Science, 15 Oct 93, Vol. 262, pg. 331 - Richard A. Kerr - Il National Weather Service (NWS) degli USA è oggi basato sulla rete di radar meteorologici NEXRAD (Next generation Radar) sviluppati negli anni 70, che sarà completa nel 1998; 116 nuovi radar saranno installati entro il 1995. Questa rete sostituirà 450 posti di osservazione umani e fornirà in modo continuo ed in tempo reale i dati di pressione, temperatura, direzione e velocità del vento, visibilità, altezza e spessore delle nuvole, e tipo ed intensità delle precipitazioni. Questa rete sarà integrata dal sistema basato sul satellite GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite), che sarà lanciato nell’aprile del 1994, e da un sistema interattivo di processing.
Science, 21 Jun 96, Vol. 272, pg. 1774 - Joshua Wurman - L’osservazione dei tornado con un radar doppler mobile a pencil-beam ha permesso di risolvere la struttura tridimensionale del fenomeno nelle zone a spirale dell’occhio del ciclone ed in quelle di confine dove prevalgono i moti convettivi. Le osservazioni sono state compiute nell’ambito del programma Verification of the Origin of Rotation in Tornado Experiment (VORTEX) ed il radar usato ha una portata da 2 a 6 km con risoluzione da 50 a 130 m sulla lunghezza d’onda da 3 cm (9,375 GHz). Il radar è di tipo mobile, per avvicinarsi all’occhio del ciclone, ha un’antenna parabolica di 1,83 m di diametro ed un fascio da 1,2 gradi; la potenza trasmessa è di 40 kW di picco con impulsi da 450 ns ogni 500 microsecondi. Il radar è capace di rivelare segnali meteorologici fino a -25 dB di superficie equivalente a distanze maggiori di 3 km ed i suoi tempi di osservazione sono fra 60 e 120 s. I dati memorizzati e processati da un apposito software vengono presentati su uno schermo a colori con una scala di colori relazionata alla velocità doppler.
Science, 15 Jun 2001, Vol. 292, pg. 2025 - Robert J. Charlson - Le nubi condensate sono le formazioni che controllano l’albedo e quindi la temperatura del nostro pianeta e gli aerosoli prodotti dall’uomo hanno una grande influenza sull’albedo, ma dal punto di vista quantitativo vi è molta incertezza. Si pensa che l’aumento degli aerosoli prodotti dall’uomo produca nubi con gocce più piccole perché aumenta il numero dei nuclei di condensazione, inoltre la presenza di gas solubili abbassa la tensione superficiale dell’acqua ed influenza la formazione delle nubi. L’acido nitrico è forse il più importante dei gas solubili che attiva la condensazione. Vi sono poi i composti carbonacei degli aerosoli con superfici attive che abbassano la tensione superficiale. Le proprietà ottiche delle nubi danno un contributo negativo non trascurabile al riscaldamento terrestre e quindi il modello globale degli aerosoli è un fattore importante da tenere conto.
Science, 2 Apr 2004, Vol. 304, pg. 43 - Kim Krieger - Quando un temporale notturno estivo illumina il cielo con le sue scariche elettriche si può osservare come il chiarore dura più a lungo di quanto si immagini. Ricercatori hanno suggerito che, dopo le scariche dei fulmini, radiazioni gamma si diffondono nel cielo generate da reazioni nucleari indotte dalle scariche elettriche. Un team dell’International Christian University di Tokyo ha osservato i fulmini dal 1999 rivelando raggi gamma ed ha documentato la presenza di gas radon nell’atmosfera. Subito dopo un fulmine i rivelatori hanno registrato una raffica di raggi gamma seguita dopo 15 minuti da un prolungato flusso di altri raggi gamma che hanno raggiunto un picco dopo 70 minuti decrescendo dopo con un tempo di dimezzamento di 50 minuti. I fulmini scaricavano 10 milioni di volt ed il campo elettrico accelera gli elettroni che emettono raggi gamma quando decelerano, ma la caratteristica di tempo di dimezzamento di 50 minuti suggerisce l’esistenza di reazioni nucleari nell’atmosfera. Il team giapponese sospetta che il campo elettrico dei fulmini acceleri atomi di idrogeno ionizzato che colpiscono altri atomi nell’atmosfera provocando delle reazioni nucleari. In particolare i protoni accelerati possono colpire atomi di argon-40, un isotopo comune nell’atmosfera, e lo trasformano in cloro-39. Questo a sua volta decade in argon-39 emettendo raggi gamma con un tempo di dimezzamento di 56 minuti in buon accordo con le osservazioni. Ci possono essere però molte altre diverse reazioni nucleari compatibili con il decadimento osservato e le indagini continuano con strumentazioni più accurate.
Science, 9 Sep 2005, Vol. 309, pg. 1656 - John Travis - Le devastazioni dell’uragano Katrina a New Orleans e sulla costa del Golfo del Messico hanno confermato quanto previsto dal team multidisciplinario guidato nel 2002 da Van Heerden, direttore del Center for Public Health Impacts of Hurricanes dell’Università della Louisiana. Il team aveva studiato tutte le conseguenze di un uragano che poteva colpire New Orleans , dalle inondazioni a come molti potevano ignorare gli ordini di evacuazione o essere incapaci a fuggire (stimati circa 1 su 4) nel caso peggiore. L’uragano Katrina arrivato il 29 agosto scorso ha colpito la costa 55 km ad est della città. Molti argini che proteggevano la città, che si trova per l’80% sotto il livello del mare, hanno ceduto e si è avuta l’inondazione. Molti studi avevano predetto questo scenario catastrofico e si sapeva che questo poteva accadere e lo si attendeva. In un certo senso Katrina è stata una rarità, pochi sono stati gli uragani di questa intensità che hanno colpito nel passato le coste del Golfo del Messico, tuttavia gli esperti di uragani dicono che tutto è prevedibile. Dopo essere passato a sud della Florida classificato come categoria 1, ha raggiunto il Golfo del Messico ed ha cominciato a accumulare energia dall’aria calda ed umida. Sabato 27 agosto Katrina era già di categoria 3 e continuava a crescere. Il giorno successivo la pressione al centro era scesa da circa 960 a 905 millibar e l’uragano era di categoria 5 con i venti che arrivavano a 175 miglia all’ora. La rapidità di accrescimento è stata eccezionale e Katrina è diventato uno dei più violenti mai ricordati. Due fattori lo hanno alimentato: le acque eccezionalmente calde del Golfo e la mancanza di forti venti in alta quota che avrebbero potuto disperdere la sua energia. Il mattino di domenica 28 agosto migliaia di abitanti non obbedirono agli ordini di evacuazione. Il 21,4% della popolazione non abbandonò, nonostante il Centro di Van Heerden avesse utilizzato 1000 persone per contattare i residenti e usato i centri sociali per raggiungere i più poveri, ma a molti mancavano i mezzi per fuggire. Katrina risparmiò a New Orleans la sua violenza massima colpendo ad est ed in questo momento era sceso a categoria 4. Poiché i cicloni dell’Atlantico ruotano in senso antiorario la spinta del mare è maggiore sul lato est. Il punto più critico per la città è il versante del lago Pontchartrain dove sorgono gli argini alti 5 m. Si è stimato che con Katrina il lago è salito di 3 m e non ha superato gli argini, ma l’aumento di pressione ha provocato il collasso catastrofico degli argini di terra nel punto dove si saldavano a quelli di cemento. In questa occasione si è compreso anche quanto sono importanti le isole basse a sud di New Orleans che costituiscono una barriera per gli uragani e ne riducono la violenza; invece ogni anno spariscono 100 kmq di questa barriera soprattutto perché il Mississippi è stato stretto fra argini e dighe e lascia meno sedimenti alla foce. Nel 1998 molte agenzie federali hanno proposto un investimento di 14 miliardi di US$ per recuperare queste barriere, ma il progetto non ha ottenuto i fondi. Il dibattito riprenderà ora con il recupero della città e delle aree circostanti. Fortunatamente i maggiori impianti industriali e centri di ricerca della Louisiana non hanno subito danni, incluso il Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory, gli impianti della NASA e quelli della Lockheed Martin che costruisce i fuel tanks per lo space shuttle, ma tutti sono preoccupati perché la stagione degli uragani non è finita ed i ricercatori dicono che gli Stati Uniti sono entrati in un periodo che porterà sempre maggiori uragani.
Science, 16 Sep 2005, Vol. 309, pg. 1807 - Richard A. Kerr - Alla domanda se New Orleans e le coste del Mississippi siano state vittime del riscaldamento globale gli scienziati non avevano elementi per rispondere subito dopo l’accaduto. Ora tuttavia una connessione sta emergendo fra il riscaldamento dell’oceano ed i violenti cicloni tropicali. I meteorologi riportano un aumento dell’80% nel numero dei più violenti cicloni tropicali in tutto il mondo durante gli ultimi 35 anni. Un aumento simile si ha nell’Atlantico e nel Pacifico del nord. Nello stesso periodo gli oceani tropicali si sono andati riscaldando, secondo molti ricercatori, a causa dell’effetto serra. Tuttavia non si possono attribuire i danni di Katrina al riscaldamento globale perché è aumentata la vulnerabilità della popolazione costiera per l’aumento demografico e questo offusca i danni dovuti all’intensificarsi dei cicloni. Bisogna però aspettare la seconda metà del secolo. I cicloni tropicali sono macchine termiche che prendono la loro energia dalle acque calde dell’oceano e generano i loro venti prima di disperdere il calore nell’alta atmosfera. La storia dei cicloni tropicali osservati dai satelliti è ormai lunga 35 anni. I ricercatori hanno trovato un rapido aumento del numero di cicloni di categoria 4 e 5, quelli che provocano i danni maggiori, e questi sono aumentati globalmente del 57% nella seconda metà di questo periodo di osservazione. Il fatto è stato segnalato dalla rivista Nature del 4 agosto e viene correlato all’aumento della temperatura del mare in una mezza dozzina di bacini. Questi risultati non sono tuttavia sufficienti a mettere in relazione il riscaldamento globale con l’intensificarsi dei cicloni tropicali. Questi effetti sono ancora dentro il rumore e lo rimarranno per molti decenni, ma tutti quelli che operano a lungo periodo, come le compagnie di assicurazione, si devono aspettare grandi cambiamenti alla fine del secolo.
Science, 11 Nov 2005, Vol. 310, pg. 953 - Eli Kintisch - Quando gli argini che proteggevano New Orleans hanno ceduto sotto l’uragano Katrina la spiegazione più comune è stata che non erano stati costruiti per resistere ad una tempesta così violenta, ma il primo rapporto di un team di indagine della National Science Foundation (NSF), della American Society of Civil Engineers e dello Stato della Louisiana hanno tracciato un quadro chiaro di come questo sistema vitale di protezione della città ha fallito miseramente. Il Corpo degli Ingegneri dell’Esercito USA ha costruito il sistema di protezione di New Orleans contro l’allagamento negli anni ’60 per resistere ad uragani di Categoria 3. Katrina è arrivato come Categoria 4, ma sul lato est della città e qui l’acqua ha superato gli argini solo sul lato ovest; nell’area della downtown, l’uragano aveva Categoria 1 ed il vento raggiungeva solo i 139 km/h. Due team indipendenti hanno portato le prove che gli argini hanno ceduto prima che l’acqua raggiungesse il massimo. I tecnici non hanno potuto determinare se il cedimento fu dovuto a difetto di progetto o di costruzione, ma il cedimento esteso non è stato dovuto solo a cause naturali. L’acqua è penetrata, ha eroso o lubrificato il suolo al di sotto dell’argine, e tutto il sistema è scivolato di 14 m lateralmente agendo come un bulldozer. Gli strati di sabbia, argilla e torba sotto gli argini di cemento erano diventati instabili per l’acqua. Ad ogni modo il rapporto congiunto sugli argini verrà emesso nel luglio 2006.
Science, 9 Oct 2009, Vol. 326, pg. 240 - Jeffrey P. Severinghaus - Un periodo di deboli piogge alle basse latitudini può essere stata la causa dello scioglimento di grandi distese di ghiaccio. Questa associazione controintuitiva è molto dibattuta come causa dei cicli glaciali che terminano circa ogni 100000 anni. Comprendere le cause di questi collassi dei ghiacciai dell’emisfero nord (glacial termination) è importante sia per il passato che per il futuro perché ogni collasso è seguito da un periodo di stabilità climatica e di caldo (periodo interglaciale) come quello degli ultimi 11700 anni in cui è fiorita l’agricoltura e la civiltà. La fusione di una grande quantità di ghiacci inietta acqua fresca nel Nord Atlantico che può rallentare, se non interrompere, l’immersione delle acque del Nord Atlantico vicino alla Groenlandia e quindi la circolazione in profondità dell’oceano (meridional overturning circulation, o MOC). Questo comporta la formazione di ghiacci sul Nord Atlantico e freddi inverni in Europa ed Eurasia e sembra che indebolisca, nell’estate seguente, i monsoni nell’Asia dell’est. L’esatto meccanismo che collega i freddi inverni con l’indebolimento dei monsoni è molto discusso, ma potrebbe essere dovuto semplicemente al fatto che, il mantenimento della neve fino a primavera, rallenta il riscaldamento della terra che è la causa dei monsoni. Il verificarsi di deboli monsoni, può allora segnare indirettamente l’inizio dello scioglimento dei ghiacciai secondo la teoria dei cicli astronomici di Milankovitch, inoltre lo scioglimento sempre si accompagna con l’aumento dell’anidride carbonica e con l’evento di Heinrich, cioè l’aumento dei sedimenti marini degli iceberg. Anche l’innalzamento del livello marino avviene in sincronismo con l’aumento della CO2. Hai Cheng, del Dipartimento di Geologia e Geofisica dell’Università del Minnesota, Minneapolis, ha mostrato che lo scioglimento dei ghiacci e l’aumento del livello del mare avvengono nei periodi di deboli monsoni e con l’interruzione del MOC e l’aumento della CO2. L’ipotesi di Cheng è che l’interruzione del MOC forza l’emissione della CO2 nell’oceano meridionale riscaldando il globo con l’aumento dell’effetto serra e questo aumenta lo scioglimento dei ghiacci con un effetto di reazione positiva. Il motivo per cui la deglaciazione avviene ogni 100000 anni è che questo è il periodo in cui l’orbita della Terra diviene quasi circolare, eliminando periodi di intense insolazioni, e permette di accumulare grandi masse di ghiaccio. Queste diventano più vulnerabili ad una combinazione favorevole del ciclo di Milankovich e dell’aumento della CO2.