“Stilling” globale: il cambiamento climatico sta rallentando il vento?

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L’anno scorso, dall’estate all’autunno, gran parte dell’Europa ha sperimentato quella che è conosciuta come una “siccità del vento”. La velocità del vento in molti luoghi è rallentata di circa il 15% al ​​di sotto della media annuale e in altri luoghi il calo è stato ancora più pronunciato. È stato uno dei periodi meno ventosi nel Regno Unito negli ultimi 60 anni e gli effetti sulla produzione di energia sono stati drammatici. I parchi eolici hanno prodotto il 18% dell’energia del Regno Unito nel settembre del 2020, ma nel settembre del 2021 quella percentuale è crollata solo al 2%. Per colmare il divario energetico, il Regno Unito è stato costretto a riavviare due centrali a carbone fuori servizio.

Il recente calo dei venti di superficie sull’Europa ha rinnovato le preoccupazioni per un “fermo globale terrestre” legato al cambiamento climatico. Dal 1978 al 2010, la ricerca ha mostrato un rallentamento mondiale dei venti, con velocità in calo del 2,3% ogni decennio. Nel 2019, tuttavia, un gruppo di ricercatori ha scoperto che dopo il 2010, la velocità media globale del vento era effettivamente aumentata, da 7 miglia orarie a 7,4 miglia orarie.

Nonostante questi dati contrastanti, il Gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici prevede un rallentamento dei venti per i prossimi decenni. Entro il 2100, afferma quell’organismo, la velocità media annuale del vento potrebbe diminuire fino al 10%.

“Perché abbiamo vento sul pianeta?” chiede Paul Williams, che studia il vento come professore di scienze dell’atmosfera all’Università di Reading in Inghilterra. “È a causa delle temperature irregolari: molto fredde ai poli e calde ai tropici. Quella differenza di temperatura spinge i venti e quella differenza di temperatura si sta indebolendo. L’Artico si sta riscaldando più velocemente dei tropici”.

Un rallentamento dei venti di superficie potrebbe interrompere la Corrente del Golfo, contribuendo a siccità e tempeste invernali più intense.

Secondo un recente studio su Nature, dal 1979 l’Artico si riscalda quattro volte più velocemente del resto del mondo. È molto più veloce di quanto gli scienziati avessero pensato in precedenza e questo riscaldamento potrebbe presagire un calo del vento ancora più ripido del previsto. Un altro fattore che potrebbe contribuire alla calma è un aumento della “rugosità superficiale” – un aumento del numero e delle dimensioni degli edifici urbani, che agiscono come un freno ai venti.

Il vento è stato un elemento trascurato negli studi sui cambiamenti climatici, il che aiuta a spiegare perché il dibattito su queste tendenze continua. Il campo è giovane, con solo 70 anni di dati – i dati sulla temperatura, al contrario, risalgono a migliaia di anni fa – e i sistemi eolici sono notoriamente difficili da studiare e analizzare. Le fluttuazioni annuali sostanziali rendono difficile rilevare le tendenze a lungo termine e raramente le conclusioni sono definitive.

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Tuttavia, un recente studio pionieristico ha fatto luce sul comportamento dei venti esaminando dove e quanta polvere si è depositata sulla terra durante l’era del Pliocene, quando le temperature ei livelli di anidride carbonica erano simili a quelli attuali.

“Utilizzando il Pliocene come analogo per il riscaldamento globale moderno, sembra probabile che il movimento dei venti occidentali” – i venti prevalenti di media latitudine che soffiano da ovest a est – “verso i poli osservati nell’era moderna continuerà con ulteriori riscaldamento indotto dall’uomo”, afferma Gisela Winckler, ricercatrice presso il Lamont Doherty Earth Observatory della Columbia University e autrice del documento sulla polvere del pliocene. I suoi modelli indicano “che i venti [will be] più debole e più immobile”.

Cambiamento previsto nella velocità media del vento inferiore a 1,5 gradi C di riscaldamento. Il blu indica i venti più lenti, il verde i venti più veloci. IPCC

Un altro studio recente ha rilevato che ci sarà una variabilità regionale e stagionale dei venti negli Stati Uniti con l’aumento dei livelli di anidride carbonica: entro il 2100, la velocità del vento diminuirà sulla maggior parte degli Stati Uniti occidentali e sulla costa orientale, ma gli Stati Uniti centrali vedranno un aumento . Diversi altri studi prevedono una variabilità simile, sia regionale che stagionale, in tutto il mondo.

L’incertezza, dice Williams, è “un problema fondamentale del rapporto segnale-rumore che è inerente alla natura. Da un anno all’altro c’è molta variabilità ed è difficile estrarre un segnale a lungo termine quando c’è molta variabilità che si verifica contemporaneamente”.

Una calma o un aumento dei venti potrebbe avere gravi ripercussioni sia per il mondo umano che per quello non umano. “Il vento influenza la crescita, la riproduzione, la distribuzione, la morte e, in definitiva, l’evoluzione delle piante”, scrisse il fisiologo vegetale PS Nobel in un articolo del 1981 intitolato “Il vento come fattore ecologico”.

Le sequoie giganti sulla costa occidentale degli Stati Uniti, ad esempio, dipendono dalle consegne regolari di fosforo che soffia dal deserto del Gobi, attraverso l’Oceano Pacifico. E i venti di superficie sono responsabili della spinta della Corrente del Golfo, la corrente oceanica che guida gran parte del clima mondiale. Un rallentamento dei venti di superficie potrebbe interrompere questo trasportatore, contribuendo a siccità, clima più freddo e tempeste invernali più intense. Venti più alti del normale possono danneggiare o distruggere gli alberi e aumenteranno i tassi di evapotraspirazione, una sfida per agricoltori e allevatori in aree già aride. E i venti più estremi sono stati collegati al peggioramento delle stagioni degli incendi negli Stati Uniti occidentali

“La recente siccità del vento è un chiaro promemoria di quanto sia variabile [wind energy] generazione può essere”, scrive un ricercatore.

I venti forti possono aiutare ad alleviare le città soffocate dall’inquinamento e sostituire l’aria stagnante con quella fresca. I venti più lenti, d’altra parte, esacerbano la miseria delle ondate di caldo, che si prevede diventeranno più frequenti e più durevoli. I venti lenti rendono anche più difficile il decollo degli aerei perché i piloti fanno affidamento sui venti contrari per il sollevamento. Negli ultimi 30 anni, il peso massimo al decollo di un Airbus 320 è diminuito di 4 tonnellate in un aeroporto in Grecia, secondo Williams, a causa sia del rallentamento dei venti contrari che dell’aumento delle temperature.

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La calma globale, se si verifica, avrà un impatto enorme sulla produzione di energia alternativa. “Un calo del 10 percento dei venti non significa un calo del 10 percento dell’energia”, afferma Williams. Le turbine sono alquanto inefficienti, con limiti sulla quantità di energia che possono estrarre dal vento. Secondo Williams, un calo del 10 percento della velocità del vento comporterebbe effettivamente “un calo del 30 percento e sarebbe catastrofico”.

L’Europa punta sull’energia eolica come alternativa al carbone e ad altri combustibili fossili. Il Regno Unito genera circa il 24% della sua energia da oltre 11.000 turbine eoliche on e offshore e l’Unione Europea ottiene circa il 15% della sua elettricità dall’eolico. Questa percentuale sta crescendo man mano che più turbine eoliche entrano in linea. Negli Stati Uniti, i parchi eolici forniscono quasi il 10% della produzione di elettricità su scala industriale. Entro il 2050 la quantità di energia prodotta dovrebbe quasi quadruplicare. Ma se la velocità del vento diminuisce, potrebbe essere più difficile raggiungere quell’obiettivo.

Un Airbus A320neo in decollo dall’aeroporto internazionale di Atene. I venti più lenti rendono più difficile il decollo degli aerei. Nicolas Economou / NurPhoto via Getty Images

Hannah Bloomfield, ricercatrice post-dottorato presso l’Università di Bristol, studia l’energia eolica e l’energia eolica. Crede che, fino a poco tempo fa, i cambiamenti nella velocità del vento fossero all’interno dell’intervallo di variabilità e che non ci siano prove concrete, oggi, di una calma globale indotta dai cambiamenti climatici. Ma i modelli del futuro sono più preoccupanti. “Gli studi mostrano se inizi a portare avanti, dopo il 2050, le argomentazioni dell’IPCC [for stilling] inizia a sembrare molto più convincente.

“La recente siccità del vento è un chiaro promemoria di quanto possa essere variabile questa forma di generazione”, ha scritto l’anno scorso in The Conversation, “e non può essere l’unico investimento per una futura rete energetica affidabile”.

Affrontare la siccità dell’energia eolica richiederà nuove strategie per l’accumulo di energia e alternative affidabili, afferma Upmanu Lall, professore di ingegneria civile alla Columbia University. A causa della variabilità del vento e della luce solare, l’energia alternativa “comincia a sembrare più un sistema idrico che un sistema energetico”, afferma. Proprio come i sistemi idrici con le loro forniture variabili devono essere gestiti per adattarsi alle tendenze delle precipitazioni che si verificano su scale annuali, decennali e secolari, “questo farà anche parte del lessico del sistema energetico”.

La maggior parte della tecnologia attuale delle batterie non aiuterà durante i periodi di siccità di energia prolungata, dice Lall, dal momento che le batterie di oggi immagazzinano energia solo per diversi giorni. “Molte persone stanno discutendo di idrogeno e nucleare in questo contesto”, continua. “Puoi creare idrogeno quando hai un eccesso di energia solare ed eolica, e può essere utilizzato quando hai a [renewable energy] carenza.” L’energia rinnovabile in eccesso può essere utilizzata anche per pompare acqua a monte di un serbatoio; l’energia viene generata successivamente rilasciando l’acqua a valle, passando attraverso una turbina.

I prezzi del gas naturale in Europa sono aumentati di oltre il 450 percento durante il wind stilling europeo dello scorso anno.

La diminuzione dei venti potrebbe anche esacerbare la volatilità dei mercati energetici. Se i prezzi del gas naturale aumenteranno, a causa della guerra in Ucraina, per esempio, o di un inverno particolarmente freddo, contemporaneamente a un evento di calma regionale, i prezzi dell’energia potrebbero aumentare oltre le possibilità di milioni. I prezzi del gas naturale in Europa sono aumentati di oltre il 450 per cento durante il rallentamento europeo dell’anno scorso e i prezzi dell’elettricità nella regione nordica sono aumentati fino al 470 per cento rispetto all’anno precedente.

Sebbene in alcune parti del mondo si sia verificato un rallentamento, rapporti aneddotici in altri luoghi suggeriscono che il vento soffia più ferocemente – e più spesso – che mai. All’inizio di quest’anno, nel New Mexico centrale, ad esempio, vigili del fuoco, allevatori e altri nelle terre selvagge hanno descritto gli eventi eolici come senza precedenti. Martin Baca, coltivatore di erba medica e allevatore di lunga data a sud di Albuquerque, ha affermato di non aver mai visto il vento soffiare così spesso come di recente. “Puoi irrigare e cinque giorni dopo è asciutto”, ha detto. “Quel vento caldo è come un asciugacapelli. E non c’è rugiada [to] aiuta l’erba a crescere”.

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Sfortunatamente, la scienza deve ancora capire dove si verificheranno la calma e l’aumento del vento, innescati dalle tendenze a lungo termine del cambiamento climatico. “Non c’è una scienza stabile qui”, dice Williams. Il giornale del 2019, che indicava venti più veloci su un periodo di nove anni, è stato confuso dalla stasi europea della scorsa estate.

“Le cose sono andate di nuovo dall’altra parte”, dice Williams, con un tono rassegnato alle incertezze. “Non dovrebbe essere così calmo in Europa in estate.”