I fiumi atmosferici sono lunghi e stretti gruppi di umidità nell'atmosfera che trasportano enormi volumi di vapore acqueo a grandi distanze. Spesso descritti come "river nel cielo", questi fenomeni meteorologici svolgono un ruolo fondamentale nella definizione di modelli di pioggia regionali e rischi di inondazione in tutto il mondo. Capire come si formano, si muovono e intensificano è essenziale per i gestori delle risorse idriche, i pianificatori di emergenza e le comunità che si affidano - o sono minacciate da - o dall'impatto che danno - la precipitazione che danno - l'.

Cosa sono i fiumi atmosferici?

Un fiume atmosferico (AR) è un corridoio stretto di umidità concentrata nell'atmosfera inferiore. Queste bande trasportano in genere vapore acqueo dalle regioni tropicali o subtropicali verso i poli, spesso estendendo migliaia di chilometri di lunghezza e solo poche centinaia di chilometri di larghezza. Quando un AR fa caduta di terra, può rilasciare precipitazioni pesanti, a volte per giorni, portando sia l'approvvigionamento idrico benefico che l'inondazione distruttiva.

Formazione e struttura

I fiumi atmosferici si formano quando un forte sistema a bassa pressione attira l'aria calda e umida da latitudini tropicali in un flusso concentrato. L'umidità viene portata nella troposfera inferiore, tipicamente sotto un'altitudine di 2-3 chilometri. I principi fondamentali sono un gradiente di temperatura (spesso da un fronte freddo) e una fornitura di aria calda e umida, che viene semplicemente fatta piovere da correnti oceaniche calde come il torrente del Golfo o la piscina calda del Pacifico.

Classificazione e Scala

I gestori di meteorologi usano la scala del fiume Atmospheric (AR Scale)] per classificare gli eventi da AR1 (debole)] a ]AR5 (eccezionale)]]]. Questa scala si basa sul trasporto di vapore acqueo integrato (IVT) e la durata significativa

Distribuzione globale

I fiumi atmosferici non sono limitati alla costa occidentale degli Stati Uniti, ma si verificano in ogni continente, tranne l'Antartide.

  • Il Pacifico Nord-Ovest e la California (U.S.)
  • Europa occidentale (soprattutto il Regno Unito, la Norvegia e la penisola iberica)
  • Cile e Argentina (Sud America)
  • Nuova Zelanda e Australia sudorientale
  • Asia orientale (Giappone, Corea e parti della Cina)

Infatti, uno studio del 2021 in ] Geoscienza della natura[] ha stimato che i fiumi atmosferici sono responsabili fino al 50% delle precipitazioni annuali in alcune regioni costiere di mezza quota.

Come influenzano i fiumi influenza Regional Rainfall

In zone montagnose, il sollevamento orografico spreme la maggior parte dell'umidità, portando a precipitazioni estreme sulle piste a vento. Questo processo è responsabile per alcuni dei più pesanti totali di pioggia osservati, come oltre 500 mm (20 pollici) in un solo giorno durante la crisi Oroville Dam 2017 in California.

Alimentazione idrica benefica

In regioni aride e semiaride, i fiumi atmosferici sono una fonte vitale di acqua dolce. Ad esempio, la California si basa su una manciata di eventi AR forti ogni inverno per ricostituire serbatoi, snowpack e acque sotterranee. Un tipico anno d'acqua nello stato vede il 30-50% della sua precipitazione totale da soli 5-10 giorni AR. Senza questi eventi "druzione di acqua", molte comunità dovrebbero affrontare gravi carenze di acqua del Cile.

Rapido scarico e saturazione del suolo

Anche le AR moderate possono causare inondazioni flash se colpiscono aree con terreni asciutti e compattati che non possono assorbire l'acqua, o se il pacchetto neve si scioglie rapidamente a causa di pioggia calda, un fenomeno noto come eventi di rain-on-snow.

Variabilità per Regione

Nel nord-ovest del Pacifico, le AR spesso portano pioggia moderata ma persistente in diversi giorni, mentre in California, sono più propensi a produrre diluvio corto e intenso. In Europa, le AR che cadono nel terreno, a volte chiamate "convogliatori mobili", possono causare gravi inondazioni nelle isole britanniche e in Scandinavia.

Rischi di inondazione e pericoli

La fusione da fiumi atmosferici può assumere forme multiple: inondazioni fluviali, inondazioni flash, inondazioni urbane e inondazioni costiere a causa di un'ondata di tempesta quando AR coincidono con alte maree. La combinazione di pioggia pesante, terreno saturato e capacità di drenaggio inadeguata crea uno scenario ad alto rischio.

Sovraccarico del fiume e del fiume

Se le precipitazioni persistono, i serbatoi possono essere costretti a rilasciare grandi volumi d'acqua per mantenere la sicurezza strutturale, potenzialmente causando inondazioni a valle. L'incidente di Oroville Dam fuoriuscita nel febbraio 2017 è stato innescato da un evento AR4 che ha scaricato 76 mm di pioggia in 48 ore su terreno già saturato.

Inondazioni urbane e Flash

Nelle città come Los Angeles, Seattle e Londra, le tempeste AR possono travolgere sistemi di tempeste, portando a un'ampia inondazione stradale e danni alle proprietà. Le inondazioni flash in terreni ripidi, come nelle montagne di San Gabriel o nelle Highlands scozzesi, si muovono con poco preavviso e possono essere mortali. Durante un'AR in Australia del 2019, il flash flooding nel Queensland ha costretto migliaia a evacuare e ha causato oltre 1 miliardo di dollari in danni.

Flussi di detriti e detriti

Le piogge pesanti provenienti dai fiumi atmosferici provocano anche frane e detriti, in particolare nelle zone bruciate dai fuochi selvatici. Le cicatrici a combustione non hanno vegetazione e hanno suoli idrorepellenti, così anche la pioggia modesta può causare pericolosi mudslides. Il flusso di detriti Montecito in California ha seguito un periodo di pioggia AR pesante su una cicatrice a bruciatura; 23 persone sono morte e centinaia di case sono state distrutte.

Eventi del fiume atmosferico

La storia fornisce molti esempi di AR che hanno causato inondazioni catastrofiche. Ecco alcuni dei più significativi:

Pacific Northwest Floods (dicembre 1996-gennaio 1997)

Una serie di forti AR ha colpito il Pacifico Nord-Ovest e la California, producendo precipitazioni record. Il fiume Willamette in Oregon è aumentato al suo massimo livello in 30 anni, inondando le aree industriali di Portland.

California Floods (Febbraio 2017)

La crisi della diga di Oroville è stata solo una parte di un intenso evento AR che ha portato fino a 700 mm (27 pollici) di pioggia alla Sierra Nevada. Il fiume Feather ha traboccato, e inondazioni diffuse ha danneggiato migliaia di case. L'evento è stato classificato come AR4 e ha contribuito all'emergere della California da una siccità pluriennale, ma ad un costo elevato.

Australia Inondazioni (marzo 2021)

L'AR si è fermato nell'Australia orientale, portando 500–800 mm (20–31 pollici) di pioggia in una settimana. Il fiume Hawkesbury-Nepean ha raggiunto livelli record, sommerso parti di Western Sydney. L'alluvione ha causato danni a 3 miliardi di dollari, provocando importanti riforme di gestione delle alluvioni.

Stati Uniti d'America Storms (inverno 2019-2020)

Una serie di AR guidati da forti correnti d'acqua atlantiche ha causato gravi inondazioni in Inghilterra, Galles e Scozia. Storm Ciara e Storm Dennis hanno caduto 150–200 mm (6–8 pollici) di pioggia oltre 48 ore, portando a case inondate, terreni agricoli devastati e esplosioni di fiume.

Il ruolo del cambiamento climatico

Il cambiamento climatico sta intensificando i fiumi atmosferici[[ aumentando la capacità di tenuta dell'umidità dell'atmosfera (circa il 7% in più di vapore acqueo per grado Celsius di riscaldamento). La ricerca indica che mentre la frequenza degli AR potrebbe non cambiare drammaticamente, la loro intensità e le precipitazioni associate sono proiettate ad aumentare.

Cambiamenti progettuali

Gli scienziati prevedono che entro la fine del secolo, gli eventi AR più forti potrebbero offrire una maggiore precipitazioni del 20-30% rispetto ad oggi, aumentando il rischio di inondazioni estreme, soprattutto se combinate con l'aumento del livello del mare e con l'aumento della tempesta costiera.

Studi sull'attribuzione

Recenti studi di attribuzione hanno collegato specifici eventi AR al cambiamento climatico, ad esempio, l'evento 2017 Oroville Dam è stato reso più probabile almeno 5 volte dal riscaldamento antropogenico.

Sistemi di previsione e di allarme rapido

Le previsioni accurate dei fiumi atmosferici possono acquistare le comunità di tempo critico per prepararsi; negli ultimi due decenni, i miglioramenti delle osservazioni satellitari e delle previsioni meteorologiche numeriche hanno rivoluzionato il monitoraggio dell'AR.

Osservazioni satellitari e aerei

L'uso di satelliti polari-orbitanti, come la missione Global Precipitation Measurement (GPM) e il satellite Suomi NPP, permette agli scienziati di osservare il contenuto di vapore acqueo di AR in tempo quasi reale.

La Scala e i Avvertenze AR

AR Scale[]]] è ora utilizzato dal Servizio meteorologico Nazionale per emettere i bollettini fluviali atmosferici[] che evidenziano il potenziale per inondazioni, neve pesante e vento dannoso. Questi bollettini sono coordinati con agenzie di gestione delle emergenze, operatori del serbatoio e di servizi di trasporto.

Sfide nella previsione

Nonostante i progressi, la previsione della posizione esatta e della grandezza delle precipitazioni orografiche rimane difficile. I piccoli errori nella traccia di un AR possono spostare l'epicentro di pioggia pesante di decine di chilometri, con grandi conseguenze per gli avvertimenti di inondazione.

Mitigazione e preparazione

La riduzione dei rischi di inondazione da fiumi atmosferici richiede una combinazione di misure strutturali e non strutturali. L'infrastruttura Hard] comprende dighe, leve, pareti di inondazione e bacini di detenzione delle acque di tempesta. Le misure di soffitta]] comportano la pianificazione del terreno, i sistemi di allarme precoce, l'istruzione pubblica e i programmi di istruzione pubblica e di assicurazione.

Investimenti in infrastrutture

Molte regioni prone dell'alluvione stanno aggiornando le fuoriuscite, rinforzando leve e reintegrando i dispendii di tempesta per gestire i tassi di flusso più elevati. Ad esempio, il Corpo degli ingegneri dell'esercito degli Stati Uniti ha completato più progetti per aumentare la capacità dei serbatoi nella Central Valley della California.

Pianificazione e Zoning

Una delle vie più convenienti per mitigare i danni alluvionali è limitare lo sviluppo in alluvioni. Le comunità in aree ad alto rischio possono adottare codici di costruzione più rigorosi che richiedono fondazioni elevate, materiali resistenti all'alluvione e drenaggio adeguato. In Australia, la revisione del 2021 alluvione ha portato a nuove normative che proibiscono nuove abitazioni nelle zone più alluvionali di Sydney occidentale.

Resilienza e Istruzione della Comunità

Le campagne di sensibilizzazione pubblica, le esercitazioni locali di inondazione e le informazioni di controllo facilmente accessibili possono salvare vite. Amministrazione Nazionale Oceanica e Atmosferica (NOAA)[[]] fornisce una ricchezza di risorse sul suo ]Atmospheric River webpage[]].

Conclusioni

I fiumi atmosferici sono potenti motori di precipitazioni che modellano l'idroclima di molte regioni, sono sia una benedizione che un pericolo: reintegrano le forniture idriche nelle zone aride, ma anche producono piogge torrenziali che causano devastanti inondazioni e frane.

L'investimento continuato nella scienza del fiume atmosferica, attraverso missioni satellitari, campagne di osservazione aerea e modellazione ad alta risoluzione, migliorerà la nostra capacità di anticipare queste tempeste e ridurre il loro impatto.Per le comunità in tutto il mondo, comprendere il comportamento di questi "river nel cielo" è un passo critico verso un futuro più sicuro, più sicuro dell'acqua.