What drives the Mesoamerican Midsummer Drought? Insights from the moist static energy budget
Analizzando il bilancio dell'energia statica umida, questo studio rivela che la siccità di metà estate in Mesoamerica non è guidata da un aumento della stabilità atmosferica, bensì da uno spostamento stagionale nell'efficienza della circolazione e da un equilibrio specifico in cui l'aumento dell'esportazione di umidità orizzontale è compensato dall'aumento dei flussi turbolenti superficiali, permettendo alla colonna atmosferica di guadagnare energia anche mentre le precipitazioni temporaneamente diminuiscono.
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Nelle regioni meridionali del Messico e nell'angolo nord-occidentale dell'America Centrale, la stagione delle piogge estive non arriva come un singolo, costante diluvio. Al contrario, segue un ritmo distinto: la pioggia inizia a maggio, cresce fino a un primo picco e poi misteriosamente si ritira per alcune settimane in luglio e agosto prima di tornare con una seconda ondata in settembre. Questa pausa di metà estate nelle piogge è conosciuta localmente come canícula, o "piccola estate", ed è una caratterza distintiva del clima della regione. Per gli agricoltori che si affidano a queste piogge per coltivare i propri prodotti, la tempistica e l'intensità di questo periodo secco sono questioni di sopravvivenza. Una siccità che arriva troppo presto o dura troppo a lungo può rovinare un raccolto, mentre un cambiamento in questo schema dovuto al cambiamento climatico potrebbe sconvolgere secoli di tradizione agricola. Gli scienziati cercano da tempo di comprendere il motore fisico dietro questa pausa, ipotizzando che possa essere causata da un cambiamento nella stabilità atmosferica o da un cambiamento nel modo in cui i venti trasportano l'umidità attraverso il paesaggio.
Per risolvere questo enigma, un team di ricercatori si è rivolto a un metodo che tratta l'atmosfera come un libro contabile finanziario. Si sono concentrati su una specifica misura dell'energia nella colonna d'aria, che combina il calore dell'aria, l'energia immagazzinata nel vapore acqueo e l'energia potenziale della sua altezza. Tracciando come questa energia entra, esce e cambia all'interno di una colonna d'aria sopra la regione, il team ha potuto vedere esattamente cosa stesse accadendo durante il periodo secco. Hanno utilizzato due enormi ricostruzioni meteorologiche ad alta risoluzione del passato, note come rianalisi, che fondono dati satellitari, registrazioni delle stazioni meteorologiche e leggi fisiche per creare un quadro completo dell'atmosfera. Il loro obiettivo era testare due teorie principali: una suggeriva che l'aria diventasse troppo stabile per salire e formare nuvole, e un'altra suggeriva che venti forti soffiassero l'umidità lontano dalla terraferma.
I ricercatori hanno prima controllato se l'aria fosse diventata più stabile, come un coperchio pesante che preme sull'atmosfera, impedendo alla pioggia di formarsi. Hanno scoperto che l'aria rimaneva instabile e desiderosa di salire durante l'intero periodo delle piogge. La temperatura dell'aria non è cambiata abbastanza da impedire la formazione delle nuvole. Invece, hanno scoperto che l'aria nel mezzo del cielo è diventata significativamente più secca durante la siccità di metà estate. Questa secchezza agisce come una spugna, assorbendo l'umidità ascendente e impedendo che si trasformi in pioggia, anche se l'aria al suolo possedeva ancora molta energia per salire.
Successivamente, il team ha esaminato il ruolo dei venti, specificamente una corrente a getto nei bassi strati che fluisce dal Mar dei Caraibi. Era ampiamente creduto che questo vento si rafforzasse durante la siccità, soffiando l'umidità lontano dalla terraferma e causando l'interruzione della pioggia. I dati hanno confermato che il vento espelle effettivamente più umidità dalla regione durante questo periodo. Tuttavia, l'aumento è stato sorprendentemente piccolo. Più importante ancora, i ricercatori hanno scoperto che questo effetto di essiccamento era quasi perfettamente bilanciato da un aumento dell'umidità che saliva dal terreno stesso. Mentre le nuvole si diradavano durante la siccità, il sole riscaldava la terra più intensamente, causando una maggiore evaporazione dell'acqua dal suolo e dalla vegetazione. Questa umidità extra dal terreno cancellava l'umidità persa al vento, il che significa che la quantità totale di energia nella colonna d'aria aumentava, anziché diminuire.
Il vero motore della siccità si è rivelato essere un cambiamento nella forma delle correnti d'aria ascendenti. Durante i periodi umidi, l'aria sale in alto nel cielo, portando via l'energia in modo efficiente. Durante la siccità di metà estate, l'aria ascendente diventa più bassa e debole, rimanendo più vicina al suolo. Poiché l'aria non sale così in alto, non riesce a portare via l'energia che si accumula nella colonna. Questo crea una situazione unica: l'atmosfera sta accumulando energia, ma la pioggia non cade. I ricercatori hanno concluso che la siccità non è un periodo in cui l'atmosfera esaurisce il carburante, ma piuttosto un momento in cui il motore che di solito converte quel carburante in pioggia diventa meno efficiente. L'aria sta essenzialmente "ricaricando" la sua energia mentre la pioggia è soppressa, il che prepara la scena per la seconda, potente ondata di pioggia che segue.
Questo studio suggerisce che la siccità di metà estate non è causata da un singolo fattore come un coperchio stabile o un vento secco, ma da un complesso spostamento nel modo in cui l'atmosfera muove l'energia. L'equilibrio tra l'umidità che entra e quella che esce, e l'umidità che sale dal terreno, rimane relativamente costante. Il vero cambiamento è nella circolazione verticale, che diventa meno efficace nel ventilare la colonna d'aria. Questa nuova comprensione fornisce un quadro più chiaro del perché la pioggia si fermi e, cosa fondamentale, del perché torni. Riconoscendo che l'atmosfera sta accumulando energia durante la siccità invece di perderla, gli scienziati possono prevedere meglio come questa critica pausa stagionale potrebbe cambiare in futuro, offrendo intuizioni vitali per le comunità che dipendono dal suo ritmo.
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