Teleconnessioni: errori frequenti nel loro utilizzo
Vi potrà essere capitato spesso in giro sul web di trovare tendenze stagionali per l’Inverno basate sulle “Teleconnessioni”. Con questo termine si intende l’insieme degli eventi climatici che caratterizzano i nostri oceani e atmosfera ed hanno la capacità di modificare la circolazione atmosferica non solo laddove questi fenomeni climatici insorgono, ma anche a grandi distanze. Da qui viene il nome “Teleconnessione”, ossia connessione a distanza, sottintendendo grande distanza. Il tempo meteorologico di una zona del globo può essere influenzato per settimane da un fenomeno climatico che capita dalla parte opposta del globo. Questa è l’idea della Teleconnessione.
Come si spiega per la fisica l’esistenza di tali Teleconnessioni? Premessa…
Noi tutti sappiamo che in atmosfera esiste il caos, la famosa frase per cui “il battito d’ali di una farfalla può scatenare un tornado in Texas” è la massima espressione di questo importante principio scoperto da Edward Lorenz.
Sebbene in generale è vero che l’atmosfera sia guidata da eventi tutti concatenati l’uno dopo l’altro, come appunto la farfalla sposta molecole d’aria attorno a se che a loro volta ne spostano altre e così via, quando si studiano le equazioni dell’atmosfera il caos, che è insito in queste equazioni, è una complicazione che viene “aggirata”, secondo la seguente logica:
il caos si esiste, però è difficile immaginare che davvero il battito d’ali di una farfalla possa essere responsabile della formazione di un tornado. Tale frase, sebbene sia molto esplicativa del principio causa-effetto che governa l’atmosfera, rimane anche una frase un po’ retorica. Nella realtà dei fatti riesce facile immaginare che ad esempio l’energia sprigionata dal battito d’ali di una farfalla non è paragonabile a quello di un tornado.
Ha più senso pensare che a generare il tornado possa essere un evento atmosferico di pari entità. Non che Lorentz abbia voluto fare il poeta, perchè in atmosfera le variabili in gioco come la semplice farfalla possono venir amplificate anche a dismisura. Però non è che abbiamo il mondo pieno di tornado, tanti quante farfalle ci sono! In generale se si sviluppa un evento atmosferico di una certa intensità, quello che ne consegue sarà di pari intensità.
Teleconnessioni, la spiegazione fisica
La Teleconnessione funziona in modo analogo. Abbiamo già detto che si sviluppa in presenza di un fenomeno climatico. Tale fenomeno avrà una certa intensità tipicamente, e quindi influenzerà la circolazione atmosferica con altrettanta intensità (per i più curiosi, matematicamente parlando questo vuol dire che nelle equazioni originarie che hanno insito il caos si fa un’approssimazione lineare delle stesse, passando dalle variabili fisiche come spazio tempo e temperatura a quelle in frequenza nello spazio di Fourier, applicando dunque un’analisi spettrale alle equazioni dell’atmosfera. In questa forma le equazioni vengono risolte a varie scale spaziali e temporali, cioè ogni fenomeno con il suo tempo tipico di vita (mesi, anni, decenni…) influenza l’atmosfera su analoghi lassi di tempo).
Ne segue che il previsore che fa la tendenza stagionale basandosi sulle Teleconnessioni andrà a guardare tutte le forzanti climatiche presenti allo stato attuale e sapendo quali sono più importanti e quali meno, potrà dire quanto ogni fenomeno climatico contribuirà, ossia in che misura, alla realizzazione degli schemi meteorologici nel corso delle settimane. Per esempio:
Due Teleconnessioni molto utilizzate sono l’ENSO, che consiste in una variazione della temperatura superficiale dell’oceano Pacifico tropicale, e la Madden-Julian Oscillation meglio nota come MJO. Dei due, ENSO è molto più importante e quindi contribuirà in larga parte, e poi si aggiunge il contributo della MJO. Ognuno dei due fenomeni in Italia da vita ad un certo tipo di tempo meteorologico e la somma degli effetti sull’Italia delle due Teleconnessioni ci da una descrizione completa della variabilità meteorologica attesa nel corso delle settimane future. Per svolgere questo tipo di studio, il previsore che utilizza le Teleconnessioni semplicemente va a prendere da un archivio di dati del passato ad esempio la pressione in Europa, tutte le volte che è capitata una certa situazione di ENSO (ad esempio tutte le volte che le acque del Pacifico tropicale erano fredde, la cosiddetta “La Nina”) e in concomitanza con tutte le volte che la MJO si trovava per esempio nella sua fase 5, e fa poi la media di tutte le volte che è capitata questa combinazione. Questa sarà la proiezione stagionale perchè, ritornando al discorso precedente, ENSO e MJO sono due Teleconnessioni che hanno influenza sulle scale temporali dei mesi, cioè sono forti al punto da modificare in modo significativo il tempo per alcuni mesi, non per tempi più lunghi o su tempi più brevi.
Teleconnessioni: errori frequentemente commessi, dai più “gravi” ai meno “gravi”
Sebbene concettualmente sia corretto asserire che “siccome devo fare una tendenza stagionale per l’Inverno, quindi per 3 mesi, la forzante climatica che produce cambiamenti della circolazione atmosferica per alcuni mesi è l’ENSO” per quanto detto nella premessa, non è detto che la Teleconnessione funzioni. Semplicemente per il fatto, dato sempre per scontato, che la nostra atmosfera possa non permettere questa connessione a distanza. Se per esempio il raffreddamento del Pacifico tropicale genera un forte anticiclone sull’oceano Pacifico, in tutta risposta una bassa pressione potrebbe scendere sul continente americano, un’alta pressione quindi in tutta risposta si solleverebbe sull’oceano Atlantico e una bassa pressione scivolerebbe nel cuore dell’Europa. E dove sta scritto che ad un evento climatico da una parte del globo debba rispondere tutta la nostra atmosfera anche a grande distanza come nell’esempio appena dato?
Questo è il primo errore, secondo me il più grave e vediamo perchè. Nell’esempio appena dato si è descritta la propagazione di un’onda di Rossby. Cioè un anticiclone sul Pacifico farebbe cambiare il tempo in Europa attraverso la propagazione dell’onda sopra descritta. L’errore sta nel dare per scontato, come già detto, che l’atmosfera permetta questa connessione a distanza e più nello specifico quindi la nostra atmosfera permetterebbe sempre la propagazione delle onde di Rossby. Dare per scontato ciò è un errore di superficialità dovuto al fatto che chi sta usando la Teleconnessione probabilmente non ha idea di quali siano le condizioni atmosferiche tipiche in cui un’onda si propaga, quindi in soldoni manca di nozioni scientifiche.
La formulazione matematica delle onde di Rossby assume che sul polo ci sia una bassa pressione e ai tropici la fascia degli anticicloni. Sebbene questa cosa possa sembrare scontata, non lo è e spesso non capita.
Ci sono stagioni invernali come quella precedente per esempio, la 2023/2024, in cui sul polo troviamo degli anticicloni. Quindi perde di senso parlare di onde di Rossby che si propagano, e quindi perdono di senso le Teleconnessioni.
Ma andando ancor più nel dettaglio, gli anticicloni polari producono una cosiddetta “linea critica” alle latitudini artiche. In pratica le onde di Rossby che viaggiano in atmosfera, quando urtano questa linea ci si infrangono, lasciando al polo il loro contenuto di calore. Un po’ come quando una macchina va contro un muro, scaricando su di esso con l’urto tutta la sua energia e dunque la vettura si blocca istantaneamente.
A questo punto si capisce bene l’errore: immaginiamo che il raffreddamento delle acque del Pacifico tropicale produca l’anticiclone sull’oceano. Tale anticiclone si sposterà verso nordest, si allontanerà dal tropico dove si è generato e inizierà la sua propagazione verso l’Europa, quindi verso est. Ma se nello spostarsi verso nordest trova la linea critica, andrà ad impattare su di essa lasciando tutto il suo calore nella regione artica. L’onda dunque potremmo immaginare che analogamente alla macchina che trova il muro, va a rompersi e a morire li a poca distanza da dove è nata. Ma se l’onda si è infranta prima di arrivare in Europa, viene a mancare la teleconnessione. è come se immaginaste di collegare Pacifico ed Europa con un filo del telefono e qualcuno tranciasse il filo.
Allora, prima di applicare brutalmente la Teleconnessione, sarà il caso di andare a capire a priori se ci sono le condizioni per la propagazione delle onde, e quindi se le Teleconnessioni saranno presenti o meno. Il fatto di saper fare una tendenza stagionale esclusivamente con l’aiuto delle Teleconnessioni rappresenta quindi una limitazione da parte del previsore. Anche nei dati storici le figure bariche presenti in Europa in annate con fenomeni climatici di un certo tipo quali La Nina non è detto che siano dovute a quei fenomeni climatici, per questa stessa ragione. Magari appunto perchè capitò l’anno in cui c’era La Nina, c’era una bassa pressione in Europa ma in realtà quelle onde di Rossby dal Pacifico non avevano modo di arrivare in Atlantico perchè in Artico era presente la linea critica. Se però si ignora questa possibilità, anche tali annate vengono considerate nella ricerca degli effetti de La Nina in Europa, col risultato che si sta tenendo conto di informazioni errate perchè le condizioni meteo in Europa non sono dovute a La Nina se le onde di Rossby non possono attraversare l’oceano Atlantico a causa della linea critica, quindi anche gli effetti pronosticati di una Teleconnessione possono essere sbagliati. Nell’immagine sottostante vediamo un esempio di quanto detto fin qui:
Carta meteorologica del nord America dell’8 Marzo 2023
In questa carta possiamo anzitutto notare seguendo la linea verde che quest’onda è molto ampia sul bordo sinistro dell’immagine, con un anticiclone che si eleva sull’Alaska e dell’aria fredda che scende sulle coste Pacifiche del continente fino al nord della California, ma poi tale oscillazione si riduce sempre di più in ampiezza. è presente un anticiclone su tutto il Canada, con un massimo sul mar del Labrador (colore giallo in alto a destra) e le isobare (linee bianche) suggeriscono quindi la presenza di venti da est sul Canada dalla costa Atlantica a quella Pacifica che vanno a costituire quindi una linea critica, tratteggiata in rosso. Si può notare che quando l’onda di Rossby che viaggia da ovest verso est (linea verde), incontra il tratteggio rosso (quindi la linea critica), l’onda si perde. Cioè si vedono le oscillazioni della linea verde farsi sempre meno evidenti. L’onda ha urtato la linea critica e va quindi a dissiparsi.
Se al posto delle alte pressioni sul Canada ci fossero state delle basse pressioni, avremmo visto all’incirca la linea verde proseguire lungo il percorso tracciato da quella blu. è evidente in quel caso la prosecuzione dell’onda nel suo viaggio verso l’oceano Atlantico e poi l’Europa e l’evento climatico del Pacifico che ha generato l’onda avrebbe avuto ripercussioni anche sul tempo in Europa stabilendo dunque una Teleconnessione tra il nostro continente e il suddetto oceano.
Riassumiamo dunque nei due schemi sottostanti rispettivamente nel primo la situazione in cui la Teleconnessione smette di essere attiva e nel secondo in cui invece è attiva
Le onde in arrivo dal Pacifico equatoriale viaggiano verso nordest (linee verdi) e trovano la linea critica (tratteggio in rosso). Delle alte pressioni sono presenti sul Canada e lì termina il viaggio di tali onde di Rossby
Le onde di Rossby in movimento dal Pacifico equatoriale verso il Canada (linea verde) trova delle basse pressioni sul Canada. L’onda prosegue dunque il suo viaggio verso l’oceano Atlantico e la Teleconnessione è attiva.
Il secondo errore: ignorare le correlazioni di una Teleconnessione con la regione del globo da previsionare
Una cosa infatti ormai nota ad esempio è che ENSO; quindi sia La Nina che El Nino, non danno correlazione in Europa. Vuol dire che se si va a vedere la variabilità meteo ogni anno che c’era La Nina ad esempio, ogni volta è stata diversa da tutte le altre. Del tipo che magari 10 anni con La Nina hanno avuto inverni perturbati in Europa e 10 anni inverni anticiclonici. Per quanto detto, se non si fa almeno la distinzione tra Inverni con linea critica o senza è lecito che vi possa essere tale risultato, perchè nelle annate in cui la linea critica era presente La Nina non avrebbe potuto avere responsabilità sul tempo in Europa e la variabilità meteorologica da noi riscontrata era dovuta ad altre cause e quindi probabilmente diversa da quella che ci sarebbe stata se la Teleconnessione fosse stata attiva.
Terzo ed altri errori “passabili”
Il terzo errore concettuale è pensare che solo una o due Teleconnessioni, ammesso quindi che vi siano le condizioni affinchè funzionino, possano spiegare tutta la variabilità meteorologica della stagione. Le Teleconnessioni infatti abbiamo detto essere connessioni a distanza tra un fenomeno climatico e una remota regione del globo attraverso la propagazione di onde di Rossby emesse da tale fenomeno climatico. Ma ci sono anche sorgenti di onde di Rossby naturalmente presenti che non hanno bisogno di particolari fenomeni climatici: ad esempio il vento medio in atmosfera che viaggia da ovest verso est impatta contro le montagne Rocciose. Tale scontro è sempre sorgente di onde, quindi quelle prodotte eventualmente dalla presenza de La Nina devono fare i conti con la barriera da superare delle montagne Rocciose che possono modificarle, con quelle prodotte dalla stessa catena montuosa che si sommano a quelle prodotte dal Pacifico con La Nina. Ovviamente le onde prodotte dalle montagne Rocciose non hanno schemi rigidamente definiti e sempre controllabili, quindi che senso ha pensare di dare regole generali per cui La Nina dovrebbe, tramite la propagazione delle onde di Rossby, portare un certo tipo di tempo in Europa? Dato che appunto a causa della presenza delle onde prodotte anche dalle montagne Rocciose si otterrebbe quindi un riscontro ogni volta diverso dell’effetto de La Nina in Europa.
Teleconnessioni per previsioni stagionali: un argomento superato
Per concludere, tutto ciò deve portare alla conclusione che, quindi, il metodo delle Teleconnessioni allo stato attuale è sempre mal applicato in giro per il web e social perchè non si conosce bene l’argomento di cui si parla dal punto di vista fisico. E si tratta di un metodo che non da regole generali sul tempo che farà e quindi non è affidabile per previsioni stagionali. Tale metodologia infatti negli ambienti scientifici è già stata superata. Rimane una pura speranza a cui aggrapparsi per tanti appassionati meteo che girano sul web per far credere alla gente che vedrà due fiocchi di neve.
