Il contenuto termico degli oceani (OHC) è un indicatore chiave per comprendere i cambiamenti climatici e il riscaldamento globale. In questo articolo, esamineremo come l’OHC sia cambiato nel periodo 2005-2020, utilizzando un approccio basato sulle masse d’acqua e considerando sia i cambiamenti di spessore che di temperatura.
Il quadro delle masse d’acqua
Definizione delle masse d’acqua
Per studiare i cambiamenti del contenuto termico all’interno delle masse d’acqua globali, dividiamo i primi 2000 metri dell’oceano in tre strati: l’acqua tropicale (TW), l’acqua di modalità (MW) e l’acqua intermedia (IW). Questi strati sono ulteriormente suddivisi in base alla densità e alla posizione geografica per considerare separatamente i cambiamenti del contenuto termico in specifiche acque di modalità subtropicali e subpolari.
Masse d’acqua regionali
Le masse d’acqua regionali sono definite all’interno degli strati MW e IW, utilizzando specifici vincoli di longitudine, latitudine e densità neutra. Ad esempio, nell’acqua di modalità subtropicale, definiamo separatamente le acque di modalità subtropicali in diverse regioni oceaniche, come l’Atlantico meridionale e settentrionale, il Pacifico occidentale ed orientale e l’Oceano Indiano. Allo stesso modo, nell’acqua di modalità subpolare, definiamo l’acqua di modalità subantartica nell’Oceano Australe e l’acqua di modalità Madeira nell’Atlantico settentrionale subtropicale.
Cambiamenti del contenuto termico
Componenti del cambiamento dell’OHC
Il cambiamento dell’OHC è calcolato in relazione a una temperatura di riferimento fissa, rendendo la stima dei trend dell’OHC e del suo spessore dipendente dalla scelta, a volte arbitraria, della temperatura di riferimento. Tuttavia, la componente di temperatura del cambiamento dell’OHC non dipende dalla scelta della temperatura di riferimento. Per i nostri calcoli, abbiamo preso come riferimento la temperatura di 0°C per l’oceano globale, seguendo scelte simili fatte in lavori precedenti.
Effetti della salinità
Un’altra semplificazione è che gli effetti dei cambiamenti di salinità sul cambiamento dello spessore di uno strato di massa d’acqua, e quindi sul cambiamento del contenuto termico dello strato, non sono stati considerati separatamente. I cambiamenti di salinità possono talvolta essere abbastanza grandi da influenzare la stratificazione e la struttura di densità dell’oceano, influenzando così la circolazione oceanica e lo spessore dello strato, impattando l’OHC all’interno di uno strato di densità dato. Questi impatti guidati dalla salinità sulla sequestrazione di calore dell’oceano richiedono ulteriori indagini, ma sono al di là dello scopo di questo studio.
In conclusione, l’analisi dei cambiamenti del contenuto termico degli oceani basata sulle masse d’acqua fornisce una comprensione dettagliata di come il riscaldamento globale stia influenzando specifiche regioni e strati dell’oceano. Sebbene ci siano alcune semplificazioni e limitazioni, come la scelta della temperatura di riferimento e gli effetti della salinità, i risultati sono comunque robusti e forniscono informazioni preziose sui cambiamenti climatici in corso.
Il riscaldamento degli oceani: analisi e tendenze
Gli oceani sono un elemento cruciale del sistema climatico terrestre e la loro capacità di assorbire calore gioca un ruolo fondamentale nella regolazione del clima globale. La quantità di calore assorbita dagli oceani, nota come contenuto di calore oceanico (OHC), è un indicatore chiave dei cambiamenti climatici in atto. In questo articolo, esamineremo le tendenze dell’OHC e l’assorbimento di calore negli oceani, basandoci su dati osservativi e analisi scientifiche.
Analisi del contenuto di calore oceanico
Decomposizione dell’OHC
La decomposizione dell’OHC ci permette di distinguere i cambiamenti dell’OHC di una massa d’acqua dovuti agli effetti del riscaldamento, separandoli dai cambiamenti dello spessore (o volume) degli strati isopicnali. Questo approccio analitico fornisce una visione più accurata dell’impatto del riscaldamento globale sugli oceani.
Tendenze dell’OHC e assorbimento di calore
Le tendenze lineari dell’OHC vengono calcolate per ciascun periodo selezionato, analizzando le serie temporali medie annuali dell’OHC integrate spazialmente, per indicare l’aumento o la diminuzione dell’OHC in ciascun periodo. Per le mappe delle tendenze, i campi vengono prima integrati verticalmente in profondità o negli strati isopicnali, e poi vengono calcolate le tendenze lineari per ciascun punto della griglia nel periodo selezionato. L’assorbimento di calore negli oceani, come mostrato in Figura 1b, è calcolato come la tendenza lineare dell’OHC medio annuale per ogni periodo di 11 anni attraverso l’era delle misurazioni (ad esempio, 1960-1970, 1970-1980, 1980-1990, 1990-2000, 2000-2010, 2010-2020) moltiplicato per la lunghezza del periodo. Per le tendenze lineari in un periodo inferiore a 15 anni, la variabilità decennale può essere parte del segnale così come le tendenze a lungo termine dovute al riscaldamento antropogenico. Un altro fattore è la sensibilità dei punti di inizio e fine nella stima delle tendenze lineari e nella cattura della non linearità nei tassi di cambiamento dell’OHC. Nel complesso, l’aumento monotono dell’assorbimento di calore negli oceani è rimasto chiaro fin dagli anni ’80.
Disponibilità dei dati
Dati osservativi
I dati osservativi utilizzati per ricreare le figure in questo studio sono stati depositati online nel database Zenodo. Questi dati sono stati raccolti e resi disponibili gratuitamente dal Programma Argo Internazionale e dai programmi nazionali che vi contribuiscono, facendo parte del Sistema Globale di Osservazione degli Oceani.
Dati sul contenuto di calore oceanico
Il contenuto di calore oceanico globale dal 1955 al 2020 e dal 2005 al 2020, aggiornato dal NOAA/NESDIS/NCEI Ocean Climate Laboratory, è stato ottenuto dal sito web del NCEI. I dati grigliati dell’OHC, della temperatura e della salinità dell’IAP sono stati ottenuti dal sito web dell’IAP Ocean. L’ultima versione dei dati EN4 è stata scaricata dal sito web del Met Office. Il contenuto di calore oceanico globale è stato ottenuto dal sito web del Japan Meteorological Agency.
Disponibilità dei codici
Tutte le analisi e le figure presentate in questo manoscritto sono riproducibili tramite MATLAB. I codici necessari per elaborare e tracciare i dati sorgente contenuti in questo studio sono pubblicati online nel database Zenodo.
In conclusione, l’analisi del contenuto di calore oceanico e delle sue tendenze è fondamentale per comprendere l’impatto del riscaldamento globale sugli oceani e, di conseguenza, sul clima della Terra. La disponibilità di dati osservativi e la possibilità di riprodurre le analisi tramite codici condivisi contribuiscono in modo significativo alla ricerca scientifica in questo campo.