Cambiamenti forzati nella circolazione del Pacific Walker nell'ultimo millennio

Natura (2023) Cita questo articolo

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La circolazione Pacific Walker (PWC) ha un’influenza enorme sul tempo e sul clima in tutto il mondo. Tuttavia, la risposta della PWC alle forzanti esterne non è chiara1,2, con dati empirici e simulazioni di modelli spesso in disaccordo sull’entità e sul segno di queste risposte3. La maggior parte dei modelli climatici prevede che il PWC alla fine si indebolirà in risposta al riscaldamento globale4. Tuttavia, il PWC si è rafforzato dal 1992 al 2011, suggerendo un ruolo significativo per la forzante dell’aerosol di origine antropica e/o vulcanica5, o la variabilità interna. Qui utilizziamo un nuovo insieme di ricostruzione PWC risolto annualmente, multi-metodo, derivato da paleoproxy (1200-2000) per dimostrare che il rafforzamento del PWC 1992-2011 è anomalo ma non senza precedenti nel contesto degli ultimi 800 anni. È improbabile che il rafforzamento del PWC nel periodo 1992-2011 sia stato una conseguenza della forzante vulcanica e potrebbe quindi essere il risultato della forzante dell’aerosol di origine antropica o della variabilità naturale. Non troviamo alcuna tendenza significativa del PWC nell’era industriale (1850-2000), in contrasto con l’indebolimento del PWC simulato dalla maggior parte dei modelli climatici3. Tuttavia, uno spostamento dell’era industriale verso una variabilità a frequenza più bassa suggerisce una sottile influenza antropica. La ricostruzione suggerisce anche che le eruzioni vulcaniche innescano un indebolimento del PWC simile a El Niño, simile alla risposta simulata dai modelli climatici.

Il PWC è la componente zonale della circolazione atmosferica sul Pacifico tropicale. Il PWC può essere caratterizzato da un gradiente di pressione al livello del mare (SLP) (ΔSLP) attraverso il Pacifico equatoriale, con convezione profonda sul bacino caldo indo-pacifico, subsidenza sul Pacifico equatoriale orientale, venti occidentali troposferici superiori e venti orientali superficiali (il alisei del Pacifico). Strettamente accoppiato alla temperatura della superficie del mare del Pacifico tropicale (SST), il PWC costituisce la componente atmosferica dell’El Niño-Southern Oscillation (ENSO), la modalità dominante della variabilità climatica interannuale globale. Nonostante la sua importanza per il clima globale, sia la risposta del PWC alle forzanti radiative esterne che la sua variabilità intrinseca sono poco comprese2,6. Ad esempio, non è emerso alcun consenso sul fatto che la forzatura antropica abbia rafforzato il PWC7,8, indebolito9,10,11 o non abbia avuto alcuna influenza rilevabile12. La maggior parte dei dati osservativi indicano che la PWC si è rafforzata considerevolmente tra il 1992 e il 2011, con una tendenza verso condizioni più “simili a La Niña”5,13. Tuttavia, non è noto se questo rafforzamento sia stato forzato dall’esterno o sia il risultato di variabilità intrinseca2,8, in parte perché il rafforzamento è costantemente assente nelle simulazioni dei modelli climatici3,14.

L’elevata variabilità intrinseca del PWC rappresenta un ostacolo sostanziale al rilevamento dei cambiamenti forzati6, poiché i dati osservativi sono troppo brevi per caratterizzare in modo robusto i due9. Le ricostruzioni dell’ENSO risolte annualmente hanno consentito di valutare la risposta dell’ENSO alle eruzioni vulcaniche, ovvero la più grande forzante preindustriale dell’ultimo millennio15. Tuttavia, la risposta delle SST del Pacifico tropicale alla forzante vulcanica rimane controversa16, e valutazioni simili non sono state possibili per il PWC, poiché la variabilità atmosferica è notoriamente difficile da ricostruire senza complesse trasformazioni del sistema proxy17,18. Le inferenze esistenti sulla variabilità PWC preindustriale19,20,21 derivano da registrazioni risolte approssimativamente su base decennale che si basano su un mix di sensori proxy sensibili a diversi aspetti dell'idroclima (piuttosto che direttamente sulla circolazione atmosferica) e hanno una risoluzione troppo bassa per valutare la variabilità interannuale.

Qui contestualizziamo la variabilità del PWC nell’era dell’osservazione con una nuova ricostruzione risolta annualmente del PWC dal 1200 al 2000, derivata da 59 record proxy paleoclimatici e inclusi 4.800 membri dell’insieme che campionano l’incertezza dai dati osservativi, dal metodo di ricostruzione e dalle cronologie dei record. La nostra variabile target erano le anomalie nel ΔSLP transpacifico (rif. 11), che è stato utilizzato in molti studi per quantificare il PWC (Fig. 1b; Metodi). Le anomalie ΔSLP sono state calcolate rispetto al periodo 1960-1990. Valori ΔSLP più elevati rappresentano un PWC più forte, che corrisponde sostanzialmente a condizioni atmosferiche più simili a "La Niña"; Valori ΔSLP più bassi rappresentano una PWC più debole o condizioni più simili a "El Niño".