Sembra vicina al collasso la circolazione che rimescola le acque dell’oceano globale: cause e conseguenze

Sembra vicina al collasso la circolazione che rimescola le acque dell’oceano globale: cause e conseguenze

Un nuovo articolo, pubblicato sulla rivista Nature Climate Change, descrive come la circolazione oceanica termoalina, più specificamente l’AMOC, abbia raggiunto "una perdita quasi completa di stabilità nel secolo scorso", a causa del continuo riscaldamento climatico del Pianeta.

Il rapporto è stato scritto dal Dr. Niklas Boers in seguito ad uno studio effettuato nell’ambito del progetto europeo TiPES, coordinato dall’Università di Copenhagen e dal Potsdam Institute for Climate Impact Research.

Prima di lasciare alla lettura specifichiamo che questo è uno dei più rischiosi effetti del riscaldamento climatico globale, che potrà determinare una serie di devastanti conseguenze a cascata su molti comparti ambientali e sul sistema socio-economico globale, così come oggi lo conosciamo.

Cos'è la circolazione AMOC

La "Atlantic Meridional Overturning Circulation”, o "AMOC" di cui fa parte anche la Corrente del Golfo, è uno dei principali sistemi di corrente oceanica mondiale: essa svolge un ruolo cruciale nella regolazione del clima ed è alla base della stabilità delle temperature in alcune aree del mondo, tra cui l’Europa.

L'AMOC è parte della circolazione termoalina globale: il ruolo svolto da questa circolazione è quello di grande nastro trasportatore del calore, in grado di spostare cioè il calore dalle torride zone tropicali alle latitudini più alte, regalando al nord Europa ed al Nord America delle temperature più miti rispetto a quelle tipiche delle loro latitudini: il suo meccanismo di funzionamento è regolato da un delicato equilibrio tra temperatura e salinità oceaniche, da cui il termine “termoalino.

La figura seguente mostra la circolazione termoalina. Nell'Atlantico settentrionale, l'acqua calda e salata proveniente delle zone tropicali si sposta in superficie verso nord; qui l'acqua calda superficiale, raffreddata dall'atmosfera sovrastante, viene convertita in acqua fredda (dunque più densa e pesante) che affonda, dando origine al ramo profondo dell’AMOC diretto verso sud.

In altri oceani (come il Pacifico e l’Indiano settentrionali), l'acqua fredda "ritorna in superficie" dove viene riscaldata, rifornendo così il ramo superiore caldo e completando il circuito: lo sprofondamento delle acque nel nord Atlantico è cruciale per il mantenimento dell'intera circolazione.

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Schema dela circolazione termoalina, fra cui la AMOC nell'Atlantico. I percorsi rossi mostrano acqua calda superficiale, mentre i percorsi viola mostrano l’acqua fredda e densa che si muove in profondità. Crediti: Met Office

Le due modalità della circolazione AMOC

Dati ricavati dalle carote di ghiaccio e da altri proxy relativi agli ultimi 100.000 anni, nonché simulazioni numeriche della circolazione oceanica, mostrano che l'AMOC può presentare due stati: uno forte, che ha caratterizzato questa corrente nel corso degli ultimi millenni fino al giorno d'oggi, e uno lento e debole.

I dati mostrano che l'aumento delle temperature può far transire bruscamente l'AMOC da uno stato all'altro nel corso di un periodo variabile da uno a cinque decenni.

Questa duplice modalità non è una scoperta recente, dato che già nel lontano 1961 Henry Stommel, uno dei padri della moderna oceanografia, ipotizzò che il duplice funzionamento della AMOC risultasse da una sorta di competizione tra gli effetti della temperatura e quelli della salinità, fattori che influenzano entrambi la densità dell'acqua di mare.

Crediti: NASA

Il grafico seguente illustra i due diversi stati AMOC possibili. Nel clima odierno, l'AMOC si trova nella fase più forte (curva rossa), ma in altri stati climatici è invece possibile che grandi quantità di acqua dolce, originatasi ad esempio dallo scioglimento dei ghiacci groenlandesi e polari, determinino il collasso della circolazione suddetta.

Infatti, tali acque andrebbero a mescolarsi a quelle più salate provenienti dalle basse latitudini (trasportate verso nord nel ramo superficiale della AMOC, la corrente del Golfo), così da ridurne la densità (l'acqua meno salata è meno densa): in questo caso, l'acqua non raggiungerebbe un peso sufficiente per sprofondare, così da impedire il mantenimento della AMOC (curva blu del grafico).

Secondo il modello di Stommel, nel caso di abbondante apporto di acqua dolce nell'Atlantico settentrionale – ad esempio a seguito del rapido scioglimento della calotta glaciale della Groenlandia, che si sta già verificando oggi! – il punto blu si sposterebbe a destra nella figura: lo stato forte dell’AMOC (rosso nel grafico) diventerebbe insostenibile e l'AMOC collasserebbe allo stato debole (blu nel grafico).

Raggiunto e superato questo tipping point (punto di non ritorno), anche se l’apporto di acqua dolce diminuisse (se il punto blu si spostasse a sinistra nella figura), l'AMOC rimarrebbe sulla curva blu e non ritornerebbe nella condizione forte: la transizione sarebbe cioè relativamente irreversibile, verso uno stato di collasso della circolazione.

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Tipping point e isteresi dell'AMOC nel modello di Stommel. I possibili stati dell'AMOC dipendono dalla quantità di input di acqua dolce nell'Oceano Atlantico (asse x). La forza dell’AMOC viene mostrata sull'asse y. Entrambi sono misurati in Sverdrups (Sv), dove 1 Sv denota un milione di metri cubi di acqua trasportata al secondo. Crediti: Carbon Brief

Ci stiamo avvicinando al punto di non ritorno?

Diversi studi (vedi sotto) degli ultimi anni hanno dimostrato che l’AMOC si trova al suo livello più debole negli ultimi 1600 anni.

Sfortunatamente non esistono dati di osservazione a lungo termine sulla forza dell’AMOC, ma l’AMOC lascia delle “impronte” indirette nella temperatura superficiale marina e nella salinità dell’Oceano Atlantico: nello studio citato sono stati esaminati otto dataset relativi alla temperatura e alla salinità degli ultimi 150 anni.

La loro analisi dettagliata, spiega Boers, "suggerisce che l’indebolimento dell’AMOC durante l’ultimo secolo è effettivamente associato a una perdita di stabilità. I risultati supportano la valutazione che il declino dell’AMOC non è solo una fluttuazione o una risposta lineare [cioè "proporzionale"] all’aumento delle temperature, ma probabilmente significa l’avvicinarsi di una soglia critica (tipping point) oltre la quale il sistema di circolazione potrebbe collassare".

La constatazione non è solo preoccupante, ma anche abbastanza sorprendente, in quanto finora ci si aspettava che una brusca transizione dell'AMOC si potesse verificare a livelli di riscaldamento globale molto più alti degli attuali.

Crediti: Pixabay

“Si tratta di una differenza molto importante: nel caso questo cambiamento si riferisse ad una perdita di stabilità dinamica vorrebbe dire che la corrente si sta avvicinando ad una soglia critica (tipping point) superata la quale si avvierebbe il cambiamento di modalità, un cambiamento che sarebbe anche abbastanza improvviso e comunque irreversibile”. (N. Boers)

Le cause

Sono probabilmente coinvolti un certo numero di fattori di origine antropica, tra cui l’effetto diretto che il riscaldamento dell’Oceano Atlantico ha sulla sua circolazione, l’afflusso di acqua dolce proveniente dallo scioglimento della calotta glaciale della Groenlandia, la fusione del ghiaccio marino, l’aumento delle precipitazioni e del deflusso dei fiumi.

Le conseguenze

Un ulteriore indebolimento, o peggio un collasso della circolazione termoalina, potrebbe avere conseguenze catastrofiche, con ripercussioni sulle piogge monsoniche in India (precipitazioni preziose per l’agricoltura e per il fabbisogno alimentare di un miliardo di persone) ma anche sul Sud America e l’Africa occidentale.

Per l’Europa si assisterebbe a un drastico calo delle temperature nonché a un aumento delle tempeste.

Si andrebbe incontro a un innalzamento del livello del mare lungo la costa orientale americana, che costringerebbe milioni di persone a fuggire dalle loro case: ci sarebbero ripercussioni anche per la foresta pluviale amazzonica e per le calotte glaciali antartiche.

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Crediti: TiPES/HP

Cosa possiamo fare

La complessità del sistema AMOC e l'incertezza sui livelli di riscaldamento globale futuro rendono impossibile per ora prevedere la data di qualsiasi collasso. Potrebbe essere entro un decennio o cinque, o a diversi secoli di distanza. Non si conosce il livello di gas serra in atmosfera che innescherebbe un collasso della AMOC.

“L'unica cosa da fare è mantenere le emissioni il più basse possibile. La probabilità che questo evento ad altissimo impatto si verifichi aumenta con ogni grammo di CO2 che immettiamo nell'atmosfera"

Questo è uno di quegli eventi che non dovrebbero accadere. E’ un sistema che non vogliamo manomettere” conclude il dott. Boers.


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Fonti principali:

Piecuch, C.G. Likely weakening of the Florida Current during the past century revealed by sea-level observations. Nat Commun 11, 3973 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-17761-w

Castellana, D., Baars, S., Wubs, F.W. et al. Transition Probabilities of Noise-induced Transitions of the Atlantic Ocean Circulation. Sci Rep 9, 20284 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-56435-6

Caesar, L., McCarthy, G.D., Thornalley, D.J.R. et al. Current Atlantic Meridional Overturning Circulation weakest in last millennium. Nat. Geosci. 14, 118–120 (2021). https://doi.org/10.1038/s41561-021-00699-z

Guest post: Could the Atlantic Overturning Circulation ‘shut down’?