Didattica fenomeni & parametri atmosferici

Le CICLOGENESI rapide e la letteratura meteorologica, INTRODUZIONE

Qualche settimana fa, in occasione dei fortissimi venti che hanno spazzato gran parte delle regioni della nostra Pensiola e delle abbondanti nevicate che hanno interessato i versanti adriatici abbiamo ritrovato la causa nello studio delle ciclogenesi rapide. Vediamo passo, passo di cosa si tratta cominciando con un'introduzione al riguardo.

Questa è la situazione che si è venuta a creare in Italia nella prima settimana di Marzo : 

 Lo studio dei cicloni Extratropicali ha fornito la base per una forte dibattito scientifico all'interno della comunità meteorologica mondiale almeno negli ultimi 150 anni.

Con la sua monografia dal titolo "The Thermal Theory of Cyclones: A History of Meteorologica " pensiero elaborato nel corso del XIX secolo, Kutzbach (1979)"  ha suscitato l'interesse dei leader meteorologici europei e americani del 19° e  della fine del 20° secolo fornendo una descrizione delle condizioni meteorologiche e del flusso d'aria associato a cicloni, e cercando di identificare il processo fisico che contribuisce alla loro evoluzione. Nel 19° secolo, con l'avvento della cosiddetta "teoria termica dei cicloni" elaborata, in gran parte ,da Espy, il quale ha creduto che la diminuzione della pressione superficiale nel corso delle tempeste è correlata soprattutto al rilascio di calore latente nelle correnti d'aria ascendenti vicino la tempesta.

Agli inizi del 20° secolo, il Lavoro teorico di Margules e V. Bjerknes e gli studi di osservazione condotti da Dines ha portato a una più dinamica visione  delle ciclogenesi. Le conversioni di energia e il basso livello di convergenza associata a instabilità nelle regioni caratterizzate da notevole temperamento­ (soprattutto nella bassa troposfera) sono stati avvalorate come importanti fattori determinati per lo sviluppo di temporali.

La crescente consapevolezza dell'importanza dei processi dinamici  ha fornito una base per la teoria del fronte polare delle ciclogenesi che è stato studiato nella scuola di Bergen in Norvegia. Proprio in questa scuola furono impostate delle discussioni riguardanti l'importanza delle dinamiche e dei processi termodinamici all'interno dei cicloni extratropicali.

Ma ancora Kutzbach  sul "controversia! evidence" documento introdotto e basato sul quadro sinottico degli studi di Hann e Loomis nell'ultima parte del 19° secolo, e Brunt's nel (1930) con una breve nota sull'origine dei cicloni, che analizza le differenze tra la temperatura (o "riscaldamento locale") e le dinamiche , forniscono la prova dei primi dibattiti sulla importanza relativa dei vari processi fisici riguardanti le ciclogenesi rapide.

Brunt conclude sostenendo che gli studi osservazionali condotti negli anni 20 (1920) tendevano a sostenere il concetto che i processi dinamici associati a un basso livello dei fronti (low-level fronts) e l'esistenza di una forte corrente di livello superiore fossero importanti per lo sviluppo di un ciclone, senza escludere l'importanza del rilascio di calore latente.

Dal 1920 al 1950, i rapidi progressi nella comprensione delle ciclogenesi è avvenuto in  un periodo di tempo relativamente breve.  I sistemi condizionati da (Upper-level trough/ridge) hanno dimostrato di fornire la divergenza necessaria per ridurre la pressione di superficie, mentre un basso livello di convergenza ha contribuito ad aumentare la vorticosità che ha segnato la rapida accelerazione dei cicloni (vedi, ad es., Bjerknes e Holmboe).

Entro la fine di questo periodo, furono scoperti nuovi fattori inerenti alla corrente a getto. Ad esempio è stato chiarito il ruolo della stratosfera nelle formazioni delle ciclogenesi.

A questo punto la teoria dell'instabilità baroclina si stabilì saldamente come una base per descrivere le conversioni di energia associata alle ciclogenesi. Un ulteriore passo in avanti, si è avuto con il concentrarsi sull'avvezione della vorticità e della termicità. Questi sono stati fattori chiave per capire lo sviluppo delle ciclogenesi, come sostenuto da Petterssen "cyclone development at sea level occurs when and where an area of appreciable vorticity advection in the upper troposphere becomes superimposed upon a slowly moving quasi-stationary front at sea level".

Nonostante l'emergere dei concetti di instabilità baroclina verso la fine degli anni 1940 e agli inizi degli anni 1950, si continuò a riconoscere un ruolo importante ai processi adiabatici nella formazione delle ciclogenesi . Per esempio, lo sviluppo delle equazioni derivate da Sutcliffe (1947) e Petterssen  . Nel suo Com­pendium di Meteorologia sui cicloni extratropicali, Palmén (avvenuta nel 1951), affronta anche l'importanza del rilascio di calore latente.

Nel separare gli studi diagnostici, Shintoiste (1968) e Johnson e Downey (1976) sottolineano l'importanza del rilascio di calore latente per il suo contributo al rapido approfondimento dei cicloni extratropicali e lo sviluppo verticale delle vorticità dal basso verso la media-troposfera.
Tuttavia con l'introduzione dei modelli numerici a partire dal 1950 riusciva difficoltoso simulare la formazione di una ciclogenesi che spesso veniva sottostimata perchè le macchine non tenevano conto della corretta redistribuzione del calore latente.

Come discusso da Keyser e Uccellini 1987, la proliferazione del modello di studio di sensibilità dal 1960 a oggi, ha avuto un grande impatto sull'importanza del rilascio di calore latente di sviluppo complessivo dei cicloni. Forse c'è stata una concentrazione addirittura eccesiva su tali fenomeni che ha tolto l'attenzione dallo studio di altri processi dinamici.

Infatti, con alcuni recenti lavori sulle ciclogenesi rapide è stata tracciate un'analogia tra cicloni extratropicali, tropicali e uragani. 

Tuttavia, ancora ad oggi ci si trova a dibattere su questo argomento che non vede incastrare alcune combinazioni tra processi fisici e dinamici, complice anche una tecnologia che non è ancora in grado di riprodurre una perfetta elaborazione dei dati basata su una corretta redistribuzione e simulazione di particolari fattori.

Emanuele Valeri

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