Didattica circolazione atmosferica

Una possibile combinazione di indici a definire la sorti degli inverni Europei?

Dettagli: Categoria principale: Didattica; Categoria: Didattica circolazione atmosferica; Pubblicato 15 Febbraio 2012; Scritto da Flavio Scolari

È inanzitutto importante sottolineare che ad una variazione climatica ne risente tutto il sistema climatico, la posizione latitudinare media delle fasce climatiche, le temperature degli oceani, la circolazione atmosferica e dunque gli indici climatici stessi. Tuttavia esiste una variazione ciclica della direzione dei venti stratosferici sopra l'equatore, relegati all'indice QBO, si propaga dall'alto verso il basso, ossia la direzione dei venti e dunque l'indice stesso inverte il proprio valore a cominciare dai 10 hPa circa. Recenti studi cercano di evidenziare l'effetto dall'attività solare combinata con lo stato dell'indice QBO sul VP statosferico, la fase negativa dell'indice QBO ossia la circolazione esterly che presenta un'inclinazione ascendente che riguarda la medio-bassa stratosfera equatoriale, crea un sollevamento ed un raffreddamento della sottostante tropopausa sempre sulle latitudini equatoriali che risulta essere molto più evidente in presenza di una scarsa attività solare, viceversa avviene in presenza dell'indice QBO positivo, dove la circolazione westerly presenta un'inclinazione discendente favorendo un abbassamento e un riscaldamento della tropopausa equatoriale, più evidente in presenza di un'elevata attività solare.

Ora volevo evidenziare che l'ascendenza del moto che riguarda le latitudini equatoriali, crea un raffreddamento adiabatico dell'aria (indotto dall'espansione della massa d'aria) all'interno della tropopausa, mentre viceversa la discendenza del moto che si ha tra le medie latitudini e il polo, crea un riscaldamento adiabatico (indotto dalla compressione della massa d'aria) tra la bassa stratosfera e la tropopausa, di fatto questo porta ad avere temperature più elevate di alcune decine di gradi all'interno della tropopausa e della bassa stratosfera delle medie-alte latitudini, rispetto alla tropopausa e alla bassa stratosfera equatoriale, la differenza di temperatura tra le basse e le alte latitudini influisce sulla circolazione BDC che oltre a contradistinguere lo scambio Meridiano e i moti convettivi sull'equatore e ai poli all'interno della stratosfera, trasporta ozono dalle basse latitudini ai poli, come dicevo recenti studi hanno evidenziato che la fase negativa dell'indice QBO crea un' inalzamento e raffreddamento della tropopausa equatoriale che risulta essere molto più evidente se combinata con una scarsa attività solare, questo comporta ad un rafforzamento della circolazione Meridiana BDC con il conseguente rafforzamento dei moti convettivi al polo e all'equatore, il rafforzamento del moto discendente tra le medie latitudini e il poli, porta ad avere un maggior riscaldamento adiabatico (indotto dalla compressione della massa d'aria) che puòportare le temperature nella stratosfera polare oltre il valore di equilibrio indebolendo di conseguenza di VP, inoltre un rafforzamento della circolazione BDC aumentando gli scambi meridiani, comporta ad un maggior afflusso di ozono dalle basse latitudini al polo, di conseguenza i primi raggi del sole verso fine stagione, favoriscono un ulteriore maggior riscaldamento dell'aria all'interno della stratosfera polare poichè l'ozono si profuce attraverso la fotolisi dell'ossigeno grazie all'assorbimento della radiazione UV.

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Un VP più debole, è di conseguenza più soggetto all'ondulazione indotto delle onde stazionarie (che ovviamente si propagano oltre per estensione, anche per altezza) e ad episodi di stratwarming, viceversa in presenza di un VP più compatto, non si creano onde planetarie tali da poter creare importanti ondulazioni del VP poichè l'intensitâ delle westerly sopra le medie latitudini è tale da inibire la propagazione vericale della onde troposferiche, la tropopausa in tal senso si comporta come una sorta di coperchio, se il flusso zonale è molto forte tale coperchio risulterà più saldo e la propagazione verticale delle onde planetarie sarà pressochè impossibile, viceversa un VP meno compatto qui è associato un flusso zonale meno intenso, consentirà la propagazione verticale delle onde planetarie con la conseguente formazione di onde cosidette lunghe. L'effetto indotto dalla conbinazione dell'indice QBO e l'attività solare, spiega come mai durante la PEG si avevano inverni molto piû freddi rispetto agli ultimi decenni, qui si presentano mediamente ben altri tipi di configurazioni bariche, il fatto che durante la PEG l'attività solare era scarsa, la combinazione QBO negativa e bassa attività solare era molto più frequente, rispetto agli ultimi decenni contraddistinti da un'attività solare mediamente molto più elevata, in tal senso le combinazioni QBO negativa con bassa attività solare sopratutto negli ultimi decenni sono molto più rare, viceversa sono molto più frequenti le combinazioni QBO positivo combinata con un'elevata attività solare. Ovviamente quella descritta da me è solo una situazione media.

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Va ovviamente sottolineato il fatto che tale combinazione non è l'unica influente riguardo alle sorti degli inverni Europeo, sopratutto durante la PEG molti inverni gelidi, seguirono anche grosse eruzioni vulcaniche, tra l'altro indice QBO influisce anche sulle polveri emesse dai vulcani all'interno della stratosfera, la fase positiva favorisce una maggior sospensione delle polveri all'interno della stratosfera equatoriale dovuto all'inclinazione ascendente della circolazione esterly, mentre la circolazione westerly relegata alla fase positiva dell'indice QBO favorisce un maggior decadimento delle particelle dovuta all'inclinazione discendente, ma questo è un altro discorso, ad ogni modo dopo la PEG vi furono cicli solari anche piuttosto intensi, poi seguì il minimo di Dalton qui sono relegati cicli più deboli, mediamente anche durante la PEG i cicli solari furono meno intensi rispetto a quelli degli ultimi decenni e questo potrebbe spiegare come mai durante la PEG la combinazione tra QBO negativa e bassa attività solare mediamente fù molto più frequente rispetto agli ultimi decenni, certamente tale combinazione non è l'unica a determinare le sorti degli inverni Europei, vi è anche l'indice ENSO che durante le fasi NINA e NINO strong ha una certa influenza anche per le nostre latitudini.

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Inoltre anche la MJO e l'indice ENSO stesso (con episodi di NINO e NINA) possono comportare alla variazione dell'altezza della tropopausa alle latitudini equatoriali influenzando di conseguenza la circolazione BDC con lo stesso processo sopra descritto!

Le configurazioni bariche dei freddi inverni Europei:

Quando l'orso era di casa.

Inanzitutto l'alta pressione Russo-Siberiana è una figura barica semi-permanente, non di origine dinamica, ossia non relegato direttamente ai movimenti della circolazione atmosferica su vasta scala come il noto anticiclone delle Azzorre, ma bensì di origine termica. Contrariamente agli anticicloni dinamici, qui si ha generalmente un'elevato geopotenziale in quota, un anticiclone termico in genere riguarda esclusivamente il suolo, mentre in quota si hanno geopotenziali bassi, con valori termici che possono anche scendere fino a -40°C in Siberia e nella Russia Europea durante l'inverno, mentre al suolo i valori pressorici possono raggiungere i 1050 hPa, con valori record anche di 1080 hPa. Inizialmente l'anticiclone termico si sviluppa in ottobre-novembre in presenza di un'anticiclone dinamico, per forte dispersione termica del suolo si creano inversioni termiche e questo favorisce l'isolamento al suolo della massa d'aria gelida appunto nel bassi strati della troposfera, alle quote superiori le incursioni di aria fredda dall'artico favoriscono l'abbassamento del geopotenziale, dove tuttavia non si registrano precipitazioni date anche le bassissime temperature che generalmente riguardano in inverno le pianure Siberiane. La dissoluzione dell'anticiclone termico si manifesta in marzo-aprile con il progressivo allungamento delle ore di sole anche alle alte latitudini e di conseguenza il maggior riscaldamento diurno. Un'altro classico esempio di anticiclone termico è l'anticiclone Groenlandese. A favorire lo sviluppo di anticicloni termici è anche l'innevamento che si comporta come una sorta di feedback che aumenta l'effetto albedo e aumenta la dispersione termica durante le ore notturne. Le ondate di freddo più intense anche in passato in Europa furono da relegare all'anticiclone termico che durante la PEG si espandeva dopo la metà di dicembre ed entro la metà di febbraio anche sul continente Europeo con conseguente maggior influenza continentale del clima, dopo gli anni '50 le ondate di freddo in Europa e in Italia, anche le più significative, furono da relegare sempre ad anticicloni dinamici che nulla hanno a che vedere con gli anticicloni termici, qui un esempio di alcune configurazioni bariche tipicamente responsabili di intense ondate di freddo in Europa o sulla penisola Italiana dopo gli anni '50. La maggior influenza continentale dei gelidi inverni Europei che si presentarono con maggior frequenza durante la PEG, fu indotta dalle numerose e importanti eruzioni vulcaniche che si verificarono con una certa regolarità in quel periodo, ad aver contribuito alla piccola era glaciale fu anche la bassa attività solare, i periodi di bassa attivitâ magnetica solare sono noti come minimo di Maunder e minimo di Dalton. Durante la PEG in presenza di condizioni climatiche mediamente più fredde e forse anche grazie al maggior innevamento sul continente, la maggior espansione dell'anticiclone termico Russo-Siberiano che spesso arrivava anche ad interessare la penisola Italiana e l'Europa in generale, favoriva inverni veramente rigidi con temperature che potevano anche scendere sotto i -15°C sulle pianure del Nord Italia, la laguna Veneta sovente Gelava, anche il fiume Tamigi e i canali dei fiumi dei Paesi Bassi si congelarono spesso durante l'inverno e la gente pattinò e perfino tenne fiere sul ghiaccio, anche il porto di New York ghiacciò nell'inverno del 1780, consentendo alle persone di camminare da Manhattan a Staten Island, la Groenlandia e l'Islanda furono irragiungibili in inverno data la calotta di ghiaccio che si estendeva a molti chilometri da terra impedendo l'accesso alle navi. L'inverno del 1683-84 fù il più rigido che si ricordi in Inghilterra, blocchi di ghiaccio vennero segnalati a 5 km dalle coste Francesi e a 40 km dalle coste Olandesi e nel mare del Nord, il grande gelo e la carenza di neve in Inghilterra consenti che il terreno gelò a oltre 1 metro di profondità, ma l'inverno del 1683-84 fù rigidissimo anche nel resto d'Europa, in Italia il gelo durò 2 mesi e 10 giorni tanto che al Colosseo di Roma venne allestita una pista di pattinaggio, il lago di Costanza (Svizzera-Germania) gelò completamente, in Francia e in Spagna si verificarono abbondanti nevicate, tutto questo per una vasta cellula di alta pressione che dalla Russia si spinse fino all'atlantico, mentre aree di bassa pressione interessarono il centro-Sud della penisola Italiana, questo consentì un intensa e persistente ondata di gelo su tutto il continente Europeo. Un'altro inverno particolarmente rigido fu il 1709, basti pensare che a Berlino si misurò una temperatura media per il mese di gennaio di ben -13,6°C, il crollo delle temperature avvenne nell'arco di breve tempo. Una massa d'aria gelida che partì dalla Russia in corrispondenza ad una vasta cellula anticiclonica di blocco che dalla Russia si estendeva al mare del Nord, investì tutta l'Europa, tra il 06 e il 07 gennaio l'aria gelida giunse anche sulla penisola Italiana portando un crollo delle temperature di circa 20°C in poche ore, con venti Nord Orientali tempestosi, a Venezia le temperature in corrispondenza ad una bora fortissima, le temperature calarono fino a -17,5°C, a Roma vi durono 10 giorni di neve tra il 06 ed il 24 Gennaio, tuttavia non si trattò dell'anno più freddo in assoluto in Inghilterra e in Francia, basti pensare che precedentemente al 6 del mese e sucessivamente al 24 di gennaio, a Parigi e a londra piovve, il Tamigi non gelò in maniera persistente, non da poter allestire fiere sul fiume come accadde altri inverni. Durante quell'evento gelarono tutti i principali fiumi Europei, gelarono anche il lago di Zurigo, il lago di Costanza e parzialmente gelò anche il lago di Ginevra, la laguna Veneta restò gelata fino al 29 gennaio, mentre l'abbondanza di neve e ghiaccio in Valpadana, consentirono un proseguimento del gelo fin verso marzo, oltre a molti porti anche del mar Mediterraneo (tra qui quelli di Genova, Marsiglia e Livorno), gelò pure la foce del Tago a Lisbona, mentre più a Sud gelò il Ofanto in Puglia tanto che poteva essere attraversato a piedi durante l'ondata di gelo. Gelarono addirittura intere foreste e coltivazioni di piante da frutto, insomma, eventi che ai nostri giorni sono a dir poco inimmaginabile, eppure un tempo questi episodi evvenivano con una certa frequenza. La PEG venne documentata anche dai dipinti di allora qui vengono raffigurati spesso paesaggi innevati. Queste sono alcune rappresentazioni delle conformazioni bariche che dovevano presentarsi spesso durante la PEG, quando l'Europa sperimentò inverni molto freddi che ben poco hanno a che vedere con gli inverni degli anni '90 e dall'inizio del nuovo millennio.

Confugurazione barica in tempo di grande gelo:

Con questo articolo vorrei rendere l'attenzione a quali tipologie di configurazioni bariche prevalevano in Europa durante i periodi di glaciazione. Le medie latitudini durante il caldo periodo Eocenico godevano di un clima tipicamente tropicale, mentre alle alte latitudini si riscontrò un clima oggi tipico delle medie latitudini, prevaleva una vegetazione tipicamente a latifoglie. Le abbondanti precipitazioni alle alte latitudini consentirono un costante accumulo di neve quando il clima incominciò gradualmente a raffreddarsi, durante il tardo Eocene. Dai 35 milioni di anni prese inizio una nuova era glaciale dove ciclicamente periodi glaciali piuttosto prolungati, sono alternati a brevi periodi interglaciali, alle alte latitudini e in particolar modo sull'Antartide vi è la costante presenza di una calotta glaciale mentre le medie latitudini godono di un clima temperato nel corso di periodi interglaciali, di un clima molto freddo nel corso delle glaciazioni dove la coltre di ghiaccio ricopre parzialmente anche l'Europa e il Nord America.

In dettaglio questa fù la situazione in Europa:

Vi siete mai domandati quali tipi di confugurazioni bariche si presentarono in Europa all'inizio dell'ultimo periodo glaciale? Osservando la vegetazione allora presente, sembra probabile che all'inizio di un periodo glaciale si presentò questo tipo di configurazione barica. Come detto precedentemente il Nord Europa e più in generale le alte latitudini dovevano godere di un clima estremamente piovoso e non particolarmente freddo, neanche durante l'inverno, dove le abbondanti precipitazioni nevose consentissero accumuli considerevoli di neve che probabilmente si preservò almeno in buona parte anche durante i periodi estivi. La vegetazione mutò gradualmente in funzione all'andamento delle temperature e delle precipitazioni, le alte latitudini dove oggi prevale una vegetazione di conifere, durante l'inizio di un periodo glaciale vennero sepolte da una calotta di ghiaccio spessa alcuni chilometri (2-3 km). In Europa centrale dove oggi prevale una vegetazione a latifoglie, all'inizio di un periodo glaciale assunse un'aspetto ambientale analogo a quello della Tundra, che oggi si riscontra nelle regioni Subpolari dove le basse temperature e le scarse precipitazioni ostacolano la crescita di vegetazione arborea. Da ciò è deducibile che l'Europa centrale vi fù un clima gradualmente più freddo ma con scarse precipitazioni, probabilmente aree dove sovente persisteva un'area di alta pressione. Un aumento dei contrasti termici tra le alte latitudini, dovuto al fatto che le aree che videro un maggior raffreddamento, furono quelle polari, avrebbero favorito un rafforzamento delle correnti zonali, di conseguenza le miti correnti oceaniche che scorrevano sul Nord Europa, avrebbero favorito un'elevata piovosità e un clima non particolarmente rigido. Sull'area del Mediterraneo la vegetazione a latifoglie e facenti parte della macchia Mediterranea, lascio spazio ad una vegetazione formata prevalentemente di Conifere che regioni piuttosto fredde e umide (Taiga). Da ciò si può dedurre che l'area del Mediterraneo e in particolar modo le aree del centro-Sud Italia videro un graduale raffreddamento climatico ma anche la costante presenza di precipitazioni per la frequente presenza di aree di basse pressioni appunto sull'area Mediterranea. Nel corso dei in periodo glaciale, la maggior estensione delle calotte glaciali che ricoprirono gra parte del Nord Europa e il maggior innevamento anche alle medie latitudini, avrebbero favorito un aumento dell'effetto albedo, di conseguenza la maggior dispersione termica al suolo, potrebbe certamente aver favorito la formazione di anticicloni termici sulle aree continentali, sopratutto durante il periodo invernale. Anche l'oceano Artico risultò spesso coperto da uno strato di ghiaccio molto più sottile di quello presente sulle aree continentali e sopratutto durante il periodo estivo e talvolta si sciolse parzialmente lungo le aree costiere dell'Islanda e del Sud della Groenlandia. Sulle Alpi vi era la presenza di una calotta glaciale con uno spessore variabile, si riscontrarono ritiri e avanzate dei ghiacciai che variarono da valle in valle e sopratutto tra i 2 versanti Alpini, probabilmente fasi più piovose che consentirono l'accumulo di precipitazioni nevose in presenza di basse temperature, si alternavano a periodi piuttosto secchi, in fase alternata tra i 2 versanti Alpini. Il Nord Africa, che oggi vede un ambiente desertico, nel corso di una glaciazione divenne un'area verde dove prevaleva una vegetazione a latifoglie, oggi presente alle medie latitudini. Con queso si può dedurne che il Nord Africa presentò un clima temperato e piovoso, anche l'Egitto dove oggi si riscontra un clima arido, fino a 11000 anni fa circa, era un area interessata da frequenti e abbondanti precipitazioni.

Scolari Flavio

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