Perché gli emisferi terrestri hanno la stessa luminosità?

Osservando la Terra dallo spazio, i suoi emisferi – nord e sud – appaiono ugualmente luminosi. Ciò è particolarmente inaspettato poiché l’emisfero australe è per lo più coperto da oceani scuri, mentre l’emisfero settentrionale ha una vasta area terrestre che è molto più luminosa rispetto agli oceani.

Una nuova ricerca risolve un mistero di 50 anni

Per anni, la simmetria della luminosità tra gli emisferi è rimasta un mistero. In un nuovo studio i ricercatori del Weizmann Institute of Science e i loro collaboratori hanno rivelato una forte correlazione tra intensità delle tempeste, nuvolosità e tasso di riflessione dell’energia solare in ciascun emisfero. Offrendo una soluzione al mistero, insieme a una valutazione di come il cambiamento climatico potrebbe alterare il tasso di riflessione in futuro.

Già negli anni ’70, quando gli scienziati analizzarono i dati dei primi satelliti meteorologici, scoprirono con sorpresa che i due emisferi riflettevano la stessa quantità di radiazione solare. La riflettività della radiazione solare è nota nel gergo scientifico come “albedo”. Per capire meglio cos’è l’albedo, pensa alla guida notturna: è facile individuare le linee bianche intermittenti, che riflettono bene la luce dei fari dell’auto, ma difficile distinguere l’asfalto scuro.

Lo stesso vale quando si osserva la Terra dallo spazio: il rapporto tra l’energia solare che colpisce la Terra e l’energia riflessa da ciascuna regione è determinato da vari fattori. Uno di questi è il rapporto tra oceani scuri e terre luminose, che differiscono per riflettività, proprio come l’asfalto e le linee bianche intermittenti.

L’area terrestre dell’emisfero settentrionale è circa il doppio dell’area terrestre dell’emisfero meridionale, tuttavia entrambi gli emisferi sembrano essere ugualmente luminosi dallo spazio.

In un nuovo studio, il team di ricercatori, guidato dal Prof. Yohai Kaspi e dallo studente Or Hadas del Dipartimento di Scienze della Terra e Planetarie di Weizmann, si è concentrato su un altro fattore che influenza l’albedo: le nuvole.

Il team ha analizzato i dati derivati ​​dai database più avanzati al mondo, compresi i dati cloud raccolti tramite i satelliti della NASA (CERES), nonché i dati di ERA5, che è un database meteorologico globale contenente informazioni raccolte utilizzando una varietà di fonti nell’aria e sul ground, risalente al 1950. I dati ERA5 sono stati utilizzati per completare i dati sulle nuvole e per correlare in modo incrociato 50 anni di dati raccolti con informazioni sull’intensità di cicloni e anticicloni.

Successivamente, gli scienziati hanno classificato le tempeste degli ultimi 50 anni in tre categorie, a seconda dell’intensità. Hanno scoperto un legame diretto tra l’intensità della tempesta e il numero di nuvole che si formano intorno alla tempesta. Mentre l’emisfero settentrionale e le aree terrestri in generale sono caratterizzate da tempeste più deboli, sopra gli oceani nell’emisfero meridionale prevalgono tempeste moderate e forti.

L’analisi dei dati ha mostrato che l’intensità della tempesta spiega la differenza di nuvolosità tra gli emisferi. “L’albedo delle nuvole derivante da forti tempeste sopra l’emisfero australe è risultato essere un agente di compensazione ad alta precisione per la vasta area terrestre nell’emisfero settentrionale, e quindi la simmetria è preservata”, ha affermato Hadas, aggiungendo: “Questo suggerisce che le tempeste sono il fattore di collegamento tra la luminosità della superficie terrestre e quella delle nuvole”.

Il cambiamento climatico potrebbe oscurare uno degli emisferi?

La Terra ha subito rapidi cambiamenti negli ultimi anni, a causa dei cambiamenti climatici. Per esaminare se e come ciò potrebbe influenzare la simmetria dell’albedo emisferico, gli scienziati hanno utilizzato CMIP6, una serie di modelli gestiti dai centri di modellazione climatica di tutto il mondo per simulare il cambiamento climatico. Uno dei principali difetti di questi modelli è la loro limitata capacità di prevedere il grado di nuvolosità. Tuttavia, la relazione trovata in questo studio tra l’intensità della tempesta e la nuvolosità consente agli scienziati di valutare le future quantità di nuvole, sulla base delle previsioni della tempesta.

I modelli prevedono che il riscaldamento globale si tradurrà in una diminuzione della frequenza di tutte le tempeste sopra l’emisfero settentrionale e di tempeste deboli e moderate sopra l’emisfero meridionale. Tuttavia, le tempeste più forti dell’emisfero australe si intensificheranno. La causa di queste differenze previste è “l’amplificazione artica”, un fenomeno in cui il Polo Nord si riscalda due volte più velocemente del tasso di riscaldamento medio della Terra. Si potrebbe ipotizzare che questa differenza dovrebbe rompere la simmetria dell’albedo emisferico. Tuttavia, la ricerca mostra che un ulteriore aumento dell’intensità delle tempeste potrebbe non modificare il grado di nuvolosità nell’emisfero australe perché la quantità di nubi raggiunge la saturazione in caso di tempeste molto forti. Pertanto, la simmetria potrebbe essere preservata.

“Non è ancora possibile determinare con certezza se la simmetria si spezzerà di fronte al riscaldamento globale”, ha dichiarato Kaspi. “Tuttavia, la nuova ricerca risolve una questione scientifica di base e approfondisce la nostra comprensione del bilancio delle radiazioni della Terra e dei suoi effettori. Man mano che il riscaldamento globale continua, le soluzioni geoingegneristiche diventeranno vitali affinché la vita umana possa andare avanti al suo fianco. Spero che una migliore comprensione dei fenomeni climatici di base, come la simmetria dell’albedo emisferico, aiuterà a sviluppare queste soluzioni”.

Fonte: PNAS