Nel 1865, il meteorologo statunitense William Ferrel proponeva un modello a tre celle per spiegare il movimento dell’atmosfera. Questo modello prevede che ciascun emisfero sia costituito da tre distinte celle di circolazione: la cella di Hadley, la cella di Ferrel e la cella polare. Tra queste, la cella di Hadley svolge un ruolo trainato dal calore nell’aria tra i tropici e le latitudini subtropicali. La cella di Ferrel governa l’aria nelle medie latitudini, mentre la cella polare circola l’aria nelle alte latitudini.
Ogni cella è composta da una fascia di aria in discesa con alta pressione superficiale, una zona di aria ascendente con bassa pressione superficiale, una zona di flusso d’aria da alta a bassa pressione e una zona di vento nell’alta atmosfera dove l’aria si sposta dalla zona di ascensione a quella di discesa. Gli oceani giocano un ruolo fondamentale nel trasferimento di umidità e calore verso l’atmosfera, essendo le loro variazioni di movimento e temperatura notevolmente più lente rispetto a quelle nell’atmosfera, il che è utile per le previsioni climatiche a lungo termine. Studi significativi sulle relazioni tra oceano e atmosfera, come La Niña e El Niño, sono strettamente legati alla cella di Walker. Negli ultimi anni, le tendenze delle celle atmosferiche hanno suscitato preoccupazioni per lo sviluppo del riscaldamento globale. In questo articolo, vengono citati gli studi più recenti e discussi gli oggetti di ricerca.
Ciò che emerge dalle ricerche globali, dalle pubblicazioni e dagli studi condotti in varie parti del mondo è un progressivo approfondimento sulla dinamica delle celle atmosferiche. Queste, influenzate dal riscaldamento globale, subiscono modifiche nel loro movimento, espansione e contrazione, con conseguenze dirette sulle stagioni climatiche.
Nonostante non siamo scienziati, possiamo osservare come durante la primavera e in una certa fase dell’autunno, sembri esserci una tendenza verso una normalizzazione delle condizioni climatiche. Questo potrebbe essere dovuto al fatto che il calore tende a concentrarsi maggiormente nelle regioni equatoriali, determinando una maggiore incidenza di ondate di freddo tardive rispetto al trentennio precedente, in un contesto di cambiamento climatico caratterizzato da un innalzamento delle temperature globali.
Ad esempio, se in passato si sarebbero avute occasionali nevicate in Val Padana nel mese di maggio (dalla letteratura), queste eventualità è divenuta progressivamente meno frequente a causa dell’aumento delle temperature. Tuttavia, si assiste a periodi di freddo primaverile con temperature complessivamente che si avvicinano alle medie climatiche storiche, seppur con episodi di freddo estremo.
In generale, alcuni eventi meteorologici che stiamo osservando non sono inediti, tanto che il numero di gelate primaverili è in diminuzione nelle nostre latitudini. Questo è compensato da una maggiore variabilità climatica, con transizioni rapide da periodi di freddo a condizioni di caldo estivo precoce, talvolta estreme, già a giugno.
La cella di Hadley vede l’aria all’equatore divergere verso i poli e muoversi verso l’alto, creando una zona di bassa pressione all’equatore denominata zona di convergenza intertropicale (ITCZ). Nella troposfera superiore, l’aria all’interno della cella di Hadley si espande verso le zone subtropicali (latitudini tra i 20° e i 30°), acquisendo un crescente movimento da ovest verso est. Raggiunte le subtropiche, l’aria della cella di Hadley si muove verso il basso fino a formare grandi fasce di alta pressione superficiale chiamate alti subtropicali.
Studi recenti indicano una tendenza all’intensificazione della cella di Hadley nel clima di riscaldamento recente, con variazioni significative nel bilancio radiativo dell’atmosfera tropicale evidenziate da osservazioni satellitari recenti. Queste osservazioni suggeriscono un aumento della radiazione a lunga onda emessa dalla Terra e una riduzione della radiazione riflessa a onda corta, correlate a un’intensificazione della circolazione nell’atmosfera tropicale. Progetti di rianalisi come NCEP1 e ERA40 indicano che la cella di Hadley è diventata più forte negli ultimi decenni, in linea con le osservazioni satellitari. Tuttavia, esistono discrepanze tra i diversi set di dati, il che solleva questioni sulla coerenza dei segnali osservati.
La cella di Ferrel e la cella polare rappresentano, rispettivamente, la distribuzione e il movimento dell’aria ai lati della cella di Hadley, tra il cinturone subtropicale superiore e il cinturone inferiore in area subpolare, o le zone a bassa pressione. A differenza della cella di Hadley, la cella di Ferrel è termicamente indiretta, essendo influenzata dal riscaldamento fornito dalle celle di Hadley e polare. La cella polare, al contrario, è una cella termicamente diretta, simile alla cella di Hadley, ma agisce nelle regioni polari, dove l’aria si muove dalle alte pressioni polari verso le basse pressioni subpolari.
La Cella di Walker, a differenza delle celle di Hadley, è orientata da est a ovest (zonale) nel Pacifico tropicale e ha un impatto significativo sul clima globale attraverso le teleconnessioni atmosferiche. Inoltre, la cella di Walker influenza lo stato socioeconomico, inclusi gli ecosistemi, il tempo meteorologico severo e la produzione agricola. Studi recenti suggeriscono che il riscaldamento globale potrebbe influenzare l’intensità della cella di Walker, con implicazioni per le variazioni della temperatura superficiale del mare (SST) nel Pacifico tropicale.
Conclusione della teoria scientifica: l’introduzione delle celle atmosferiche—Hadley, Ferrel, polare e Walker—e le ultime tendenze della cella di Hadley e della cella di Walker nel contesto del riscaldamento globale mostrano un’intensificazione significativa della cella di Hadley in periodi recenti. L’aumento dei gas serra ha portato a un’espansione verso i poli e un indebolimento della cella di Hadley. Cambiamenti inomogenei della SST sono diventati il fattore più importante su scala interannuale. Il riscaldamento globale potrebbe causare un aumento della larghezza della cella di Hadley, esacerbando a sua volta il riscaldamento globale. Una Cella Walker più forte porta a eventi El Niño più frequenti, danneggiando la produzione agricola. Sebbene il modello a tre celle non spieghi adeguatamente tutti i pattern nel mondo reale, fornisce comunque indizi importanti. Il riscaldamento globale potrebbe causare un’espansione della cella di Hadley, influenzando maggiormente le aree alle latitudini relativamente alte e riducendo le aree coperte dalla cella di Ferrel e dalla cella polare. Questo ciclo potrebbe accelerare il riscaldamento globale, sottolineando la necessità di limitare le emissioni di gas serra o di sviluppare tecnologie avanzate con minori emissioni per contrastarlo.