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Come si legano le condizioni atmosferiche su larga scala!?

Per comprendere a fondo come si evolvono le condizioni atmosferiche su larga scala, bisogna tener conto di quelli che sono gli eventi che influenzano in modo significativo le condizioni meteorologiche del pianeta anche se questi in prima battuta, non sembrerebbero avere correlazioni. Tenteremo di spiegarne la loro genesi con un focus alle vicende meteorologiche dell’Emisfero Nord.

In questo periodo dell’anno, sulla Terra, solitamente prendono vita fenomeni atmosferici e non solo, molto diversi e distanti tra loro, ma che sono intimamente legati e capaci di influenzare le sorti delle stagioni da un emisfero all’altro. Questi legami, potremmo dire nascosti, fanno sì che si potrebbe utilizzare la famosa metafora della Teoria del Caos per la quale un “battito d’ali di farfalla in Giappone può scatenare un uragano dall’altra parte del pianeta”.

Andiamo con ordine. Diciamo subito che le variabili da considerare sarebbero innumerevoli, ma che qui ci limiteremo a prendere in esame solamente tre eventi fondamentali che avvengono in punti precisi della Terra e che è accertato siano interdipendenti e soprattutto in grado di segnare le sorti delle stagioni meteorologiche su larga scala. Questi tre fattori sono: Il Vortice Polare (VP), l’El Nino South Oscillation (ENSO), la Quasi-Biennal-Oscillation (QBO)

Come detto ci sono molti altri fenomeni che hanno una decisa influenza sulle condizioni atmosferiche (L’Atlantic e la Nord-Atlantic Oscillation, la stessa Corrente del Golfo), ma ciò che ci interessa e che prenderemo in considerazione in questo articolo, sono i fenomeni in grado di avere un’influenza sull’intero pianeta e non soltanto su alcune parti di esso.

Il primo che prenderemo in considerazione è il Vortice Polare (VP).

 

Il VP non è altro che una gigantesca “trottola” che si forma nel periodo tardo autunnale e sovrasta il Circolo Polare Artico fino a buona parte della primavera. È un enorme ciclone che si forma in conseguenza dell’abbassamento della temperatura dell’aria nelle alte quote (stratosfera >30km), e alla ondulazione dei venti in quota (Jet Stream) provocando una rotazione ciclonica delle correnti fino ad interessare poi, più in basso, la troposfera (altezza <10km), e andando letteralmente a risucchiare le correnti d’aria che si trovano fino alle latitudini del nord Europa e del nord America.

Si viene così a formare una enorme depressione che ha due effetti fondamentali; il raffreddamento del Circolo Polare Artico e la formazione di forti correnti a getto in quota (Jet Stream).  Una volta formatosi, il VP può andare incontro a periodi “stabili” con pressioni molto basse e per questo si parlerà di un VP Forte o strong, oppure si può innescare un improvviso riscaldamento degli strati d’aria della stratosfera chiamato Sudden Stratospheric Warming (SSW) che ha un effetto distruttivo sul VP. Questo ha l’effetto di provocare un innalzamento della pressione stratosferica e quindi un rallentamento del Vortice (VP Debole) che induce spesso ad una frammentazione dello stesso, in due o più vortici di minori dimensioni e a una conseguente considerevole diminuzione dell’effetto “risucchio” della depressione polare.

La forza del VP è inoltre spesso stabilita dall’’intensità del Jet Stream stratosferico Polare (PNJ – Polar Night Jet) alla quota di 30km. (10mb).

 

I JetStream Polari sono i venti che ruotano intorno al centro di depressione del VP e di conseguenza ad un PNJ molto forte si associa un VP forte e analogamente al contrario avremo un VP debole. Va da sé che una variazione della intensità dei venti modifica la forza del VP.

Infatti il PNJ può essere condizionato dall’andamento dell’Atlantic JetStream, un enorme flusso di correnti stratosferiche che scorre di norma lungo i paralleli e la cui ampiezza e intensità dipendono fortemente dalla variazione periodica dei venti equatoriali (QBO) che vedremo poi.

Come abbiamo visto il VP Stratosferico e quello Troposferico sotto particolari condizioni interagiscono tra loro e questa interazione va sotto il nome di TST (Tropo to Strato to Tropo) e può avvenire secondo diverse modalità termodinamiche, in ogni caso quella più rilevante avviene per mezzo della formazione di un’onda planetaria del JetStream. (Onda di Rossby). Diciamo subito che degli studi indicano in un massimo di 60 giorni, il lasso temporale in cui i due Vortici possono influenzarsi a vicenda. Cercando di rimanere in un ambito di spiegazioni semplici, possiamo dire che con un rallentamento del JetStream si forma un’onda planetaria, sul piano orizzontale e verticale.

 

La componente verticale (apice), se particolarmente pronunciata, può “sfondare” il limite della troposfera andando ad interessare la bassa-medio stratosfera.

Questo apice d’onda porta con sé un surplus energetico che riscalda (SSW) e destabilizza il Vortice Polare Stratosferico che a sua volta produce una risposta di senso contrario, propagandosi verso il basso fino ad interessare la media troposfera, attuando quel meccanismo di innalzamento della pressione e di discesa d’aria fredda dagli strati più alti verso quelli più bassi dell’atmosfera.

Se invece è il cavo d’onda ad interessare la Zona Polare allora ci troveremo di fronte ad un rafforzamento del VP Stratosferico a ad un suo raffreddamento che a sua volta (sempre entro i 60 giorni successivi) può trasferire questa energia e rinvigorire il VP Troposferico, intrappolando l’aria fredda nelle zone polari.

 

Ma come può un evento così lontano dal Mediterraneo, influenzare le nostre condizioni meteorologiche?

Ebbene, nonostante sembri impossibile invece è proprio cosi, l’Europa è fortemente condizionata, quasi legata, alle vicissitudini del VP e alla sua forza. Una depressione polare molto forte fa sì che l’effetto “risucchio” si trasmetta fino alle latitudini più basse, di fatto attivando gli scambi lungo i meridiani, di correnti d’aria tra il Nord Africa verso il Nord Europa e di conseguenza portando condizioni di stabilità e di clima mite su gran parte dell’area Mid-Europea e analogamente sul Nord America.

Al contrario, un VP debole (strat-warming) fa sì che la forza del “risucchio” polare sia molto debole e che gli scambi questa volta avvengano in direzione opposta. L’aria fredda non più tenuta in quota dal vortice, si riversa negli strati sottostanti andando a coinvolgere la troposfera ed espandendosi fino a latitudini più meridionali, provocando la discesa di correnti artiche verso il continente Europeo e causando quindi periodi di grande freddo.

Passiamo ora al secondo fenomeno preso in considerazione, il Quasi-Biennial-Oscillation.

Il QBO è la regolare inversione della direzione del flusso dei venti equatoriali stratosferici. Si è osservato che circa ogni 14 mesi la direzione di questi venti che soffiano incessantemente al di sopra della zona equatoriale, prevalentemente asiatica, si inverte da W->E a E->W e viceversa. Questo flusso di correnti va ad ostacolare o agevolare il normale scorrere dei flussi stratosferici a latitudini più elevate determinando le oscillazioni in ampiezza e in forza del JetStream Atlantico, che come abbiamo visto influenza successivamente l’intensità del Vortice Polare.

 

Senza entrare nei dettagli di come e perché avviene l’inversione della direzione di scorrimento, ci limitiamo a dire che nella condizione E->W “East Mode QBO” cioè quando il flusso dei venti della fascia equatoriale soffia da Est verso Ovest, si hanno buone probabilità di avere un indebolimento dell’Atlantic JetStream, e di conseguenza una minor energia del Vortice Polare e quello che ne consegue.

Al contrario nella condizione W->E “West Mode QBO” quando le correnti fluiscono da Ovest verso Est accompagnando la rotazione terrestre risultano particolarmente forti, si ha un rinforzo del JetStream Atlantico con conseguente VP molto energico e ben strutturato in quota.

L’ultimo fenomeno che andiamo ad analizzare è l’ENSO.

L’El Nino South Oscillation, ENSO, è l’anomala temperatura delle acque superficiali del Pacifico Equatoriale, pressappoco in una fascia di Oceano compresa tra L’Australia e il Perù, divisa in 4 regioni, come da immagine sotto. Quella più attiva è la regione tra 3 e 4 denominata Nino 3.4.

 

Le cause più accreditate di questo fenomeno sono sostanzialmente due: La temperatura e la salinità delle correnti oceaniche e l’attività vulcanica sottomarina che in quella zona del Pacifico risulta essere particolarmente attiva per la presenza di un numero elevato di vulcani sommersi.

Brevemente possiamo dire che le variazioni della temperatura e la salinità dell’acqua (termoalina) portano a inabissare o sollevare enormi volumi d’acqua che successivamente riscaldano o raffreddano le zone oceaniche che vanno ad interessare. Mentre le eruzioni vulcaniche fanno risalire in superficie acqua più calda.

Quando queste enormi porzioni di Oceano si riscaldano e la temperatura rimane sopra i -0,5°C si parla di El Nino (ENSO Positivo), quando raffreddandosi raggiunge i -1°C si parla di La Nina (ENSO Negativo). Tra le due soglie si indica come ENSO Neutro.

L’influenza di questa anomalia termica sulle condizioni atmosferiche del continente europeo e nord americano è molto dibattuta e controversa e i risultati si basano soprattutto su dati statistici più che su conferme scientifiche. In pratica le osservazioni dicono che quando si verifica uno dei due ENSO, successivamente, nel 60/75% dei casi, accade un cambiamento del clima in altre parti del globo.

 

Quello che ci interessa sapere qui è che il riscaldamento delle acque del pacifico, El Nino (ENSO positiva) favorisce il sollevamento di grandi masse d’aria calda, più leggera, che innescano la formazione di basse pressioni in quota, andando ad indebolire il flusso delle correnti tropicali (Alisei) che sospingono flussi d’aria più mite verso latitudini maggiori e che possono raggiungere anche i Poli. Il minor apporto di questi flussi impedisce il normale ricambio d’aria Poli-Equatore lungo i meridiani che quindi trova una via di sfogo nella formazione di ondulazioni del JetStream Atlantico lungo i paralleli. In queste condizioni normalmente si verifica un raffreddamento di vaste aree dell’emisfero Nord, Europa compresa, e aumenta la possibilità (statistica) del formarsi di un riscaldamento stratosferico polare (Strat Warming).

Al contrario in presenza di La Nina, (ENSO negativa), le correnti tropicali (Alisei) ricevono un rinforzo causato dalla maggior pressione presente in pieno oceano e si ha un maggior apporto di aria umida nei flussi di scambio Poli-Equatore, andando a modificare il flusso del JetStream Atlantico con ondulazioni più marcate al di sopra del continente Nord Americano e determinando fasi di stabilità sull’Europa Meridionale. Con conseguente rinforzo del VP e (probabile) assenza di fenomeni rilevanti di StratWarming.

Di solito questi eventi accadono con un ciclo di un paio di anni e a un El Nino segue La Nina, ma quando questa alternanza non accade, il pianeta può andare incontro ad un raffreddamento prolungato come è accaduto con la Piccola Era Glaciale tra il 1500 e il 1850. Studi recenti indicano che ci furono eventi di ENSO positiva (ElNino) che si susseguirono senza interruzione in concomitanza di una forte riduzione dell’attività solare per circa 70 anni. Per mesi il Tamigi rimase coperto di ghiaccio e il freddo intenso arrivò anche a ghiacciare il Tevere.

Detto ciò si può ben vedere che presi singolarmente questi tre fenomeni non apportano effetti significativi sulle condizioni atmosferiche planetarie, ma la loro combinazione e concomitanza possono influenzare notevolmente le condizioni meteorologiche sull’intero pianeta a migliaia di km di distanza da dove si sono verificati.

Riassumendo il QBO influenza il JetStream e quindi il vortice polare; un East-QBO più frequentemente favorisce l’indebolimento del Vortice Polare e la formazione dello Strat Warming che a sua volta può essere favorito dalla presenza di un ENSO Positivo (El Nino) e quindi dare vita a inverni più rigidi nell’emisfero Nord.

Un legame di eventi incredibile, per distanza e per diversità di cause scatenanti.

E ora diamo uno sguardo a cosa sta accadendo in questi giorni.

 

Il VP è in formazione, la temperatura della stratosfera si sta lentamente raffreddando man mano che avanza la notte polare e sta prendendo vita la circolazione ciclonica, ma è ancora presto per fare previsioni sul suo andamento. Un aspetto che invece può regalare qualche indizio è la formazione di strutture bariche che fanno presagire come sarà il prossimo inverno.

 

Sembra che l’Alta pressione che si andrà a formare in Atlantico e che coinvolgerà il nord America e parte dell’Europa, combinata alla formazione di una bassa pressione nell’area Nord Atlantica-Canadese favorirà caratteristiche di un inverno mite sull’Europa, associata ad un anomalo riscaldamento del comparto Russo – Siberiano, che tra l’altro già stiamo osservando in questi giorni.

A tutto ciò va aggiunto che nel Pacifico equatoriale, come si vede dall’immagine sotto e dalla fascia azzurra nel Pacifico equatoriale, si va delineando la formazione di La Nina, ENSO Negativa. Inoltre il QBO dalle ultimissime rilevazioni satellitari si sta orientando in West Mode. Con queste condizioni sembrerebbe che siamo destinati a un inverno mite e poco piovoso e con qualche eccesso improvviso, ma sappiamo bene che basterà anche un piccolo mutamento delle condizioni iniziali a migliaia di km di distanza per far sì che tutto possa cambiare anche qui da noi.

           

Per concludere da dove siamo partiti, ovvero la Teoria del Caos, possiamo pensare che se avremo la neve a Natale potrebbe essere perché, probabilmente, da qualche parte negli abissi oceanici del Pacifico equatoriale, molti mesi addietro si è verificata un’eruzione vulcanica che poi ha riscaldato le acque superficiali, che poi probabilmente ha generato un fenomeno di El Nino e poi, ecc.., ecc.., il resto della storia ormai lo sapete.

 

Andrea Nicoletti
06/10/2020