTO DI GIBILTERRA E DELL ATTIVITA LOCALE DEL MEDITERRANEO

21 INVERNO: Anomalie di precipitazione in percentuale tra il decennio e LEGGERO AUMENTO DELLE PRECIPITAZIONI SUL VERSANTE OVEST CONSISTENTE DIMINUZIONE DELLE PRECIPITAZIONI SULL INTERO BACINO, IN PARTICOLORE SU QUELLO EST SPOSTAMENTO DELLE PRECIPITAZIONI DAL MEDITERRANEO AL NORD EUROPA

22 INVERNO: Anomalie di geopotenziale (m) tra il decennio e DIMINUZIONE DELLA FORZA DEL DIPOLO DI PRESSIONE (H-AZZORRE, L-ISLANDA) E AUMENTO DELLE ATTIVITA CICLONICHE SUL VERSANTE OVEST DEL MEDITERRANEO SENSIBILE AUMENTO DELLA PRESSIONE SUL MEDITERRANEO IN PARTICOLARE SUL NORD EUROPA, CHE IMPEDISCE ALLE PERTURBAZIONI DI ENTRARE NEL BACINO SPOSTAMENTO DELL ALTA PRESSIONE DELLE AZZORRE VERSO LE ALTE LATITUDINI E CONSEGUENTE SPOSTAMENTO DELLE STORM TRACK VERSO IL NORD EUROPA

23 Aumento evento siccità invernale Aumento della siccità invernale su base secolare ( ) Sequenza media non piovosa invernale 12 Lunghezza media sequenza non piovosa Decennio

24 AUTUNNO: Storm Track Anomalies in percentuale tra il decennio e SPOSTAMENTO DELLE PERTURBAZIONI DAL NORD EUROPA AL BACINO DEL MEDITERRANEO DIMINUZIONE DELLE INSTABILITA DIRETTE VERSO IL NORD EUROPA AUMENTO DELLE INSTABILITA A BASSE LATITUDINI E AUMENTO DELLE PERTURBAZIONI PROVENIENTI DAL NORD OVEST DELL AFRICA AUMENTO DELLE PERTURBAZIONI ENTRANTI NEL BACINO DEL MEDITERRANEO

25 AUTUNNO: Anomalie di precipitazione in percentuale tra il decennio e CONSISTENTE AUMENTO DELLE PRECIPITAZIONI SULL INTERO BACINO E DIMINUZIONE DELLA PIOVOSITA NEI PAESI SCANDINAVI DIMINUZIONE DELLE PRECIPITAZIONI SUL NORD EUROPA AUMENTO DELLE PRECIPITAZIONI SUI PAESI DEL MEDITERRANEO AUMENTO DELLE PERTURBAZIONI SUL CENTRO EUROPA, PROVENIENTI DALL ATLANTICO E PASSANTI PER LA VALLE DEL RODANO

26 AUTUNNO: Anomalie di geopotenziale (m) tra il decennio e DIMINUZIONE DELLA PRESSIONE SUL NORD EUROPA E SUL MEDITERRANEO CON CONSEGUENTE AUMENTO DELLE PRECIPITAZIONI DIMINUZIONE DELLA FORZA DEL DIPOLO DI PRESSIONE (H-AZZORRE, L-ISLANDA) E DIMINUZIONE DELLE ATTIVITA CICLONICHE SUL NORD EUROPA L H DIMINUZIONE DEL NAO E RELATIVO AUMENTO DELLE PRECIPITAZIONI NEL BACINO DEL MEDITERRANEO

27 Aumento delle anomalie positive della temperatura del Mar Mediterraneo

28 Relazione precipitazioni intense e temperatura del mare ( ) Fonte: NCEP-NOAA Pioggia (mm) R2 = Temperatura superficiale C

29 Aumento della frequenza cicloni extratropicali

30 Temperatura del mare 15 settembre 2003 (Fonte: Lamma AVHRR NOAA 4km)

31 Temperatura del mare ed eventi convettivi 24 settembre 2003 (Fonte: Lamma AVHRR NOAA 4km)

32 Evento Carrara 24 settembre 2003 (Fonte: AdB Serchio)

33 Aumento delle piogge intense autunnali Firenze Pisa Numero di giorni Periodo

34 Aumento numero eventi di tempesta in Europa (Dati Munich Re.)

35 Aumento eventi estremi in Italia 9 Numero eventi

36 Perdite assicurate su scala globale

37 Gli impatti sul territorio Le variazioni di frequenza dei giorni con piene in Emilia Romagna per decennio

38 Gli impatti sul territorio Le variazioni di frequenza dei giorni con piene in Toscana per decennio

39 Le variazioni di frequenza dei giorni con piene nelle Marche per decennio

40 Gli impatti sul territorio Le variazioni di frequenza dei giorni con frane in Emilia Romagna per decennio

41 Gli impatti sul territorio Le variazioni di frequenza dei giorni con frane in Toscana per decennio

42 Pericolosità alluvionale a scala comunale Toscana

43 Conclusioni A partire dal 1990 vi è una evidenza della modifica della circolazione generale L energia disponibile nella zona intertropicale è maggiore Le storm tracks hanno modificato il loro percorso Le celle di Hadley d estate tendono ad allungarsi Le precipitazioni nel mediterraneo sono più intense e di breve durata E necessario approfondire gli aspetti relativi alle teleconnessioni

RADIAZIONE SOLARE. 99% dell energia compresa in λ 0.15 4 µ: 9% nell uv (λ < 0.4µ) 49% nel visibile (0.4 < λ < 0.8µ) 42% nell IR (λ > 0.

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