Le recenti inondazioni del gennaio 2023 in California hanno mediato un fenomeno atmosferico di estrema intensità: i fiumi atmosferici.
Queste sono caratterizzate da flussi di umidità molto intensi nella parte bassa dell’atmosfera, cioè nella troposfera (i primi dieci chilometri di atmosfera circa), che scorrono in maniera quasi lineare, come se fossero costretti a seguire il letto di un fiume immaginario.
I fiumi atmosferici sono accompagnati da forti venti e precipitazioni molto intense. In California, dove sono stati originariamente descritti, questi acquazzoni provocano lo straripamento dei fiumi e le mareggiate aggravano le inondazioni lungo le regioni costiere.
Tuttavia, il loro impatto è forte anche in Europa. Il ciclone extratropicale Alex nel 2020 si era diretto verso il nord della Francia e, a sud, ha prodotto un intenso flusso di vapore acqueo attraversando il Mediterraneo dallo Stretto di Gibilterra al sud-est della Francia e a nord-ovest dall’Italia. Questo fiume atmosferico, rafforzato dall’evaporazione del Mar Mediterraneo e dall’interazione con i rilievi, nella notte tra il 2 e il 3 ottobre 2020 aveva causato piogge torrenziali e alluvioni devastanti nelle regioni italiane Liguria e Piemonte e la morte di 15 persone.
Il costo delle distruzioni causate in Europa e negli Stati Uniti dagli anni 2000 si conta in miliardi di euro.
Nonostante ciò, i fiumi atmosferici non sono un fenomeno nuovo: partecipano al ciclo dell’acqua e alle nostre latitudini i loro effetti sono abbastanza noti. Ma la nostra recente ricerca mostra che i fiumi atmosferici esistono anche nelle regioni polari, dove hanno un grande impatto sulla calotta glaciale.
Come un fiume che fluttua nell’aria
Un fiume atmosferico è un flusso atmosferico molto intenso, che generalmente scorre per migliaia di chilometri con una forma “filamentare”, come un immenso fiume nel cielo.
A causa della forma del fiume atmosferico, il flusso si muove rapidamente e concentra le precipitazioni in una piccola area (a differenza delle classiche minime di cui si sente parlare nelle previsioni del tempo, che hanno la forma di grandi “vortici” e tendono a “spargere” le precipitazioni su aree più vaste della superficie terrestre). Il flusso d’aria caldo e umido subisce tipicamente un sollevamento verso l’alto dalla troposfera mentre si sposta verso alte latitudini, causando una forte condensa (generando gocce di pioggia e fiocchi di neve) e precipitazioni molto intense.
L’intensità e la forma del flusso di umidità ha giustificato il loro nome metaforico “fiumi”. Va anche detto che la quantità di acqua trasportata, sotto forma di vapore acqueo e goccioline, talvolta supera quella della portata annua dei maggiori fiumi.
I fiumi atmosferici possono causare violente inondazioni e questo è stato il caso durante le piogge torrenziali del gennaio 2023 in California. Le autorità sembrano essere state sorprese dalla violenza degli eventi. Tuttavia, fenomeni simili avevano già trasformato i fiumi (terrestri) che scendono dalla Sierra Nevada in impetuosi torrenti che portano con sé tutto.
Nel dicembre-gennaio 1862, per un mese e mezzo, una serie di fiumi atmosferici aveva trasformato la Valle del Sacramento in un enorme lago di 400 chilometri per 30, devastando le città, l’agricoltura e un quarto del bestiame della regione. Tuttavia, per quanto drammatica possa essere stata la mega-alluvione del 1861-1862, un’inondazione di portata simile si sarebbe verificata approssimativamente ogni due secoli in questa stessa regione.
Anche i fiumi atmosferici hanno effetti positivi
I fiumi atmosferici sono quindi sempre esistiti, solo il nome “fiume atmosferico” è recente. Sono stati studiati per la prima volta a causa del loro impatto spesso catastrofico sulle nostre società.
Eppure non tutti i fiumi atmosferici causano grandi distruzioni. La maggior parte di essi ha anche effetti piuttosto positivi sull’agricoltura e sugli ecosistemi. Pertanto, forniscono il 30-50% della pioggia e della neve ogni anno lungo la costa occidentale degli Stati Uniti.
Sono anche una componente cruciale del ciclo idrologico globale. Ad esempio, per le medie latitudini, rappresentano circa il 90% del cosiddetto trasporto “meridionale” di vapore acqueo (da sud a nord nell’emisfero settentrionale e da nord a sud nell’emisfero meridionale), mentre “coprono solo circa 10% della superficie del globo. È stato anche calcolato che quattro o cinque fiumi atmosferici in ciascun emisfero potrebbero essere sufficienti per trasportare il flusso di umidità dalle basse alle alte latitudini del globo.
Gli effetti dei fiumi atmosferici sulle calotte polari
Sebbene la ricerca fosse inizialmente concentrata alle nostre latitudini, recentemente si è scoperto che i fiumi atmosferici interessano anche l’Antartide e la Groenlandia, dove sono poco frequenti ma svolgono un ruolo ancora più primordiale. Descriviamo qui gli effetti osservati in Antartide, ma il loro impatto in Groenlandia è simile.
In Antartide, da due a dieci fiumi atmosferici raggiungono ogni regione del continente ogni anno. Tuttavia, i fiumi atmosferici sono responsabili delle nevicate più intense, controllando così la variabilità interannuale e l’andamento dell’accumulo di neve su gran parte del continente.
D’altra parte, hanno effetti contraddittori sul “bilancio di massa” della calotta antartica, cioè il bilancio dei guadagni e delle perdite di neve sulla scala dell’Antartide. In effetti, anche i flussi d’aria di origine tropicale o subtropicale sono molto caldi. Producono così un fortissimo effetto radiativo (una forma di effetto serra) durante il tempo del fiume. Questo apporto di calore è responsabile della maggior parte delle temperature massime nella penisola e nell’Antartide occidentale.
I fiumi atmosferici sciolgono il ghiaccio antartico
Queste alte temperature provocano lo scioglimento dei ghiacci a bassa quota, sulle enormi distese pianeggianti di ghiaccio incastrate in enormi baie lungo il bordo dell’Antartide, chiamate “piattaforme di ghiaccio”.
Lo scioglimento può favorire l’eventuale disgregazione delle piattaforme, ma non è l’unico processo coinvolto, infatti, a causa dello scioglimento superficiale, le bolle d’aria presenti nella neve si riempiranno di acqua liquida, quindi l’acqua scorrerà sulla superficie del sottostante ghiaccio e si accumulano nei laghi e riempiono gli anfratti, che contribuirà ad allargare.
Inoltre, i forti venti associati al fiume atmosferico possono disperdere il ghiaccio marino (pack ice) presente davanti alle piattaforme di ghiaccio verso il mare. In assenza di banchisa, le onde oceaniche possono raggiungere le piattaforme e destabilizzarle con movimenti di flessione. È quello che è successo durante la disgregazione delle piattaforme Larsen A (fine gennaio 1995) e Larsen B (febbraio-marzo 2002), provocando in pochi giorni la scomparsa di diverse migliaia di chilometri quadrati di ghiaccio.
I fiumi atmosferici hanno quindi conseguenze positive e negative alle nostre latitudini così come ai poli. I futuri cambiamenti nell’ampiezza dei fiumi atmosferici avranno quindi conseguenze ben oltre la California.
Come si evolveranno i fiumi atmosferici in Antartide e Groenlandia di fronte al cambiamento climatico? Il ghiaccio ad alta latitudine rischia di ritirarsi a causa dei fiumi atmosferici?
Autore
Vincent Favier, Università di Grenoble Alpes (UGA)
