Climate and weather drivers increase landfalling typhoons during the Maunder (Solar) Minimum

I cicloni tropicali sono tra le forze più potenti della Terra, capaci di rimodellare le coste e sconvolgere le vite di intere regioni. Nel Pacifico occidentale, dove queste tempeste sono più frequenti, gli scienziati lottano da tempo per capire perché il loro numero aumenti e diminuisca nel corso dei decenni. Il record satellitare moderno, che fornisce i nostri dati più affidabili, copre solo circa quarantacinque anni. Questa breve finestra temporale rende difficile separare le fluttuazioni naturali dagli effetti dell'attività umana, come le emissioni di gas serra. Per vedere il quadro generale, i ricercatori devono guardare molto più indietro nel tempo, in ere precedenti l'industrializzazione, quando il clima era guidato solo da forze naturali. Un'era fu il Minimo di Maunder, un periodo avvenuto approssimativamente tra il 1650 e il 1680 in cui il Sole era insolitamente calmo, producendo pochissime macchie solari e inviando meno energia alla Terra. Questo periodo coincise con la fase più fredda della "Piccola Era Glaciale", un tratto di secoli di temperature globali più basse. Comprendere come si sia comportato il clima durante questo periodo di debolezza solare offre una finestra unica su come il sistema meteorologico terrestre risponda ai cambiamenti naturali, indipendentemente dall'inquinamento moderno.

Un team di ricercatori ha ora combinato antichi registri cinesi con l'intelligenza artificiale moderna per risolvere un mistero di quest'era: perché così tanti tifoni hanno colpito la costa della Cina tra il 1651 e il 1680? La risposta risiede in una rara convergenza di due fattori: un cambiamento nel modello climatico globale e un lancio di dadi nell'atmosfera del tempo meteorologico quotidiano. Collegando documenti storici digitalizzati a potenti simulazioni informatiche, lo studio rivela che l'oscuramento del Sole ha alterato la differenza di temperatura tra i tropici e i poli, rafforzando la circolazione dell'aria globale che alimenta le tempeste. Allo stesso tempo, variazioni casuali nel tempo meteorologico hanno spinto i luoghi di nascita di queste tempeste più vicino alla costa cinese, trasformando un aumento generale dell'attività delle tempeste in un picco specifico di impatti sulla terraferma.

La storia inizia con un eccezionale record storico noto come REACHES, che compila resoconti scritti a mano da funzionari cinesi risalenti alle dinastie Ming e Qing. Questi registri documentano meticolosamente eventi meteorologici estremi, inclusi il numero mensile di cicloni tropicali che colpiscono le coste orientali e meridionali del paese. I dati mostrano un picco senza precedenti e sorprendente di impatti sulla terraferma durante il Minimo di Maunder, un periodo in cui il Sole era al suo minimo. Per capire perché ciò sia accaduto, i ricercatori si sono rivolti all'Ai2 Climate Emulator Version 2, un sofisticato modello di intelligenza artificiale addestrato su dati meteorologici moderni. A differenza dei modelli climatici tradizionali che possono impiegare mesi per eseguire una singola simulazione di un secolo, questo strumento di IA può generare centinaia di anni di storia climatica in poche ore. Il team lo ha utilizzato per creare una vasta collezione di possibili scenari climatici per il periodo tra il 1500 e il 1850, forzando il modello con dati ricostruiti sulle temperature oceaniche e sul ghiaccio marino di quel tempo.

Le simulazioni hanno confermato quanto suggerito dai registri storici: il Pacifico occidentale ha visto un aumento significativo dell'attività dei cicloni tropicali durante il Minimo di Maunder. Tuttavia, i modelli informatici hanno rivelato che questo aumento non è stata solo una semplice reazione alle temperature più fredde. I ricercatori hanno scoperto che l'oscuramento del Sole ha raffreddato le regioni ad alta latitudine dell'emisfero settentrionale molto più di quanto abbia raffreddato i tropici. Ciò ha creato un gradiente di temperatura più ripido tra l'equatore e i poli. Nell'atmosfera, un gradiente di temperatura più ripido agisce come una collina più ripida, facendo sì che l'aria si muova in modo più vigoroso. Questo ha intensificato la circolazione di Hadley, un enorme ciclo d'aria globale che sale vicino all'equatore e scende nei subtropici. Una circolazione di Hadley più forte crea condizioni più favorevoli per la formazione di "disturbazioni seme", le iniziali rotazioni di aria e umidità che possono crescere in veri e propri tifoni. Le simulazioni hanno mostato che questo meccanismo da solo ha aumentato il numero totale di tempeste nel Pacifico occidentale di quasi il dieci per cento.

Tuttavia, un numero maggiore di tempeste nell'oceano non significa automaticamente più tempeste che colpiscono la costa. La traiettoria di una tempesta dipende pesantemente da dove nasce e da come i venti la guidano. I ricercatori hanno scoperto che il picco specifico di impatti sulla costa meridionale della Cina è stato guidato da un fattore diverso: la casualità. Negli anni tra il 1651 e il 1680, le condizioni meteorologiche nell'atmosfera hanno favorito la nascita delle tempeste in una posizione specifica, proprio a est delle Filippine e sopra il Mar Cinese Meridionale. Quando le tempeste si formano in questo punto, i venti prevalenti le spingono naturalmente verso nord-ovest, direttamente verso la costa meridionale della Cina. Lo studio ha scoperto che questo spostamento dei luoghi di nascita non è stato causato da un cambiamento prevedibile nei modelli di vento su larga scala, che in realtà tendevano a allontanare le tempeste dalla costa. Invece, è stato il risultato di variazioni casuali del tempo, una sorta di rumore atmosferico che ha determinato esattamente dove si sarebbero formate le tempeste.

Per testare quanto di questo fosse dovuto al clima rispetto al tempo meteorologico, il team ha eseguito centinaia di simulazioni. Hanno scoperto che, mentre i cambiamenti climatici (l'oscuramento del Sole e i conseguenti modelli di temperatura oceanica) hanno aumentato il numero totale di tempeste in tutto il bacino oceanico, solo pochi cicli di simulazione specifici hanno riprodotto l'esatto schema di impatti sulla terraferma osservato nei registri cinesi. Nella maggior parte delle simulazioni, le tempeste si sono formate in luoghi leggermente diversi e hanno mancato la costa, anche se il numero totale di tempeste era elevato. Ciò suggerisce che il massiccio picco di impatti sulla terraferma registrato nella storia è stato un "tempesta perfetta" di due cose: un clima che ha generato più tempeste complessivamente, e un lancio di dadi fortunato (o sfortunato) del tempo meteorologico che ha posto quelle tempeste su una rotta di collisione con la costa. I ricercatori hanno notato che questo ruolo delle variazioni casuali del tempo meteorologico nel guidare i cambiamenti a lungo termine è spesso trascurato, poiché gli scienziati si concentrano tipicamente su driver climatici su larga scala come le temperature oceaniche.

Lo studio ha anche affrontato ed escluso diverse altre teorie che erano state proposte per spiegare questo picco storico. Alcune idee precedenti suggerivano che le tempeste fossero causate da un pattern di La Niña, in cui il Pacifico orientale è più freddo del solito, o da uno spostamento verso sud della fascia di nubi piovose vicino all'equatore. La nuova analisi, tuttavia, ha mostrato che le temperature oceaniche durante questo periodo somigliavano in realtà a un pattern di El Niño, con acque più calde a est e più fredde a ovest. Inoltre, i dati non sostenevano l'idea che i venti di guida su larga scala fossero cambiati in modo da spingere più tempeste verso la costa. L'evidenza punta chiaramente alla combinazione di un aumento del numero di tempeste guidato dal clima e uno spostamento dei luoghi di nascita delle tempeste guidato dal tempo meteorologico.

Questa scoperta ha implicazioni che vanno ben oltre la storia dei tifoni cinesi. Lo studio dimostra che gli eventi meteorologici casuali possono lasciare un'impronta duratura sui trend climatici nel corso dei decenni, un concetto che sfida il modo in cui gli scienziati proiettano i rischi futuri legati alle tempeste. Se la casualità naturale gioca un ruolo così grande nel passato, deve essere attentamente considerata quando si prevede come si comporteranno le tempeste in un mondo che si riscalda. La ricerca evidenzia anche i potenziali pericoli della gestione della radiazione solare, una tecnica di geoingegneria proposta che prevede l'oscuramento del Sole per raffreddare il pianeta. Le simulazioni suggeriscono che ridurre la luce solare potrebbe involontariamente rafforzare la circolazione dell'aria globale e aumentare la frequenza dei tifoni nel Pacifico occidentale, anche se riuscisse ad abbassare con successo le temperature globali.

La capacità di svelare questi dettagli è dipesa da una collaborazione unica tra storia e tecnologia. Utilizzando l'emulatore IA per eseguire migliaia di anni di simulazioni e confrontandoli con i precisi registri quotidiani tenuti dai funzionari cinesi secoli fa, i ricercatori sono stati in grado di isolare i driver specifici di questo evento storico. Lo studio conferma che il Minimo di Maunder è stato un periodo di intensificata attività dei cicloni tropicali, guidato da un Sole più freddo che ha rimodellato il gradiente di temperatura globale. Ma mostra anche che l'impatto specifico sulle popolazioni umane dipendeva dalla natura caotica e imprevedibile del tempo meteorologico stesso. Come sottolineano gli autori, comprendere queste variazioni naturali è essenziale per separare il segnale del cambiamento climatico indotto dall'uomo dal rumore della variabilità naturale, garantendo che le proiezioni future sui rischi delle tempeste siano il più accurate possibile. Il lavoro serve come promemoria del fatto che il sistema climatico è un complesso intreccio di forze costanti a lungo termine ed eventi fugaci e casuali, e che entrambi devono essere compresi per afferrare la storia completa del nostro mondo in cambiamento.