El Niño e La Niña, i bambini impertinenti del Pacifico

Un bambino e una bambina, in grado di influenzare dinamiche e valori climatici in tutto il mondo. No, non abbiamo scoperto i figli gemelli di Superman e Wonder Woman. Il potere della ‘Kryptonite’ in questo caso è detenuto da due fenomeni climatici ben precisi, che rispondono al nome di El Niño (il bambino) e La Niña (la bambina).

A prima vista sembrerebbero riguardare solo l’oceano Pacifico e regioni molto lontane da noi, ma a una seconda occhiata si scopre presto che non è esattamente così. E se ancora avevate dubbi, la decima puntata della serie RSINews #lameteospiegata in collaborazione con MeteoSvizzera, parlerà proprio di loro.

Per accompagnarci in questo veleggiare oceanico (e non solo), dopo due puntate con altri ospiti, torna il nostro riferimento principale de #lameteospiegata: il meteorologo Luca Nisi.

Che cos’è El Niño?

Parlando di El Niño non si può che iniziare dal suo nome, che è in realtà un diminutivo: “Il nome completo è El Niño Oscillazione Meridionale, che è a sua volta una traduzione dall'inglese (El Niño Southern oscillation – ENSO). Il nome oscillazione non è casuale: si tratta infatti di un fenomeno climatico naturale che si modifica dopo un periodo più o meno regolare di tempo. Si tratta di una teleconnessione atmosfera-oceano. Chiaramente, come vedremo dopo, queste oscillazioni sono anche influenzate dal cambiamento climatico, ma El Niño e La Niña sono due fenomeni interconnessi con la circolazione atmosferica generale e sono presenti da diversi millenni, come hanno dimostrato ricerche paleoclimatologiche. L’atmosfera contiene una miriade di fenomeni particolari: di breve e lunga durata, su scala locale o ampia,… e sicuramente El Niño e La Niña devono la loro fama - a livello meteo-climatologico sono fenomeni molto conosciuti - proprio a causa degli effetti, talvolta intensi, su larga scala, oltre all'interconnessione con altri fenomeni meteo climatici che avvengono in altre parti della Terra” spiega Luca Nisi.

Concentrandoci sul primo si può dire che El Niño ha varie sfaccettature, ma il suo effetto principale è un forte riscaldamento delle acque dell'Oceano Pacifico centro meridionale e orientale. “Sono interessate quindi le coste occidentali dell'America Latina. La periodicità di questo fenomeno non è certamente precisa come un orologio svizzero. I fenomeni El Niño e La Niña durano in genere dai 9 ai 12 mesi, ma appunto è un’indicazione e talvolta possono durare anche anni, come successo all’ultima fase che abbiamo vissuto tra il 2021 (La Niña, inizio a cavallo dell’anno) che è durata fino a all’inizio di questo 2023. In media i fenomeni più intensi legati alle due fasi si verificano ogni 2-7 anni, ma anche in questo caso la cadenza non è regolare. Bisogna anche dire che i fenomeni di El Niño sono un po’ più frequenti di quelli di La Niña, quindi anche la loro distribuzione è irregolare”.

La circolazione di Walker, la premessa di tutto

Prima di passare alla controparte, alla sorellina Niña, vale la pena – ci dice Luca Nisi – spendere due parole sulla cosiddetta circolazione di Walker, detta anche Cella di Walker: “Si tratta di un modello concettuale che riguarda i flussi atmosferici, quindi i venti, nelle regioni tropicali del pianeta. Questo modello è utilizzato per spiegare la dinamica dell'atmosfera proprio in queste zone e – nonostante sia un modello concettuale – trova conferme nelle osservazioni. La causa di questo movimento delle masse d'aria è da ricercare nelle differenze della distribuzione del calore tra superficie del mare e crosta terrestre, che innescano dei moti circolatori. Consiste in unacella con circolazione chiusa, dove le masse d'aria vengono sospinte da est verso ovest nei bassi strati, mentre vengono sospinte verso l'alto nella parte occidentale della cella e in quota, al contrario, le masse sono sospinte verso est. È una circolazione naturale e più o meno regolare. Le cause della circolazione di Walker, a livello meteorologico, sono spiegate dalla differenza di pressione tra una zona di alta pressione tipicamente posizionata sull'Oceano Pacifico orientale e una zona di bassa pressione sull’Indonesia. Quando la circolazione di Walker si indebolisce o si inverte a causa dei cambiamenti di questo gradiente di pressione, siamo proprio in una situazione di El Niño. Al contrario, quando questa circolazione si rafforza, siamo invece in una situazione di La Niña”.

La Niña, la sorella amica di Walker

El Niño in spagnolo vuol dire “il bambino”, quindi in un certo senso possiamo per estensione definire La Niña come sua sorellina. Ma cosa cambia nella realtà passando alla fase ‘femminile’? “Come detto quando la circolazione di Walker si intensifica e viene stimolata dal gradiente di pressione, entriamo in una fase di La Niña. Guardando la circolazione su una scala verticale, quindi nelle tre dimensioni, le correnti in questo caso ruotano proprio al contrario rispetto a una fase di El Niño: gli alisei, ovvero quei venti costanti caratteristici dei tropici che nell'emisfero nord soffiano da nord-est verso sud-ovest, sono più intensi nei bassi strati e sospingono le masse d'aria sulla superficie del Pacifico verso l'Australia e l'Indonesia. Entrambi i fenomeni (Niño e Niña), con i loro venti nei bassi strati, non influenzano solo la distribuzione delle precipitazioni o dei periodi secchi spostando l'umidità da una parte o dall’altra della distesa d’acqua, ma stimolano al contempo anche una circolazione oceanica ben definita, che vedremo più avanti, a causa dell’attrito esercitato da questi venti sull’acqua”. Semplificando all’osso, possiamo quindi dire che La Niña amplifica le condizioni di circolazione oceanica e atmosferica normali (Walker) e, al contrario di El Niño, provoca un raffreddamento delle acque del Pacifico centro meridionale e orientale.

Il Southern oscillation index (SOI) e le fasi di riscaldamento e raffreddamento

Per definizione si è in presenza di una fase di El Niño quando la superficie della parte centrale dell'Oceano Pacifico manifesta un incremento di temperatura rispetto alla norma di almeno 0,5 gradi per un periodo di tempo non inferiore a cinque mesi. Se invece la temperatura è inferiore alla media stagionale di 0,5 gradi nello stesso periodo, quindi sempre almeno cinque mesi, siamo in presenza di una fase opposta, detta La Niña. “L'intensità massima di oscillazione in genere è raggiunta quando le anomalie di temperatura mostrano valori di 3-4 gradi. Lo 0,5 è infatti la soglia che determina l'inizio dell'evento, però poi queste anomalie di temperatura sono molto più importanti durante la fase massima. In questo modo si identificano le fasi di El Niño o di La Niña attive.

C’è però un altro un altro indice che viene utilizzato a questo scopo, ed è l'indice di oscillazione meridionale, dall'inglese Southern oscillation index (SOI). “Il SOI viene calcolato analizzando la differenza di pressione atmosferica, normalizzata alla superficie del mare, tra Tahiti - nel Pacifico centrale - e Darwin, in Australia settentrionale. In base alla differenza di pressione, l’indice descrive in particolare l'intensità della già citata circolazione di Walker e ci permette anche di fare una previsione dei fenomeni di El Niño e La Niña. In pratica, in presenza di un indice SOI negativo (SOI-) si avrà una pressione inferiore alla norma a Tahiti e superiore alla norma a Darwin. Al contrario in una fase positiva (SOI+) la tendenza è invertita. Prolungati valori negativi coincidono con acque oceaniche più calde della norma nel Pacifico tropicale orientale, tipiche degli episodi di El Niño. Forti e prolungati valori positivi provocano al contrario un raffreddamento delle acque tipico de La Niña.

Una lunga Niña al termine… un El Niño in arrivo?

Vista la teoria di base, pensando maggiormente all’attualità climatica, in che fase ci troviamo ora e cosa ci aspetta nel futuro prossimo? “Ci troviamo al termine di una lunga fase ininterrotta di La Niña, che durava da oltre un anno e mezzo. Al momento il sistema oceano-atmosfera del Pacifico tropicale si trova in una fase neutra, che significa che non siamo né in una né nell’altra situazione. O detto in altre parole, in base a quanto visto finora: significa che al momento la circolazione di Walker è normale e non mostra degli indebolimenti o rafforzamenti anomali. Per dare un’ulteriore indicazione: le più recenti misure della temperatura superficiale delle zone monitorate del Pacifico centrale mostrano un’anomalia di soli - 0,2 gradi rispetto alla media stagionale a lungo termine, quindi già al di sopra della soglia di - 0,5 che determina la presenza de La Niña. Possiamo pertanto dire che questa prolungata fase di La Niña, registrata abbastanza raramente di questa lunghezza nel recente passato, è giunta al termine”.

Abbandonando le certezze dei dati misurati, per quanto riguarda il futuro si entra nella parte previsionale: “Abbiamo diversi modelli numerici che prevedono una transizione entro la fine di quest’anno verso una situazione di El Niño. Tuttavia bisogna dire che questi modelli climatici hanno particolari difficoltà a prevedere questo tipo di fenomeni proprio durante la primavera, il periodo in cui ci troviamo. E la causa delle difficoltà è naturale: solitamente gli eventi El Niño o La Niña raggiungono il picco in inverno e, anche rimanendo in una fase attiva, tendono a indebolirsi proprio in primavera. Si tratta di un fattore che va a disturbare un po’ i modelli in quanto non hanno delle grandi basi previsionali per poter fornire una previsione solida. Quindi, proprio a causa di questo andamento naturale, le simulazioni che vengono fatte in primavera sono sempre correlate ad una grande incertezza… e come facilmente immaginabile, l'errore previsionale è dietro l'angolo! Detto questo, nonostante la grande incertezza, i modelli mostrano una probabilità piuttosto elevata che entro la fine del 2023 ci troveremo in una situazione di El Niño. Per quanto riguarda la previsione, il Servizio meteorologico americano (NOAA), così come l'Organizzazione meteorologica mondiale, rilasciano periodicamente un'analisi della situazione relativa all’ENSO che si basa principalmente sulla distribuzione della temperatura e della pressione atmosferica, così come sulle temperature superficiali oceaniche”.

Le conseguenze maggiori

Partendo da una logica geografica, se finora abbiamo parlato prevalentemente di oceano Pacifico, anche gli effetti più diretti si trovano in questa regione: “Parliamo appunto del Sudamerica da una parte e dell’Australia e dell'Indonesia dall’altra. Il tipo e il luogo delle conseguenze dipendono da dove vengono sospinte le masse d'aria umida dagli Alisei, al contrario un indebolimento di questi venti può provocare un’inversione delle correnti. Questi venti transitano su diverse migliaia di chilometri di oceano, acquistando umidità, e quando poi incontrano la terraferma scaricano precipitazioni abbondanti. In linea generale dove vengono convogliate queste masse d'aria umida si avranno piogge monsoniche intense e alluvionali, spesso anche problematiche.

Allo stesso tempo, dall'altra parte dell’oceano permane tempo secco e spesso addirittura siccitoso. Quindi, semplificando, possiamo dire che un'intensa e prolungata fase di El Niño porta a piogge alluvionali e frequenti verso il Sudamerica, una corrispettiva fase intensa di La Niña porta invece a tempo umido, pure spesso alluvionale, verso l'Australia e l'Indonesia. Queste sono sicuramente le zone più interessate dal fenomeno, ma bisogna anche dire che ci sono altri effetti indiretti e spesso meno conosciuti anche in altre parti del mondo”.

Gli effetti indiretti, che si sentono perfino sul Mediterraneo (e da noi)

Proprio delle altre parti del mondo vogliamo parlare ora, con – come sempre – un occhio di riguardo verso l’Europa e la regione alpina. “Gli effetti di El Niño o di La Niña sul tempo meteorologico in Europa sono ancora piuttosto controversi nel mondo scientifico, anche perché sono complessi e difficili da analizzare. In effetti si tratta di solo uno degli elementi che influenzano il tempo delle nostre regioni, e altri fattori possono sovrastare o nascondere il ‘segnale’ dato da El Niño o La Niña. In ogni caso ci sono degli studi scientifici che lasciano presumere che entrambi i fenomeni abbiano una debole influenza sul nord Atlantico e sull'Europa soprattutto durante l'inverno. Studi modellistici ad alta risoluzione hanno ad esempio mostrato un indebolimento dell'Oscillazione nord atlantica, anche conosciuta come indice NAO in concomitanza degli eventi di El Niño e uno spostamento verso sud delle traiettorie delle zone di bassa pressione sul nord Atlantico. In una configurazione di questo tipo si avranno pertanto un po’ più di precipitazioni sul bacino del Mediterraneo, e di conseguenza anche sulle nostre regioni, grazie all’arrivo un po’ più frequente di perturbazioni. Al contrario, in una situazione di La Niña queste perturbazioni vengono spostate un po’ più a nord. Insomma, questi studi sembrano mostrare che El Niño può portare a inverni almeno un po’ più umidi sull’Europa centrale e sul bacino del Mediterraneo, in particolare occidentale (si stima un aumento autunnale e invernale di circa il 10%), e temperature più fresche sulla Scandinavia. L’influsso di La Niña sembra essere più scarso sull’Europa, ma anche in questo caso si è osservato che in presenza di fasi forti, l'inverno europeo, specialmente nel Mediterraneo, è più secco. E guardando a cosa è successo negli ultimi due nostri inverni (molto siccitosi, ndr), considerando che ci trovavamo proprio in questa fase, qualche domanda può sorgere spontanea, anche se una cosa è certa: questo è solo uno dei tasselli che compongono il complesso sistema meteo-climatico. Ad ogni modo anche le osservazioni confermano sostanzialmente questi risultati, ma per lo sviluppo di un modello concettuale affidabile è importante sottolineare che El Niño e La Niña sono dei fenomeni talmente remoti per l'Europa che ci sono altri fattori che potrebbero nascondere talvolta il loro effetto, non è pertanto facile stabilire una relazione diretta, anzi a volte può essere rischioso.

Se quindi possiamo dire che in Europa gli effetti di El Niño e La Niña sono generalmente deboli, dobbiamo però pure segnalare come negli ultimi anni gli effetti di El Niño sembrano avere un influsso abbastanza importante nel favorire lo sviluppo di estati molto calde rispetto alla norma. Torniamo ancora nel campo delle ipotesi, ma potrebbe esserci un collegamento con l'avanzamento degli anticicloni subtropicali, le zone di alta pressione che si spingono verso latitudini più elevate. Un movimento che abbiamo osservato più volte nelle estati recenti”.

El Niño/La Niña oltre il Pacifico e l’Europa

Volgendo lo sguardo oltre casa nostra, soprattutto nelle fasi di El Niño, le conseguenze indirette toccano anche molte altre zone del globo: “Spesso si registrano abbondanti piogge in Brasile, in Argentina, sulle Montagne Rocciose negli Stati Uniti e nelle regioni dell'Africa equatoriale. Al contempo, periodi di siccità anche importanti possono colpire il Centro America e il Sud Africa. Anche in questo caso ci sono quindi delle interconnessioni con altre oscillazioni, magari presenti a livello di atmosfera, che non sono lineari, ma come già per l’Europa si tratta di fenomeni che si osservano spesso in situazioni di El Niño. Possono esserci anche forti ondate di caldo che raggiungono il Sud-est asiatico e il Giappone, mentre nella regione del Golfo del Messico le temperature possono addirittura essere piuttosto contenute se non al di sotto della norma. Un’altra conseguenza importante, di cui abbiamo accennato prima, è che durante una fase di El Niño si registra una diminuzione dei monsoni, molto importanti per la stagione delle piogge, in India, mentre al contempo aumentano le tempeste tropicali nel Pacifico.

Quando siamo in una fase di La Niña, si assiste al contrario a un'intensificazione dei monsoni con alluvioni devastanti in India, come abbiamo visto più volte anche nei telegiornali negli ultimi due anni. Con La Niña c’è poi anche un effetto un po' particolare: si assiste infatti a un aumento, sia di frequenza che di intensità, dei tornado negli Stati Uniti. È particolare perché i tornado sono dei fenomeni molto locali… eppure, anche se ancora non c’è una vera spiegazione diretta, a livello statistico l’aumento è un dato di fatto. Una conseguenza simile, però su scala più grande, riguarda l'influenza determinante di La Niña per la formazione degli uragani sull'Oceano Atlantico, che non di rado possono colpire in modo molto violento le isole del Golfo del Messico e gli Stati Uniti sud orientali: anche in questo caso La Niña sembra andare a influenzare il numero e l’intensità di questi uragani”.

Non solo atmosfera: anche la vita degli oceani (e degli umani) cambia

Spesso El Niño e La Niña vengono associati a fenomeni atmosferici e al clima di date regioni, ma questi fenomeni hanno anche un importante effetto sugli oceani. “In condizioni normali nell'Oceano Pacifico gli Alisei soffiano dal settore est lungo l'equatore interagendo, come detto prima, con la superficie dell’oceano per effetto dell’attrito. In pratica portano acqua calda dal Sudamerica verso l'Asia. Il movimento di queste masse d'acqua verso la costa occidentale dell'Oceano Pacifico causa un aumento del livello del mare su questo lato, che può raggiungere anche 80-100 cm rispetto alla costa orientale. Chiaramente, le due coste sono separate da migliaia di chilometri di acqua e non è quindi possibile osservare concretamente la differenza, ma resta piuttosto notevole. Per sostituire l'acqua calda che viene sospinta verso ovest, viene fatta risalire dell'acqua fredda dagli strati profondi verso la superficie e questo processo è chiamato in inglese Upwelling.

Detto questo, El Niño e La Niña sono due fenomeni climatici che modificano o interrompono queste condizioni normali: con La Niña vengono accentuate e le correnti di acqua calda verso ovest si intensificano, con sempre più aria ricca di umidità diretta verso le coste indonesiane e australiane, con al contempo un’intensificazione dell’upwelling lungo le coste sudamericane, in particolare in Perù. Questa spiegazione ci permette di arrivare al dunque: l’acqua più fredda che risale con l’upwelling è ricca di nutrienti che giungono così in superficie. In situazione di La Niña le coste sudamericane bagnate dal Pacifico approfittano di questa risalita di nutrienti che favorisce molto la pescosità, quindi anche in ottica socioeconomica è molto importante.

Al contrario in presenza di El Niño l’upwelling è spostato maggiormente verso l’Australia e l’Indonesia e in Sudamerica arriva acqua più calda e avara di nutrienti e la pescosità decresce di conseguenza.

Sempre in rifermento alle conseguenze socioeconomiche, nel web si trovano addirittura citazioni da ricerche storiche che affermano come una forte prolungata fase di El Niño abbia influito pesantemente sull'impero degli Inca in Perù, che arrivavano a compiere dei sacrifici umani per tentare di prevenire le precipitazioni, proprio perché fenomeni intensi erano legati a periodi molto siccitosi o a precipitazioni molto intense”. E a questo proposito alcuni storici ipotizzano che anche i venti particolari di una fase El Niño favorirono l’incursione distruttrice del ‘conquistador’ spagnolo Francisco Pizarro nel 1532, che mise fine all’impero precolombiano.

Dati e record, dal caldo estremo a un raffreddamento localizzato

Per parlare di dati significativi, va fatta una premessa: El Niño e La Niña sono fenomeni che hanno un influsso sia sulla meteorologia sia sulla climatologia di varie regioni. Sono dei fenomeni intensi che provocano anomalie importanti su vari parametri meteorologici: pertanto spesso sono correlati a record, sia di siccità sia di precipitazioni e non li menzioneremo tutti. “Andando a guardare tutte le regioni che sono interessate da questo fenomeno i record si moltiplicano, però penso che valga almeno la pena menzionare un dato recente: un fenomeno molto molto intenso di El Niño si è verificato a cavallo tra il 2015 e il 2016 e si è rivelato uno tra i tre più forti mai osservati, assieme a quello del 1982-83 e del 1997-98. L’ultimo episodio, insieme al riscaldamento globale in atto, è stato considerato la causa principale del caldo record nel 2016, che risulta ancora oggi l'anno più caldo a livello mondiale. El Niño quindi, combinato come detto al riscaldamento climatico, favorisce nuovi record di temperatura media a livello mondiale.

La Niña ha al contrario un effetto raffreddante, anche dovuto al fenomeno di upwelling di cui abbiamo parlato prima: l’acqua molto fredda che risale dalle profondità oceaniche verso la superficie va a sua volta a raffreddare gli strati più bassi dell'atmosfera. E a questo proposito anche qui vale la pena citare un episodio recente: nel 2022, che è stato comunque uno degli anni più caldi a livello mondiale anche se non abbiamo superato il 2016, era in atto – come già visto – una forte fase di La Niña. E infatti, se si guarda la mappa delle anomalie climatiche a livello mondiale, seppur nella la maggior parte delle regioni erano positive e quindi vediamo una colorazione rossastra quasi dappertutto, dove era presente il fenomeno di upwelling le temperature sono state al di sotto della media. Un raffreddamento che non ha comunque permesso di mitigare a livello globale quello che è stato uno degli anni più caldi dall’inizio delle misure a metà ‘800 circa”.

El Niño e La Niña, quale relazione con il cambiamento climatico?

Al riscaldamento climatico fin qui qualche accenno è stato fatto, ma concretamente che relazione intercorre tra El Niño/La Niña e il cambiamento in atto? “Ci sono principalmente due relazioni con esiti opposti tra loro. La prima relazione l’abbiamo già menzionata e possiamo dire che entrambi incidono sulla temperatura globale. I fenomeni di El Niño, in particolare, influiscono notevolmente sul riscaldamento della temperatura media del pianeta. Negli anni con El Niño è pertanto più facile avere delle temperature alte, ma ovviamente non bisogna interpretare questo fatto come una causa del cambiamento climatico o – per assurdo – arrivare addirittura a confutarlo, è solo un elemento che va ulteriormente ad accentuare queste anomalie positive di temperatura. Ci sono poi molte prove scientifiche che dimostrano che il riscaldamento globale, e qui arriviamo alla seconda relazione, provoca un aumento dei fenomeni meteorologici estremi, lo abbiamo infatti sentito in numerose salse negli ultimi anni a causa di quello che è stato osservato. La stessa conclusione vale pure le oscillazioni El Niño e La Niña: le fasi potranno essere più frequenti, ma soprattutto i fenomeni più intensi potranno essere più frequenti. Cosa significa questo? Che più i fenomeni di El Niño/La Niña sono intensi, maggiori sono le differenze nelle precipitazioni e dei periodi siccitosi nelle zone interessate. A dipendenza del caso e del luogo, potranno essere quindi più accentuate le alluvioni, rispettivamente le siccità”.