La domanda che ancora oggi molti studiosi e ricercatori si pongono è: come avvengono i riscaldamenti stratosferici? La Teoria ad oggi più accreditata è quella dei raggi cosmici.
Pubblicato sulla rivista Geophysical Research Letters e condotto da scienziati del Centro Nazionale del Regno Unito per le Scienze dell’Atmosfera (NCA) e il Consiglio Science and Technology Facilities (STFC), questo notevole studio mostra come il numero di raggi cosmici ad elevata energia che riescono a raggiungere un rivelatore a terra, si avvicina alle misure della temperatura stratosferica.
Per la prima volta, gli scienziati hanno dimostrato come questo rapporto può essere utilizzato per identificare eventi meteorologici che si verificano improvvisamente nella stratosfera durante l’inverno dell’emisfero settentrionale.
Tali eventi possono avere un effetto significativo sull’evoluzione degli inverni, oltre che sulla quantità di ozono sopra i poli: “Essere in grado di identificarli e capirne la loro frequenza è fondamentale per inizializzare i nostri modelli climatici e atmosferici e migliorare le previsioni”.
Correlazione tra raggi cosmici e temperature della stratosfera
Lavorando in collaborazione con un importante esperimento di fisica delle particelle a guida statunitense, chiamata MINOS (gestito dal Dipartimento del Fermi National Accelerator Laboratory di Energia degli Stati Uniti), gli scienziati hanno analizzato un set di 4 anni di dati sui raggi cosmici, rilevati in una miniera di ferro in disuso nello stato americano del Minnesota.
Quello che hanno osservato è stata una straordinaria quanto stretta relazione tra i raggi cosmici e le temperature della stratosfera: “Questo si poteva capire: i raggi cosmici, noti come particelle sub-atomiche muoni vengono prodotte a seguito del decadimento di altri raggi cosmici, noti come i mesoni“.
Con l’aumento della temperatura, l’atmosfera si espande cosicché meno mesoni sono distrutti nell’impatto con l’aria, che decadono naturalmente a muoni. Di conseguenza, se la temperatura aumenta, anche il numero di muoni rilevati aumenterà.
Aumenti improvvisi dei livelli di muoni coincidono con aumenti repentini della temperatura in stratosfera
Tuttavia quello che ha sorpreso gli scienziati, sono stati gli aumenti intermittenti e improvvisi osservate nei livelli di muoni durante i mesi invernali. Questi salti nei dati sono stati verificati nel corso di pochi giorni.
Attraverso un indagine dettagliata dei dati rilevati, si è trovato che questi cambiamenti coincidevano con altrettanti improvvisi aumenti di temperatura della stratosfera (fino a 40°C e più).
Confrontando più da vicino i dati meteorologici, si sono resi conto che si stava osservando un evento meteorologico importante, conosciuto come riscaldamento stratosferico improvviso (Sudden Stratospheric Warming). In media i SSW, si verificano ogni anno e sono notoriamente imprevedibili.
Le rivelazioni dei raggi cosmici sono importanti per prevedere eventi improvvisi di riscaldamento stratosferico
Questo studio ha dimostrato, per la prima volta, che le rivelazioni dei raggi cosmici possono essere usati efficacemente per identificare questi eventi. Il dottor Scott Osprey scienziato di punta dell’NCA ha detto:
“Fino ad ora si è fatto affidamento esclusivamente sui palloni-sonda e i dati satellitari per fornire informazioni su questi importanti eventi atmosferici. Ora possiamo potenzialmente usare le registrazioni dei dati dei raggi cosmici risalenti a 50 anni per darci un’idea abbastanza precisa di quello che stava accadendo alla temperatura nella stratosfera in tutto questo tempo”.
È interessante notare che il dataset di muoni dei raggi cosmici utilizzati in questo studio è stato raccolto come sottoprodotto dell’esperimento MINOS, che è stato progettato per studiare le proprietà dei neutrini, ma che misura anche muoni originari in alta atmosfera, come rumore di fondo del rivelatore. Avere accesso a questi dati ha portato alla produzione di un prezioso set di dati molto utili per i ricercatori climatici.
